化工原理1_7章习题答案解析

精选文档 供参考 目目 录录 第一章第一章 流体流动与输送机流体流动与输送机 械械 2 第二章第二章 非均相物系分非均相物系分 离离 32 第三章第三章 传传 热热 42 第四章第四章 蒸蒸 发发 69 第五章第五章 气体吸气体吸 收收 73 第六章第六章 蒸蒸 馏馏 95 第七章第七章 固体干固体干 燥燥 119 精选文档 供参考 第一章第一章 流体流动与输送机械流体流动与输送机械 1 某烟道气的组成为 CO2 13 N2 76 H2O 11 体积 试求此混合气体在温度 500 压力 101 3kPa 时的密度 解 混合气体平均摩尔质量 kg mol1098 2810 1811 0 2876 0 4413 0 33 iim MyM 混合密度 3 33 kg m457 0 500273 31 8 1098 2810 3 101 RT pM m m 2 已知 20 时苯和甲苯的密度分别为 879 kg m3和 867 kg m3 试计算含苯 40 及甲苯 60 质量 的混合液密度 解 867 6 0 879 4 01 2 2 1 1 aa m 混合液密度 3 kg m 8 871 m 3 某地区大气压力为 101 3kPa 一操作中的吸收塔塔内表压为 130kPa 若在大气压力为 75 kPa 的高原地区操作该吸收塔 且保持塔内绝压相同 则此时表压应为多少 解 表表绝 ppppp aa kPa 3 15675 130 3 101 不不不不 不不aa pppp 4 如附图所示 密闭容器中存有密度为 900 kg m3的液体 容 器上方的压力表读数为 42kPa 又在液面下装一压力表 表中心线在 测压口以上 0 55m 其读数为 58 kPa 试计算液面到下方测压口的距 离 解 液面下测压口处压力 ghpzgpp 10 题 4 附图 精选文档 供参考 m36 255 0 81 9 900 10 4258 3 0101 h g pp g pghp z 5 如附图所示 敞口容器内盛有不互溶的油和水 油层和水层的厚度 分别为 700mm 和 600mm 在容器底部开孔与玻璃管相连 已知油与水的密度 分别为 800 kg m3和 1000 kg m3 1 计算玻璃管内水柱的高度 2 判断 A 与 B C 与 D 点的压力是否相等 解 1 容器底部压力 ghpghghpp aa水水油 21 m16 1 6 07 0 1000 800 21 21 hh hh h 不 不 不 不不 2 BA pp DC pp 6 为测得某容器内的压力 采用如图所示的 U 形压力计 指示液为水 银 已知该液体密度为 900kg m3 h 0 8m R 0 45m 试计算容器中液面上 方的表压 解 如图 1 2 为等压面 ghpp 1 gRpp a02 gRpghp a0 则容器内表压 kPa 0 5381 9 8 090081 9 45 0 13600 0 ghgRpp a 7 如附图所示 水在管道中流动 为测得A A B B 截面的压力差 在管路上方安装一 U 形压差计 指示液为水银 已知压差计的读数R 180mm 试计算A A B B 截面的压力差 已 知水与水银的密度分别为 1000kg m3和 13600 kg m3 解解 图中 1 1 面与 2 2 面间为静止 连续的同种流体 且处于同一水平面 因此为等压 面 即 1 1 pp 2 2 pp B D h1 h2 A C 题 5 附图 题 6 附图 12 精选文档 供参考 又 gmpp A 1 gRRmgp gRpgRpp B0 0 2 02 1 所以 gRRmgpgmp BA0 整理得 gRpp BA 0 由此可见 U 形压差计所测压差的大小只与被测流体及指示液的密度 读数R有关 而与 U 形压差计放置的位置无关 代入数据 Pa2224918 0 81 9 100013600 BA pp 8 用 U 形压差计测量某气体流经水平管道两截面的压力差 指示液为水 密度为 1000kg m3 读数R为 12mm 为了提高测量精度 改为双液体 U 管压差计 指示液 A 为含 40 乙醇的水溶液 密度为 920 kg m3 指示液C为煤油 密度为 850 kg m3 问读数可以放大多少倍 此时读数为多少 解 解 用 U 形压差计测量时 因被测流体为气体 则有 021 Rgpp 用双液体 U 管压差计测量时 有 21CA gRpp 因为所测压力差相同 联立以上二式 可得放大倍数 3 14 850920 1000 0 CA R R 此时双液体 U 管的读数为 mm 6 17112 3 14 3 14 RR 9 图示为汽液直接混合式冷凝器 水蒸气与冷水相遇被冷凝为水 并沿气压管流至地沟排出 现已知真空表的读数为 78kPa 求气压管中 水上升的高度 h 解 a pghp 题 7 附图 题 9 附图 精选文档 供参考 水柱高度 m95 7 81 9 10 1078 3 3 g pp h a 10 硫酸流经由大小管组成的串联管路 其尺寸分别为 76 4mm 和 57 3 5mm 已知硫酸 的密度为 1830 kg m3 体积流量为 9m3 h 试分别计算硫酸在大管和小管中的 1 质量流量 2 平均流速 3 质量流速 解 1 大管 mm476 kg h1647018309 ss Vm m s69 0 068 0 785 0 3600 9 785 0 22 1 d V u s s kg m 7 1262183069 0 2 11 uG 2 小管 mm5 357 质量流量不变 kg h16470 2 s m m s27 1 05 0785 0 3600 9 785 0 22 2 2 d V u s 或 m s27 1 50 68 69 0 22 2 1 12 d d uu s kg m 1 2324183027 1 2 22 uG 11 如附图所示 用虹吸管从高位槽向反应器加料 高位槽与反应器均与大气相通 且高位槽 中液面恒定 现要求料液以 1m s 的流速在管内流动 设料液在管内流动时的能量损失为 20J kg 不包括出口 试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离 解 以高位槽液面为 1 1 面 管出口内侧为 2 2 面 在 1 1 2 2 间列柏努力方程 f Wu p gzu p gz 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 简化 gWuH f 2 1 2 2 m09 2 81 9 201 2 1 12 一水平管由内径分别为 33mm 及 47mm 的两段直管组成 水在小管内以 2 5m s 的速度流向 精选文档 供参考 大管 在接头两侧相距 1m 的 1 2 两截面处各接一测压管 已知两截面间的压头损失为 70mmH2O 问两测压管中的水位哪一个高 相差多少 并作分析 解 1 2 两截面间列柏努利方程 f hu gg p zu gg p z 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 其中 21 zz m s23 1 47 33 5 2 2 2 2 1 12 d d uu m17 0 07 0 5 223 1 81 9 2 1 2 1 222 1 2 2 21 f huu gg pp h 说明 2 截面处测压管中水位高 这是因为该处动能小 因而静压能高 13 如附图所示 用高位槽向一密闭容器送水 容器中的 表压为 80kPa 已知输送管路为mm 的钢管 管路系5 348 统的能量损失与流速的关系为 不包括出口能量 2 8 6 uWf 损失 试求 1 水的流量 2 若需将流量增加 20 高位槽应提高多少 m 解 1 如图在高位槽液面 1 1 与管出口内侧 2 2 间列柏努利方程 f Wu p gzu p gz 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 简化 1 f Wu p gz 2 2 2 1 2 1 即 2 2 2 2 3 8 6 2 1 1000 1080 81 9 10uu 解得 m s57 1 2 u 流量 hm45 7 1007 2 57 1 041 0 785 0 4 3332 2 2 smudVS 2 流量增加 20 则m s88 1 57 1 2 1 2 u 题 13 附图 10m 1 h 2 精选文档 供参考 此时有 fWu p gz 2 2 2 1 2 1 m78 1081 9 88 1 8 688 1 2 1 1000 1080 22 3 1 z 即高位槽需提升 0 78m 14 附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统 丙烯由贮槽回流至 塔顶 丙烯贮槽液面恒定 其液面上方的压力为 2 0MPa 表压 精馏塔内操作压力为 1 3MPa 表压 塔内丙烯管出口处高出贮槽 内液面 30m 管内径为 140mm 丙烯密度为 600kg m3 现要求输送 量为 40 103kg h 管路的全部能量损失为 150J kg 不包括出口 能量损失 试核算该过程是否需要泵 解 在贮槽液面 1 1 与回流管出口外侧 2 2 间列柏努利方程 fe Wu p gzWu p gz 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 简化 fe Wu p gzW p 2 2 2 2 1 2 1 fe Wgzu pp W 2 2 2 12 2 1 m s2 1 14 0 785 0 600 3600 1040 785 0 2 3 2 2 d m u s 15081 9 302 1 2 1 600 10 0 23 1 2 6 e W J kg 6 721 不需要泵 液体在压力差的作用下可自动回流至塔中 15 用压缩空气将密闭容器中的硫酸压送至敞口高位槽 如附 图所示 输送量为 2m3 h 输送管路为 37 3 5mm 的无缝钢管 两槽中液位恒定 设管路的总压头损失为 1m 不包括出口 硫酸 的密度为 1830 kg m3 试计算压缩空气的压力 题 14 附图 题 15 附图 精选文档 供参考 解 以容器中液面为 1 1 面 管出口内侧为 2 2 面 且以 1 1 面为基准 在 1 1 2 2 间列柏努力方程 f hzu g p zu gg p 2 2 2 2 1 2 1 1 2 1 2 1 简化 f hzu gg p 2 2 2 1 2 1 其中 m s786 0 03 0 785 0 3600 2 4 2 2 2 d V u s 代入 2 1 2 2 21 f hzu g gp 112786 0 81 9 2 1 81 9 1830 2 kP234 a 不不 16 某一高位槽供水系统如附图所示 管子规格为 45 2 5mm 当阀门全关时 压力表的读 数为 78kPa 当阀门全开时 压力表的读数为 75 kPa 且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以 表示为J kg u为水在管内的流速 试求 2 uWf 1 高位槽的液面高度 2 阀门全开时水在管内的流量 m3 h 解 1 阀门全关 水静止 ghp m95 7 81 9 10 1078 3 3 g p h 2 阀门全开 在水槽 1 1 面与压力表 2 2 面间列柏努力方程 f Wu p gzu p gz 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 简化 f Wu p gz 2 2 2 1 2 1 h 题 16 附图 1 精选文档 供参考 2 2 2 2 3 2 1 1000 1075 81 9 95 7 uu 解之 m s412 1 2 u 流量 sm10773 1 412 1 04 0 785 0 4 332 2 2 udVs hm38 6 3 17 用泵将常压贮槽中的稀碱液送至蒸发器中浓缩 如附图所示 泵进口管为 89 3 5mm 碱液在其中的流速为 1 5m s 泵出口管为 76 3mm 贮槽 中碱液的液面距蒸发器入口处的垂直距离为 7m 碱液在管路 中的能量损失为 40J kg 不包括出口 蒸发器内碱液蒸发压 力保持在 20kPa 表压 碱液的密度为 1100kg m3 设泵的 效率为 58 试求该泵的轴功率 解 取贮槽液面为 1 1 截面 蒸发器进料口管内侧为 2 2 截面 且以 1 1 截面为基准面 在 1 1 与 2 2 间列柏努利方程 a fe Wu p gzWu p gz 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 或 b fe W pp uugzzW 12 2 1 2 212 2 1 其中 z1 0 p1 0 表压 u1 0 z2 7m p2 20 103 Pa 表压 已知泵入口管的尺寸及碱液流速 可根据连续性方程计算泵出口管中碱液的流速 m s06 2 70 82 5 1 22 2 2 d d uu 入 入 1100 kg m3 Wf 40 J kg 将以上各值代入 b 式 可求得输送碱液所需的外加能量 J kg12940 1100 1020 06 2 2 1 81 9 7 3 2 e W 碱液的质量流量 题 17 附图 精选文档 供参考 kg s72 8 110006 2 07 0785 0 4 2 2 2 2 udms 泵的有效功率 kW125 1 W112572 8 129 see mWN 泵的效率为 58 则泵的轴功率 kW94 1 58 0 125 1 e N N 18 如附图所示 水以 15m3 h 的流量在倾斜管中流过 管内径由 100mm 缩小到 50mm A B两 点的垂直距离为 0 1m 在两点间连接一 U 形压差计 指示剂为四氯化碳 其密度为 1590 kg m3 若忽略流动阻力 试求 1 U 形管中两侧的指示剂液面哪侧高 相差多少 mm 2 若保持流量及其他条件不变 而将管路改为水平放置 则压差计的读数有何变化 解 在 1 1 与 2 2 截面间列柏努利方程 f Wu p gzu p gz 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 其中 m s531 0 1 0785 0 3600 15 785 0 22 1 1 d V u S m s123 2 05 0 785 0 3600 15 785 0 22 2 2 d V u S mzz1 0 12 0 f W 1 2 1 2 1 2 212 21 uugzz pp 093 3 531 0 123 2 5 081 9 1 0 22 由静力学基本方程 2 gRgzpgzp 02211 m365 0 81 9 10001590 1 081 9 10001000093 3 0 2121 0 2211 g zzgpp g gzpgzp R 题 18 附图 精选文档 供参考 故 U 形压差计两侧为左低右高 2 当管路水平放置时 由柏努利方程 2 1 2 1 2 2 21 uu pp 由静力学方程 021 Rgpp 两式联立 2 1 2 1 2 2 0 uu Rg 可见 流量不变时 不变 即 U 形压差计读数不变 21 u u 19 附图所示的是冷冻盐水循环系统 盐水的密度为 1100 kg m3 循环量为 45 m3 h 管路的 内径相同 盐水从A流经两个换热器至B的压头损失为 9m 由B流至A的压头损失为 12m 问 1 若泵的效率为 70 则泵的轴功率为多少 2 若A处压力表的读数为 153kPa 则B处压力表的读数 为多少 解 1 对于循环系统 m21129 fe hH kW83 2 81 9 1100 3600 45 21 gVHN see kW04 4 7 0 83 2 N N e 不不不 2 列柏努力方程 BA fABBB B AA A hzu gg p zu gg p 22 2 1 2 1 简化 fABB BA hz g p g p 97 81 9 110010153 3 B p 19656表 aB pp B处真空度为 19656 Pa 题 19 附图 精选文档 供参考 20 用离心泵将 20 水从贮槽送至水洗塔顶部 槽内水位维持恒定 泵吸入与压出管路直径 相同 均为 76 2 5mm 水流经吸入与压出管路 不包括喷头 的能量损失分别为 及 J kg 式中 u为水在管内的流速 在操作条件下 泵入口真空 2 1 2uWf 2 2 10uWf 表的读数为 26 6kPa 喷头处的压力为 98 1kPa 表压 试求 泵的有效功率 解 以水槽液面为 1 1 截面 泵入口处为 2 2 截面 且以 1 1 面为基准面 在两截面间列柏努利方程 1 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 f Wu p gzu p gz 简化为 0 2 1 1 2 2 2 2 f Wu p gz 即 02 2 1 1000 10 6 26 81 9 5 1 2 2 2 2 3 uu 解得 m s18 2 2 u 在水槽 1 1 截面与喷头处 3 3 截面间列柏努利方程 fe Wu p gzWu p gz 2 3 3 3 2 1 1 1 2 1 2 1 简化为 fe Wu p gzW 2 3 3 3 2 1 即 2 3 3 3 222 3 3 3 5 12102 2 1 u p gzuuu p gzWe 其中 m s18 2 23 uuu 则 J kg 8 29418 2 5 12 1000 10 1 98 81 9 14 2 3 e W 水的流量 kg s63 8 100018 2 071 0785 0 4 22 udVm sS 泵有效功率 kW544 2 2544 8 29463 8 WWmN eSe 21 25 水以 35m3 h 的流量在 76 3mm 的管道中流动 试判断水在管内的流动类型 题 20 附图 精选文档 供参考 解 查附录 25 水物性 cP903 0 kg m95 996 3 m s53 2 07 0 785 0 3600 35 785 0 22 d V u s 400010955 1 10903 0 53 2 95 99607 0 Re 5 3 du 为湍流 22 运动黏度为 3 2 10 5m2 s 的有机液体在 76 3 5mm 的管内流动 试确定保持管内层流 流动的最大流量 解 2000 dudu Re m s927 0 069 0 102 320002000 5 max d u sm1046 3 927 0 069 0 785 0 4 332 max 2 max udV hm46 12 3 23 计算 10 水以 2 7 10 3m3 s 的流量流过 57 3 5mm 长 20m 水平钢管的能量损失 压 头损失及压力损失 设管壁的粗糙度为 0 5mm 解 m s376 1 05 0 785 0 107 2 785 0 2 3 2 d V u s 10 水物性 sp10305 1 kg m 7 999 a 33 4 3 1027 5 10305 1 376 1 7 99905 0 du Re 01 0 50 5 0 d 查得 041 0 J kg53 15 2 376 1 05 0 20 041 0 2 22 u d l Wf m583 1 gWh ff aff PWP15525 精选文档 供参考 24 如附图所示 水从高位槽流向低位贮槽 管路系统中有两个 90 标准弯头及一个截止阀 管内径为 100mm 管长为 20m 设摩擦系数 试求 03 0 1 截止阀全开时水的流量 2 将阀门关小至半开 水流量减少的百分数 解 解 如图取高位槽中液面为 1 1 面 低位贮槽液面为 2 2 截面 且以 2 2 面为基准面 在 1 1 与 2 2 截面间列柏努利方程 f W p ugz p ugz 2 2 22 1 2 11 2 1 2 1 其中 z1 4 u1 0 p1 0 表压 z2 0 u2 0 p2 0 表压 简化得 f Wgz 1 各管件的局部阻力系数 进口突然缩小 5 0 90 标准弯头 2 个 5 1275 0 截止阀 全开 0 6 出口突然扩大 0 1 0 90 10 65 15 0 2 22 5 7 21 0 20 03 0 0 9 2 u uu d l Wf 2 5 781 9 4u m s29 2 u 水流量 h m 8 64s m018 0 29 2 1 0785 0 4 3322 udVS 2 截止阀关小至半开时 截止阀半开的局部阻力系数 5 9 此时总阻力 11 22 4m 题 24 附图 精选文档 供参考 2 2 2 25 9 21 0 20 03 0 5 12 2 u uu d l Wf 阀门关小后 局部阻力发生变化 但由于高位槽高度不变 所以管路总阻力不变 即 1 z ff WW 2 2 25 9 5 7uu 9 0 25 9 5 7 u u V V S S 即流量减少 10 25 如附图所示 用泵将贮槽中 20 的水以 40m3 h 的流量输送至高位槽 两槽的液位恒定 且相差 20m 输送管内径为 100mm 管子总长为 80m 包括所有局部阻力的当量长度 试计算泵所 需的有效功率 设管壁的粗糙度为 0 2mm 解 m s415 1 1 0785 0 3600 40 4 2 2 d V u s 20 水物性 cP005 1 kg m 2 998 3 5 3 10405 1 10005 1 415 1 2 9981 0 du Re 根据 查得002 0 100 2 0 d 025 0 在贮槽 1 截面到高位槽 2 截面间列柏努力方程 fe Wu p gzWu p gz 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 简化 fe WgzW 2 而 J kg 0 20 2 415 1 1 0 80 025 0 2 22 u d ll W e f J kg 2 216 0 2081 9 20 We kg s09 11 2 998 3600 40 ss Vm kW40 2 W239809 11 2 216 s mWeNe 26 有一等径管路如图所示 从A至B的总能量损失为 题 25 附图 题 26 附图 精选文档 供参考 若压差计的读数为R 指示液的密度为 管路中流体的密度为 试推导的计算 f W 0 f W 式 解 在A B截面间列柏努利方程 有 fB B BA A A Wu p gzu p gz 22 2 1 2 1 等径直管 故上式简化为 f B B A A W p gz p gz 1 BA BAf pp gzzW 对于 U 形压差计 由静力学方程得 gRgRzpgzp BBAA0 2 gRgzzpp BABA 0 1 2 联立 得 gR Wf 0 27 求常压下 35 的空气以 12m s 的速度流经 120m 长的水平通风管的能量损失和压力损失 管道截面为长方形 长为 300mm 宽为 200mm 设 0 0005 d 解 当量直径 m24 0 2 03 0 2 03 022 2 4 ba ab ba ab de 35 空气物性 sp1085 18 kg m1465 1 a 63 5 6 10752 1 1085 18 121465 1 24 0 Re ude 由 查得0005 0 d 019 0 精选文档 供参考 J kg684 2 12 24 0 120 019 0 2 22 u d l W e f Pa 2 7841465 1 684 ff WP 28 如附图所示 密度为 800 kg m3 黏度为 1 5 mPa s 的液体 由敞口高位槽经 114 4mm 的钢管流入一密闭容器 中 其压力为 0 16MPa 表压 两槽的液位恒定 液体在管 内的流速为 1 5m s 管路中闸阀为半开 管壁的相对粗糙度 0 002 试计算两槽液面的垂直距离 d z 解 在高位槽 1 截面到容器 2 截面间列柏努力方程 f Wu p gzu p gz 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 简化 f W p zg 2 4 3 1048 8 105 1 5 1800106 0 Re du 由 查得002 0 d 026 0 管路中 进口 5 0 90 弯头 2 个75 0 半开闸阀 5 4 出口 1 2 5 1 15 475 0 25 0 106 0 16030 026 0 2 22 u d l Wf J kg87 60 m 6 2681 9 87 60 800 1016 0 6 2 gW p z f 29 从设备排出的废气在放空前通过一个洗涤塔 以除去其中的有害物质 流程如附图所示 题 28 附图 精选文档 供参考 气体流量为 3600m3 h 废气的物理性质与 50 的空气相近 在鼓风机吸入管路上装有 U 形压差计 指示液为水 其读数为 60mm 输气管与放空管的内径均为 250mm 管长与管件 阀门的当量长度之 和为 55m 不包括进 出塔及管出口阻力 放空口与鼓风机进口管水平面的垂直距离为 15m 已估 计气体通过洗涤塔填料层的压力降为 2 45kPa 管壁的绝对粗糙度取为 0 15mm 大气压力为 101 3 kPa 试求鼓风机的有效功率 解 以吸入管测压处为 1 1 面 洗涤塔管出口内侧为 2 2 面 列 柏努力方程 fe Wu p gzWu p gz 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 简化 fe WgZW P 2 1 其中 a1 p 6 58806 0 81 9 1000 2 gRp OH m s38 20 25 0 785 0 3600 3600 785 0 22 d V u s 50 空气物性 sp10 6 19 kg m093 1 a 63 5 6 1084 2 10 6 19 38 20093 1 25 0 du Re 又 0006 0 250 15 0 d 查得 018 0 塔出进f e f W u d ll W 2 2 2 2 pu d ll e 出进 093 1 1045 2 2 38 20 5 1 25 0 55 018 0 32 J kg3375 12 pWgzWe f J kg 6 2983093 1 6 588337581 9 15 题 29 附图 精选文档 供参考 kW26 3 6 2983093 1 3600 3600 WeVWemNe ss 30 密度为 850kg m3的溶液 在内径为 0 1m 的管路中流动 当流量为 4 2 10 3m3 s 时 溶液 在 6m 长的水平管段上产生 450Pa 的压力损失 试求该溶液的黏度 解 流速 m s535 0 1 0785 0 102 4 785 0 2 3 2 d V u S 设液体在管内为层流流动 则 2 32 d lu pf 黏度 sPa0438 0 535 0 632 1 0450 32 2 2 lu dp f 校核Re 20001038 0438 0 535 0 8501 0 ud Re 流动为层流 以上计算正确 该液体的黏度为 0 0438Pa s 31 黏度为 30cP 密度为 900kg m3的某油品自容器A流过内径 40mm 的管路进入容器B 两 容器均为敞口 液面视为不变 管路中有一阀门 阀前管长 50m 阀后管长 20m 均包括所有局部阻力的当量长度 当阀门全关时 阀前后的压力表读数分别为 88 3kPa 和 44 2kPa 现将阀门打开至 1 4 开度 阀门阻力的当量长度为 30m 试求 1 管路中油品的流量 2 定性分析阀前 阀后压力表读数的变化 解 解 1 阀关闭时流体静止 由静力学基本方程可得 m10 81 9 900 10 3 88 3 1 g pp z a A m5 81 9 900 10 2 44 3 2 g pp z a B 当阀打开开度时 在A与B截面间列柏努利方程 41 f B BB A AA W p ugz p ugz 22 2 1 2 1 题 31 附图 精选文档 供参考 其中 表压 0 BA pp0 BA uu 则有 a 2 2 u d ll Wgzz e fBA 由于该油品的黏度较大 可设其流动为层流 则 ud 64 Re 64 代入式 a 有 2 2 32 2 64 d ullu d ll ud gzz ee BA m s736 0 203050 103032 81 9 510 90004 0 32 3 22 e BA ll gzzd u 校核 2000 2 883 1030 736 0 90004 0 Re 3 ud 假设成立 油品的流量 hm328 3 sm10244 9 736 0 04 0 785 0 4 33422 udVS 2 阀打开后 在A与 1 截面间列柏努利方程 1 1 2 11 2 2 1 2 1 fA A AA W p ugz p ugz 简化得 1 1 2 1 2 1 fAA W p ugz 或 2 1 2 111 u d lp gzA 2 1 2 111 u d l gz p A 显然 阀打开后u1 p1 即阀前压力表读数减小 在 2 与 B 截面间列柏努利方程 Bf B BB W p ugz p ugz 2 2 2 2 22 2 1 2 1 精选文档 供参考 简化得 2 1 2 222 u d l gz p B 因为阀后的当量长度l2中已包括突然扩大损失 也即 01 2 d l 故阀打开后u2 p2 即阀后压力表读数增加 32 20 苯由高位槽流入贮槽中 两槽均为敞口 两槽液面恒定且相差 5m 输送管为 38 3mm 的钢管 0 05mm 总长为 100m 包括所有局部阻力的当量长度 求苯的流量 解 在两槽间列柏努力方程 并简化 f Wzg 即 2 2 u d ll zg e 代入数据 2032 0 100 81 9 5 2 u 化简得 03139 0 2 u 00156 0 32 05 0 d 查完全湍流区 022 0 设 由 1 式得 021 0 m s22 1 u 由附录查得 20 苯物性 3 mkg879 smP737 0 a 4 3 1066 4 10737 0 22 1879032 0 ud Re 查图 026 0 再设 由 1 得026 0 m s10 1 u 4 3 1020 4 10737 0 10 1 879032 0 e R 查得 假设正确26 0 m s10 1 u 精选文档 供参考 流量 h m 183 3 s m 1084 8 1 1032 0 785 0 4 33 422 udVs 33 某输水并联管路 由两个支路组成 其管长与内径分别为 m1200 1 lm6 0 1 d 已知总管中水的流量为 2 2m3 s 水温为 20 试求各支路中水的流量 m800 2 lm8 0 1 d 设管子的粗糙度为 0 3mm 解 设两支路中的流动均进入阻力平方区 由及0005 0 600 3 0 1 d 查得 000375 0 800 3 0 2 d 017 0 1 0156 0 2 162 0 0617 0 8000156 0 8 0 1200017 0 6 0 55 22 5 2 11 5 1 21 ee SS ll d ll d VV 112 6256 2 0617 0 162 0 SSS VVV 又 121 6256 3 SSSS VVVV sm61 0 6256 3 2 2 6256 3 3 1 S S V V sm60 1 61 0 6256 2 6256 2 3 12 SS VV 校核 Re 支管 1 m s16 2 6 0785 0 61 0 785 0 22 1 1 1 d V u S 6 3 11 1 10296 1 101 16 2 10006 0 ud Re 流动接近阻力平方区 017 0 1 支管 2 m s18 3 8 0785 0 60 1 785 0 22 2 2 2 d V u S 6 3 22 2 1054 2 101 18 3 10008 0 Re ud 流动接近阻力平方区 0156 0 1 故以上计算有效 两支管的流量分别为 sm61 0 3 sm60 1 3 34 如附图所示 高位槽中水分别从BC与BD两支路 题 34 附图 10 精选文档 供参考 排出 其中水面维持恒定 高位槽液面与两支管出口间的距离为 10m AB管段的内径为 38mm 长 为 28m BC与BD支管的内径相同 均为 32mm 长度分别为 12m 15m 以上各长度均包括管件及 阀门全开时的当量长度 各段摩擦系数均可取为 0 03 试求 1 BC支路阀门全关而BD支路阀门全开时的流量 2 BC支路与BD支路阀门均全开时各支路的流量及总流量 解 1 在高位槽液面与BD管出口外侧列柏努利方程 f Wugz p ugz p 2 22 22 11 1 2 1 2 1 简化 fABD Wzg 而 22 2 2 2 2 1 1 u d lu d l WWW BDAB fBDfABfABD 有 2032 0 15 03 0 2038 0 28 03 0 81 9 10 2 2 2 1 uu 化简 1 9803 7 05 11 2 2 2 1 uu 又由连续性方程 11 2 1 2 2 1 2 41 1 32 38 uuu d d u 代入上式 1 9841 1 03 7 05 11 2 1 22 1 uu 解得 m s98 1 1 u 流量 h m 08 8 s m 10244 2 98 1 038 0 785 0 4 33 32 1 2 1 udVs 2 当 BD BC支路阀均全开时 C D出口状态完全相同 分支管路形如并联管路 fBDfBc WW 22 2 2 2 2 3 3 u d lu d l BDBC 精选文档 供参考 2 2 2 3 1512uu 1 23 118 1 uu 又 321 sss VVV 3 2 32 2 21 2 1 444 ududud 3 2 2 2 1 2 323238uuu 2 2 118 2 32u 2 21 502 1 uu 在高位槽液面与BD出口列柏努利方程 fBDfABf WWWgZ 2032 0 15 03 0 2038 0 28 03 0 81 9 10 2 2 2 1 uu 3 1 9803 7 05 11 2 2 2 1 uu 将 2 代入 3 式中 1 9803 7 502 1 05 11 2 2 2 2 2 uu 解得 s m 96 1 s m 63 2 s m 752 1 312 uuu 流量 h m 73 10 s m 1098 2 63 2 038 0 785 0 4 33 32 1 2 11 udVs h m 07 5 s m 10408 1 752 1 032 0 785 0 4 33 32 2 2 22 udVs h m 5 67 s m 10576 1 96 1 032 0 785 0 4 33 32 3 2 33 udVs 35 在内径为 80mm 的管道上安装一标准孔板流量计 孔径为 40mm U 形压差计的读数为 350mmHg 管内液体的密度为 1050kg m3 黏度为 0 5cP 试计算液体的体积流量 解 25 0 80 40 2 1 0 A A 设 查得 ece RR 625 0 0 C s m 1011 7 1050 981 105013600 35 0 2 04 0 785 0 625 0 23 321 00 Rg ACVs 精选文档 供参考 s m 415 1 08 0 785 0 1011 7 785 0 2 3 2 1 d V u s 5 3 1 1038 2 105 0 1050415 1 08 0 ud Re 而 4 107 ec R ece RR 假设正确 以上计算有效 36 用离心泵将 20 水从水池送至敞口高位槽中 流程如 附图所示 两槽液面差为 12m 输送管为 57 3 5mm 的钢管 吸入管路总长为 20m 压出管路总长为 155m 均包括所有局部 阻力的当量长度 用孔板流量计测量水流量 孔径为 20mm 流量系数为 0 61 U 形压差计的读数为 600mmHg 摩擦系数可 取为 0 02 试求 1 水流量 m3 h 2 每 kg 水经过泵所获得的机械能 3 泵入口处真空表的读数 解 1 2 0 00 Rg ACVs 1000 100013600 81 9 6 02 02 0 785 0 61 0 2 h m 39 8 s m 1033 2 33 3 2 以水池液面为面 高位槽液面为面 在面间列柏努利方程 11 22 22 11 fe Wgzu p Wgzu p 2 2 2 2 1 2 1 1 2 1 2 1 简化 fe WzgW 而 2 2 u d ll W e f 题 36 附图 12 1 5m 精选文档 供参考 其中 s m 19 1 05 0 785 0 1033 2 785 0 2 3 2 d V u s kg J 56 49 2 19 1 05 0 175 02 0 2 f W kg J 28 16756 4981 9 12 e W 3 在水池液面面与泵入口真空表处面间列柏努利方程 11 33 313 2 3 3 1 2 1 1 2 1 2 1 f Wgzu p gzu p 简化为 313 2 3 3 2 1 0 f WgZu p 其中 J kg66 5 2 19 1 05 0 20 02 0 2 2 2 3 31 不不 不不 u d ll W e f 1 21 66 5 81 9 5 1 2 19 1 2 1 2 313 2 3 3 f WgZu p kPa 1 21Pa10 1 21 1 21 3 3 p 即泵入口处真空表的读数为 21 1kPa 37 水在某管路中流动 管线上装有一只孔板流量计 其流量系数为 0 61 U 形压差计读数 为 200mm 若用一只喉径相同的文丘里流量计替代孔板流量计 其流量系数为 0 98 且 U 形压差计 中的指示液相同 问此时文丘里流量计的 U 形压差计读数为若干 解 由流量公式 2 01 00 gR ACVS 2 02 0 gR ACV VS 流量相同时 387 0 98 0 61 0 220 1 2 V C C R R 故文丘里流量计的读数 mm 4 77200387 0 387 0 12 RR 38 某气体转子流量计的量程范围为 4 60m3 h 现用来测量压力为 60kPa 表压 温度为 精选文档 供参考 50 的氨气 转子流量计的读数应如何校正 此时流量量程的范围又为多少 设流量系数CR为 常数 当地大气压为 101 3 kPa 解 解 操作条件下氨气的密度 3 3 2 kg m022 1 50273 31 8 017 0 10 60 3 101 RT pM 084 1 022 1 2 1 2 1 1 2 S S V V 即同一刻度下 氨气的流量应是空气流量的 1 084 倍 此时转子流量计的流量范围为 4 1 084 60 1 084m3 h 即 4 34 65 0 m3 h 39 在一定转速下测定某离心泵的性能 吸入管与压出管的内径分别为 70mm 和 50mm 当流量 为 30 m3 h 时 泵入口处真空表与出口处压力表的读数分别为 40kPa 和 215kPa 两测压口间的垂直 距离为 0 4m 轴功率为 3 45kW 试计算泵的压头与效率 解 s m 166 2 07 0 785 0 3600 30 4 2 2 1 1 d V u s s m 246 4 05 0 785 0 3600 30 2 2 u 在泵进出口处列柏努力方程 忽略能量损失 2 2 2 2 1 2 1 1 2 1 2 1 Zu gg p HZu gg p e Zuu gg pp He 2 1 2 1 2 2 12 4 0 116 2 246 4 81 9 2 1 81 9 10 10 40215 22 3 3 27 07m kW213 2 07 2781 9 10 3600 30 3 gQHNe 1 64 100 45 3 213 2 100 N Ne 精选文档 供参考 40 在一化工生产车间 要求用离心泵将冷却水从贮水池经换热器送到一敞口高位槽中 已 知高位槽中液面比贮水池中液面高出 10m 管路总长为 400m 包括所有局部阻力的当量长度 管 内径为 75mm 换热器的压头损失为 摩擦系数可取为 0 03 此离心泵在转速为 2900rpm 时 g u 2 32 2 的性能如下表所示 Q m3 s 00 0010 0020 0030 0040 0050 0060 0070 008 H m2625 524 5232118 515 5128 5 试求 1 管路特性方程 2 泵工作点的流量与压头 解 1 管路特性曲线方程 ffe hZhu g Z g P H 2 2 1 f e h g u d ll Z 2 2 g u d ll Z e 2 32 2 2 2 075 0 785 0 81 9 2 1 32 075 0 400 03 0 10 Q He 25 10019 5 10Q 2 在坐标纸中绘出泵的特性曲线及管路特性 曲线的工作点 m17 20 s m 0045 0 3 HQ 41 用离心泵将水从贮槽输送至高位槽中 两槽 均为敞口 且液面恒定 现改为输送密度为 1200 kg m3的某水溶液 其他物性与水相近 若管路 状况不变 试说明 1 输送量有无变化 2 压头有无变化 0 0000 0020 0040 0060 008 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 H m Q m3 s 精选文档 供参考 3 泵的轴功率有无变化 4 泵出口处压力有无变化 解 变化时 泵特性曲线不变 管路特性曲线 不变 22 BQzBQ g p zHe 1 输送量不变 2 压头不变 3 轴功率 增加 gQHN N e 4 在贮槽液面 1 1 和泵出口 2 2 间列柏努力方程 fe hZu gg P HZu gg P 2 2 2 2 1 2 1 1 2 1 2 1 简化 fe hZu g HgP 2 2 22 2 1 工作点 Q 不变 不变 e H f hu 即随的增加而增加 2 P 42 用离心泵将水从敞口贮槽送至密闭高位槽 高位槽中的气相表压为 98 1kPa 两槽液位相 差 10m 且维持恒定 已知该泵的特性方程为 单位 H m Q m3 s 当 24 102 740QH 管路中阀门全开时 输水量为 0 01 m3 s 且流动已进入阻力平方区 试求 1 管路特性方程 2 若阀门开度及管路其他条件等均不变 而改为输送密度为 1200 kg m3的碱液 求碱液的 输送量 解 1 设输送水时管路特性方程为 2 BQAHe 其中 20 81 9 1000 10 1 98 10 3 g p zA 当输水量为 0 01 m3 s 时 由泵特性方程与管路特性方程联立 精选文档 供参考 224 01 0 2001 0 102 740 B 得 5 1028 1 B 即此时管路特性方程为 25 1028 120QHe 2 当改送密度为 1200 kg m3的碱液时 泵特性方程不变 此时管路特性方程 3 18 81 91200 101 98 10 3 g p zA 流动进入阻力平方区 且阀门开度不变 则B不变 因此管路特性方程变为 25 1028 1 3 18QHe 将该方程与泵特性方程联立 2524 1028 1 3 18102 740QQ 可得碱液输送量 sm0104 0 3 Q 43 用离心泵向设备送水 已知泵特性方程为 管路特性方程为 2 01 0 40QH 两式中