夏毅复习计算题.doc

书上习题140112240用离心泵将水由水槽送至水洗塔内。水槽敞口。塔内表压为0.85at。水槽水面至塔内水出口处垂直高度差22m。已知水流量为42.5m3/h，泵对水作的有效功为321.5J/kg，管路总长110m（包括局部阻力当量管长），管子内径100mm。试计算摩擦系数值。解：如图，作11、22截面，取11为零截面。在1-1与2-2(管外侧)间列柏努利方程：gz1+u12/2+p1/r+We = gz2+ u22/2+p2/r+Shfz1= 0，z2= 22 m，u1 0，u2 0，p1(表)= 0p2= 0.85at = 0.859.81104 = 8.34104 Pa管内流速u= =42.5/(0.123600) = 1.50 m/sWe= gz2+ p2/r+Shf 即321.5= 9.8122+8.34104/103+ShfShf = 22.28 J/kgShf = u2/2 = 1.502/2 = 22.28 l= 0.0180答：摩擦系数值为0.0180。 j01b10048(题目) (题分：10)2211 用离心泵将水由水槽送至水洗塔中，水洗塔内的表压为9.807104Pa，水槽液面恒定，其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为 20m，在某送液量下,泵对水作的功为317.7J/kg，管内摩擦系数为0.018，吸入和压出管路总长为110m (包括管件及入口的当量长度，但不包括出口的当量长度) 。输送管尺寸为1084mm，水的密度为1000kg/m3。求输水量为多少m3/h。 j01b10048(答案)解：如图，作11、22截面，取11为零截面。在1-1与22(管内侧)间列柏努利方程：gz1+u12/2+p1/r+We = gz2+ u22/2+p2/r+Shfz1= 0，z2= 20 m，u1 0，p1(表)= 0, We=317.7 J/kgWe=gz2p2(表)/ru22/2Shf， 即 317.7=9.8120+9.807104/1000+(1+0.018110/0.10) u22/2 u2=1.50 m/s V=1.50(p/4) (0.10)2=1.1810-2 m3/s=42.5 m3/h答：输水量为42.5m3/hj01a10054(题目) (题分：10)密度为1200 kg/ m3的盐水，以25 m3/h的流量流过内径为75mm的无缝钢管，用泵由低位槽输至高位槽。两槽皆敞口，两液面高度差为25m。钢管总长120m，局部阻力为钢管直管阻力的25。设摩擦系数l0.03，泵的效率0.6，求泵的轴功率。 解：如图，作11、22截面，取11为零截面。在1-1与22(管外侧)间列柏努利方程：gz1+u12/2+p1/r+We = gz2+ u22/2+p2/r+Shfz1= 0，z2= 25 m，u1 0，u2 0（管外侧），p1(表)= p2(表) 0,We=gz2Shf，管内流速， We=gz2Shf 则 Na=Ne/h=2661.6/0.6 =4.436103 W=4.436 kW答：泵的轴功率为4.436 kW。j02d10068(题目) (题分：10) 以离心泵、往复泵各一台并联操作输水。两泵“合成的”性能为：He = 60.60.00156(qv-20)2，qv指总流量。 阀全开时管路特性为：He= 45+K qv2, (二式中：He、He-mH2O，qv -L/s)。试验中停开往复泵，仅离心泵操作，阀全开时流量为51.6L/s。试求管路特性方程He=H0 + K qv2中的K值。解：依题意知，往复泵流量为20 L/s， 离心泵单独操作的性能为：He = 60.60.00156qv2 离心泵单独操作时的工作点：He = He，qv = 51.6 L/s 即 60.60.0015651.62 = 45K51.62 K = 0.0043 m/(L/s)2答: 管路特性方程He=H0 + K qv2中的K值为0.0043 m/(L/s)2j02d15142(题目) (题分：15)一生产系统用离心泵来输送水,已知阀门全开时管路性能曲线为He =45+0.0043 qv式中He 为需要泵提供的扬程m水柱, qv为流量l/s,而离心泵性能曲线为H=60.6-0.00156 qv ,H-m水柱, qv-l/s(1)求阀门全开时的水流量为多少m3 /h? (2)如生产要求输水量提高8%,现有一输送能力为qv=72m3 /h的往复泵,有人建议将往复泵和离心泵并联使用,这一方案是否可行?j02d15142(答案)(1)45+0.0043qv =60.6-0.00156 qv0.00586 qv =15.6qv=51.61 l/s=185.76 m3 /h (2)离心泵与往复泵的性能曲线示意如下:泵联合体性能曲线为H- qv线如下图所示,由并联的性质可知H1 =H1 ,H2 =H2 , 而 qv1 = qv 1 + qv往, qv 2 = qv 2 + qv往,以 H=H, qv =Q =qv - qv往;代入H=60.6-0.00156Q2中H=60.6-0.00156(qv - qv往)2考虑到 qv往=72 m3 /h=20 l/s 得泵联合体性能曲线方程: H=60.6-0.00156(qv -20)2; qv增大8%,即qv =51.61.08=55.73 L/s需要的扬程为:He=45+0.0043(55.73)2 =58.35 m而联合体能提供的扬程为:H=60.6-0.00156(55.73-20)2=58.6 m HHe 故此方案可行。j03a10018(题目) (题分：10)用某叶滤机恒压过滤钛白水悬浮液滤叶每侧过滤面积为(0.81)2m2,共10只滤叶测得:过滤10min得滤液1.31m3;再过滤10min共得滤液1.905m3已知滤饼与滤液体积比n=0.1试问:(1)过滤至滤饼厚为21mm即停止,过滤时间是多少?(2)若滤饼洗涤与辅助时间共45min,其生产能力是多少?以每小时得的滤饼体积计解：(1) V2 + 2VVe = KA2t 由题意得 1.312 + 21.31Ve = KA210 (a) 1.9052 + 21.905Ve = KA220 (b) (a)(b)联立,解得 KA2= 0.2076 m3/min,Ve = 0.1374 m3 又 A = 1020.812 = 13.12m2 过滤终了时,共得滤液量VE = 13.120.021/0.1 = 2.755 m3 由 2.7552 + 22.7550.1374 = 0.2076tE,tE = 40.2 min(2) 生产能力 = n VE /(tE+tw+tR) = 0.12.755/(40.2+45) = 0.194 m3滤饼/h答:j03a10019(题目) (题分：10)用某板框压滤机恒压过滤钛白水悬浮液框空的边长810mm(正方形),框厚42mm,共10个框,测得:过滤10min得滤液1.31m3;再过滤10min共得滤液1.905m3 已知滤饼与滤液体积比n=0.1试问:(1)至滤饼充满滤框时停止过滤,过滤时间是多少?(2)若滤饼洗涤与辅助时间共45min,其生产能力是多少?以每小时得的滤饼体积计解：(1) V2 + 2VVe = KA2t 由题意得 1.312 + 21.31Ve = KA210 (a) 1.9052 + 21.905Ve = KA220 (b) (a)(b)联立,解得 KA2= 0.2076 m3/min,Ve = 0.1374 m3 又 A = 1020.812 = 13.12m2 过滤终了时,共得滤液量VE = 0.8120.042/0.1 = 2.755 m3 由 2.7552 + 22.7550.1374 = 0.2076tE,tE = 40.2 min(2) 生产能力 = n VE /(tE+tw+tR) = 0.12.755/(40.2+45) = 0.194 m3/h(滤饼)j03b10065 一小型板框压滤机有框10块,长宽各为0.2m,在1.96105pa(表压)下作恒压过滤共二小时滤框充满共得滤液160L,每次洗涤与装卸时间为1hr,若介质阻力可忽略不计,求: (1)过滤常数K,洗涤速率m3/hr。 (2)若表压增加一倍,其他条件不变,此时生产能力为若干?m3滤液/hr。解：(1) P=2at 5分 A=0.20.2102 m2 =0.8 m2 V2 =KA2; q=V/A=0.160/0.8 =0.2 m3/m2 q2 =K K=0.22/2=0.02m2/h 洗涤速率 (dq/d)w =(1/4)(K/(2q) =0.02/(420.2)=0.0125 m3/m2.s(2) 当P增加一倍时, K =2K 5分 0.22 =K =(0.20.2)/(20.02)=1h 故生产能力为 0.16/(1+1)=0.08 m3/hj03b10074(题目) (题分：10) 一台BMY10型板框过滤机,过滤面积为10m2,过滤操作压差为2.5105pa,过滤15分钟后得滤液量2.5m3(滤饼为不可压缩,介质阻力不计)。 试问:(1)若该机生产能力为4m3/h,计算洗涤,卸料等辅助时间为若干? (2)若操作压差改为1.5105pa,过滤时间和辅助时间仍不变,则生产能力将变为多少?解：（） （D+W） 2.5（15/60D+W） 分 D+W 0.375 hr22.5 min（） 2 2 2.52 2 0.25 分 0.25 m2/h 1.5/2.50.250.15 m2/hr （）2 A2 （）2 0.152 0.25 1.936 m3 1.936（0.25 + 0.375）3.90 m3/hrj05a10208(题目) (题分：10) 在内管为18010mm的套管换热器中,将流量为3500kg/h的某液态烃从100冷却到60,其平均比热cp=2.38kJ/kg,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40和50,平均比热cp=4.174kJ/kg基于传热外面积的总传热系数K=2000w/(m2.), 且保持不变。设热损失可以忽略。试求: (1)冷却水用量; (2)计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及管长。解：冷却水用量:W1cp1 (T1-T2)= W2cp2 (t2-t1) 35002.38(100-60)=qm24.174(50-40) W2=7982kg/h tm逆=(50-20)/ln(50/20)=32.74oC tm并=(60-10)/ln(60/10)=27.91oCQ=KAtmQ= W1cp1 (T1-T2)=35002.38(100-60)=3.33210KJ/h A逆=333200103/(200032.743600)=1.41m2 3.140.18l=1.41 l=2.5 m A并=333200103/(200027.933600) d0l=1.41 =1.66 m 3.140.18l=1.66 l=2.94 m答： j05b15080(题目) (题分：15) 在一套管换热器中用水逆流冷却某种溶液, 溶液量为1.4kg/s,比热为2KJ/Kg, 走内管(规格为252.5mm),从150 冷却到100 。冷却水走套管环隙,从25升温至60,水的比热为4.18KJ/Kg。 1.已知溶液一侧的对流传热系数为1160W/m2, 冷却水一侧的对流传热系数为930W/m2, 忽略管壁和污垢的热阻及热损失,求以传热外表面积为基准的总传热系数K 和冷却水的用量(kg/h)。 2.计算内管的外表面积和管长。解： (1)溶液放热 Q=W1cp1(T1-T2)=1.42103(150-100)=1.4105W 1/K o=d o /(id i)+1/o =0.025/(11600.02)+1/930=2.1510-3 K o =464W/m2 冷却水用量 W2=Q/Cp2(t2-t1)=1.4105/4180(60-25)=0.957Kg/s=3445Kg/h (2)tm=(150-60)-(100-25)/ln(150-60)/(100-25)=82.3 Ao =Q/(K otm)=1.4105/(46482.3)=3.67m l=A o /(d o)=3.67/(0.025)=46.7m答： j05b15195(题目) (题分：15) 某套管换热器内管为303mm铜管,外管为483钢管,长2m,管间通110饱和水蒸汽加热管内空气,使空气温度由20加热至80,已知空气流量为50kg/h,周围环境温度为20,试求: (1)空气侧对流传热系数; (2)套管裸露时的蒸汽用量(kg/h)。 空气比热可取cp=1.005kJ/kgk 换热器外侧壳壁对周围空气的对流传热系数: T=9.4+0.052(tw-ta), W/m2. 式中:tw -换热器外壳温, ta -周围空气的温度, 饱和蒸汽汽化热可取r=2232.4kJ/kgj05b15195(答案)(1) iK=Q/(Aitm) Q=W2cp2(t2-t