化工原理第二章习题答案_20060426_Q.pdf

2 1 某离心泵以C150水进行泵性能实验 体积流量为 13 h540m 泵出口压力表读 数为kPa350 泵入口真空表读数为30kPa 若压力表和真空表测压截面间的垂直距离为 350mm 吸入管和压出管内径分别为350mm及310mm 试求泵的扬程 答 39 2m 解 1313 sm15 0 hm540 V q 1 2 2 2 sm99 1 31 0 15 0 4 A q u V 1 2 1 1 sm56 1 35 0 15 0 4 A q u V g uu g P g P h g uu HHhH 22 2 1 2 221 0 2 1 2 2 210 m2 39 8 92 56 1 99 1 8 91000 1030 8 91000 10350 35 0 2233 2 2 在一化工生产车间 要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一个高位槽 已知高位槽液面比贮水池液面高出10m 管路总长 包括局部阻力的当量长度在内 为 400m 管内径为75mm 换热器的压头损失为 g u 2 32 2 在上述条件下摩擦系数可取为 03 0 离心泵在转速 1 minr2900 n时的 V qH 特性曲线数据如下表所示 13 sm V q 00 0010 0020 0030 0040 0050 0060 0070 008 m H 2625 524 5232118 515 5128 5 试 求 1 管路 特性 曲线 2 泵的 工作 点及 其相 应流 量及 压头 答 13 s0 0045m20m H V q 解 设管路特性曲线为 2 V BqAH 2 22 8 910 8 92 32 075 0 400 03 0 10 2 32u u g u d l ZH 2075 0 4 VV q A q u 代入上式得 2 5 4 2 2 1003 5 10 075 0 16 8 910 V V q q H 计算列表如下 13 sm V q 00 0010 0020 0030 0040 0050 0060 0070 008 m H1010 51214 51822 628 134 642 2 作泵的特性曲线和管路特性曲线图得 由图可以看出 泵的工作点为两条特性曲线的交点 工作点 m20 H 13 sm0045 0 V q 2 3 某离心泵的额定流量为 13 h16 8m 扬程为18m 试问此泵是否能将密度为 3 m1060kg 流量为 13 h15m 的液体 从敞口贮槽向上输送到表压为30kPa的设备中 敞口贮槽与高位设备的液位的垂直距离为8 5m 已知管路的管径为mm75 3 mm5 75 管长为124m 包括直管长度与所有管件的当量长度 摩擦系数为0 03 答 此 泵合用 解 1 2 sm15 1 3600200375 0 0755 0 154 A q u V 18mm1 15 8 92 15 1 068 0 124 03 0 8 91060 1030 5 8 2 232 g u d l g P ZH 离心泵的送液能力和扬程都大于管路系统所要求的 故此泵合用 2 4 由山上的湖泊中引水至某贮水池 湖面比贮水池面高出m45 管道流量达到 13 sm085 0 试选择管直径为多少 假定所选管道的磨檫系数0 02 经长期使用 输 水管内壁锈蚀 其磨檫阻力系数增大至0 03 问此时水的流量减至若干 答 m235 0 d 13 sm069 0 v q 解 222 11 0 085 0 44 ddd q A q u VV 因为水在管内的流速一般取 1 sm3 1 我们取 1 sm2 u 此时 m235 0 2 11 0 d 选用mm19273 的热轧无缝钢管 在湖面和贮水池面之间列伯努利方程得 f h uP gZ uP gZ 22 2 22 2 2 11 1 式中 m45 1 Z 21 PP 21 uu 0 2 Z g u d l hf 2 2 2 g u d l 2 45 2 又 2 4 d q A q u VV 2 2 2 2 1 1VV qq 13 1 2 1 2 sm069 0 085 0 03 0 02 0 VV qq 2 4 由山上的湖泊中引水至某贮水池 湖面地面高出 45m 管道总长 4000m 包括直 管长度和局部阻力当量长度 要求流量达到 13 sm085 0 若使用新铸铁管 其摩擦阻力 系数0 02 则铸铁内径需多大 经长期使用 铸铁管内壁腐蚀 其摩擦阻力系数增大 至0 03 问此时水流量减至若干 解 在湖面和贮水池面之间列伯努利方程得 g u d l g u g p Z g u g p Z 222 22 22 2 2 11 1 因为0 21 pp 表压 0 0 21 uu 所以 g u d2 4000 02 045 2 1 因为085 0 4 2 udV 所以 2 1082 0 d u 代入式 1 得00106 0 5 d所以md254 0 当0 03 时 代入式 1 得 g u 20254 4000 03 0 45 2 1 367 1 smu 132 0692 0 367 1 0254785 0 smV 2 5 某工艺装置的部分流程如下图所示 已知各段管路均为3 5mm57mm 的无缝钢 管 AB 段和 BD 段的总长度 包括直管与局部阻力当量长度 均为00m2 BC 段总长度 为20m1 管中流体密度为 3 mkg800 管内流动状况均处于阻力平方区 且0 025 其它条件如图所示 试计算泵的流量和扬程 答 34 0m H 13 hm8 16 v q 图 2 27 习题 2 5 附图 解 以地面为基准面 在 E 和 F 之间列伯努利方程得 FE f FF F EE E h g u g P Z g u g P Z 22 22 其中 RZZ FE FE PP FE uu g u h F FE f 2 2 R g uF 2 2 1 sm00 1 5 4 23 0 8 922 gR uF 即在 BD 段中流体的流速 1 sm00 1 u 在 B 与右侧贮液器之间列伯努利方程得 rB f rr r BB B h g u g P Z g u g P Z 22 22 在 B 与 C 之间列伯努利方程得 CB f CC C BB B h g u g P Z g u g P Z 22 22 由 得 CB f CC C rB f rr r h g u g P Zh g u g P Z 22 22 其中 m4 r Z Pa1001 1 5 r P 0 r u m5 14 C Z Pa1001 1 760 94 5 C P g u h D rB f 205 0 200 025 0 2 g u h C rB f 205 0 120 025 0 2 8 9205 0 120 025 0 8 928 9800760 1001 1 94 5 14 8 92 00 1 05 0 200 025 0 0 8 9800 1001 1 4 22 525 CC uu 2 1 31 160 22 C u 1 sm38 1 1 3 1 160 22 C u 由分支管路特性知 DCB ududud 222 1 sm38 2 00 1 38 1 B u 在 B 与左侧贮液器之间列伯努利方程得 H g u g P Zh g u g P Z ll l lB f BB B 22 22 其中 m4 l Z Pa1001 1 5 l P 0