第二章习题及答案.docx

1、化工原理练习题五计算题L密度为1200kg.m的盐水，以 25m3.hT的流量流过内径为75mm的无缝钢管。两液面间 的垂直距离为25m ,钢管总长为120ni,管件、阀门等的局部阻力为钢管阻力的 25%。试求 泵的轴功率。 假设：(1)摩擦系数入=0.03；(2)泵的效率n = 0.61. 答案材粽Z1+ U 2/2 g + P1/P g + He=Z2+u 2/2 g + P2/p g+EHfZ = 0, Z = 25m , u ao, u 弋0, P =P/. H = Z +EH = 25 + EHEH = ( X X 1 /a X u /2g) X1.25u =V A = 25/( 3

2、60 OX 0.785 X (0.07 5)=1.573m .sEH=(0.03 X 120/0.075 IX.573 / (2X9.81) X1.25= 7.567m盐水柱=25+ 7.567= 32.567m=Q H P 402= 25X32.567 X120 0/(3600 X102)=2.66kw车由=N / n =2.66/0.6 = 4.43kw2. （16 分）在阀门全开时输送系统的力（B-fe ） =50m ,摩擦m3.hT至15ni3.hT范围内可用下式描述：m 3.h，问：如图的输水系统。已知管内径为d二50mm,系数可取 入二0.03,泵的性能曲线，在流量为6H二18.9

3、2P.82Q2 ,此处H为泵的扬程m ,Q为泵的流量（1）如要求流量为10m3.hT,单位质量的水所需外加功为多少？单位重量的水所需外加 功为多少？此泵能否完成任务?如要求输送量减至8ni3.hT適过关小阀门来达到）,泵的轴功率减少百分Z多少？（设泵的效率变化忽略不计）答案材榊 11=10/(3600 0X.785 X0.05 )=1.415fc.sT 工hf二X E (Kfe )如匕2二0.03 X (50/0.05)(1.415 2/2)二30.03Pa/P +W =Pa/P +Zg+E hfl-2W =Z 2g+ E hfl-2 =10 9X.81 + 30.03=128.13 Ij.k

4、g 1H 需耍二W =128.13/9.81=13.0661 而 H =18.92-0.82(10)二 13.74661H泵H需 故泵可用(2)N二H 泵 Q 泵 P g/ n Pg/ n二常数N xH sQ 泵 N 前X 13.746 X10H 泵后二 18.92-0.82 紛0 . 8 二 14.59N 后 X 14.59 X8N 后辰前二 14.59 X8/(13.74610)=0x.849(N 后加前=1-0.849 2 15.1%3. 如图3B57离心泵将2(rC的水由敞口水池送到一压力为2.5at的塔内，管径为 e 108 X 4mm管路全长loom (包括局部阻力的当量长度，管的

5、进、岀口当量长度也包括在内)。已知：水 的流量为56.5m .h ,水的粘度为1厘泊，密度为lOOOkg.m ,管路摩擦系数可取为0.024, 试计算并回答：(1)水在管内流动时的流动形态；管路所需要的压头和功率；Itfld=108-2 X4 二 lOOmm 二 0.1mX】。m已知：A=( JT A)d=3.14 x(i 泡)ox.i 二 0.785H EllOOmQ =56.5m.h二Q A二56.5/(3600 OX.785 XIO)二2ni .s9X 二0.024>4000U形管压力计中指示液读数R 为多少？以1-1面为水平基准面，在1-1与2吃面间列柏努利方程:Z+匕佻)+ &

6、#169;/ P g)+H e二 Z+ a/2g)+ ©/ P g)+ 工hfVZ二 0u 二0 p 0(表压)Z 二 18m u 二 0P/Pg=2.5 X 9.81 X/(1000X9.81)=25mS hf=A (th工Gt沟吃g)u 二Icp二lOPa S P 二lOOOkg.m(1) 7 Re=d UP /u 二0.1 X 2 X 1000/10 二2 X 10水在管内流动呈湍流二0.024 X (100/0.1) 12 X /(2 X9.81)上4.9m/.He=18+25+4.9=47.9mNe二HQ P 萨47.9 X 1000 X 9.81 X 56.5/3600=

7、7.4kw4. 如图所示，用离心泵将水从贮水池输送到敞口高位槽屮，已知高位槽的水面离贮水池的水面高度保持为10m,输送水量用孔板流量计测得。孔板安装在离高位槽水面0.8ni处，孔径为20mm,孔流系数为0.61。管路为b57X3.5mm的钢管，直管长度和局部阻力当量长度Z和(包括孔板局部阻力当量长度)为250m ,其中贮水池至孔板前测压点A的直管长度和局部阻力 当量长度Z和为50ni O水的密度为lOOOkg.m ,水的粘度为Icp,摩擦系数近似为入二0.3164/Re。U形管屮指示液均为水银，其密度为13600kg.in。当水的流量为6.86m .h时，试确定：(1)水通过泵所获得的外加能量

8、为多少R 为多少?在孔板前测压点A处安装的孔板流量计的U形管屮指示液读数10m-HAR；答案材榊C(1) U二Vs/(0.785d)二6.86/0.785 0X.05 X3600)二0.971m .sRe二0.05 X0.9710.2 入=0.3164/Re 取贮水池液面为18mXlOOO/a 10X >485500.25二 0.1364/18550二 0.02131-1截面，高位槽液面为2吃截面，列柏努利方程式:Z g+p/P+u 疙+W 二Z g+p /P+u + E hfl-2W 二Zg + E hfl-2 -1 g + 入Ot E Je )/1匕/2)= 10X9.81+0.02

9、13 650/0X .05) (0X.971 疙)=98.1 + 50.2=148.3J.kg以A点为2也截面，在1-1与2吃截面间列柏努利方程式 Z g + (p /P)+b/2)+W 二Z' g+(p' /p )+)+E hfl-2 'b r )/ p = feA-pa )/ p 二WZ- ' g-a /2)- X 0+ Efe 沟a二 148.3 9 2 9X.81-0.971-0.0213 (50/0.05)(i).971 龙)= 148.3-90.252-0.4714-10.04=47.53J.kgpA -pa =47.5366 1000二47X.53

10、 XIO N.mR = -pa )/Ig ( pp)二47.53 XIO /I9.81(13600X-1000)40.3846m =38.46cra(3)根据 Vs二C oSo2gR2 ( P o-p )/ P R (V s/C oS 0) P /l2g ( o -p )1式中：Co二0.61, So二0.785 X0.02 =3.14 XIO mV s=6.86/S600m .s ,R 二(6.86/S600)(l/©613.14 xlO ) XlOOO/12 g.six X (13600-1000)>0.4m =40cm5. 欲用离心泵将20°C水以30m .h的

11、流量由水池打到敝口高位槽，两液面均保持不变， 液面高差为18m ,泵的吸入口在水池液面上方2m处。泵的吸入管路全部阻力为 ImH 2O柱,压出管路全部阻力为3mH20柱，泵的效率为 0.6,求泵的轴功率。若已知泵的允许吸上真空高度为6ni ,问上述安装高度是否合适？（动压头可忽略）。水的密度可取lOOOkg.m 。Hr如图取11, 2-2截面，并以1 1截面为基准面，列柏努里方程得:H= AZ+ L Hfl -2= 18+ 1 +3= 22mAN 轴=QH P / ( 102 n ) =(30/S600)X22X 1000/(102 X0.6)= 3kwH g 允=Hs 允一U g H f 吸

12、=6 1 = 5m > 2mT Hg实< Hg允二安装高度合适。6.如附图所示，计划在蓄水池程内作冷却用，要求水的流量为 用。已知：A的一侧安装一台离心泵，将水输送至列管换热器18 m 3.h -1,水自换热器出来后流进高位水槽C中,B的壳 回收他高位槽C处进水管末端标高23m ； 的钢管；(1)蓄水池A水面标高3m ,(2 )输水管为 <1> 60 X 3.5m m(3)管路部份的压头损失E hf = 19XU2/ (2g ) mH 2O ,换热器B壳程的压力损失AP- 73.6 XU2/( 2g ) kN.m ；(式中，U为管内流体流速,m .SP 水=1000kg

13、.m -3今库存有一台2B- 31型离心泵，其性能参数如下表所示，试 核算选用此泵是否合适。流量扬程轴功率允许吸入里m .hmkwm1034.51.878.72030.82.607.230243.075.7.V2 3in答案*c选择计算截面1一1, 2 2面如题图所示；地平面为基准面。U =V A = 18/5600/ ( ( n A)(&.06-2 X0.0035)=227m .sz + P /p g + UE h f + ( p / g p)疙 g + He = Z +P /pg +由2B=P U =0(23£ ) + (2.27/(2 X9.81) + 19X2.27

14、/C X9.81)+ 73.6 X2.27 /a X9.81) 1000/(1000X 9X.81)= 27.2raH031型离心泵特性曲线图查得：Q=18m .h , He = 31.5m (> 27.2) 且几=62%,而 n m ax = 65%65% X90%= 58.5% (< 62%= 故此泵 通用。7某厂准备用离心泵将 顶。已知塔内的表压强为 出管的压头损失分别为 水的密度为lOOOkg.m20°C的清水以 40m .h 的流量由敞口的储水池送到某吸收塔的塔 lkgfcm2，塔顶水入口距水池水面的垂直距离为6m ,吸入管和排Im和3m ,管路内的动压头忽略不

15、计。当地的大气压为10.33ni水柱,0现仓库内存有三台离心泵，其型号和铭牌上标有的性能参数如下，型号流量（m.h ） 扬程（m）允许吸上真空度3B57A50387.03B3345326.03B1938205.0答案以储水池液面为11面，以塔顶为截面2-2,并以1一 1面;Z+ P/ P g + Ug + h=Z + P/ P g + U/2g + L h fZ=0,Z = 6, P=0, P = 1.0(kgfcm )U=0E h=h+ h=4mmh10X9.8) + 4 = 20 ( m )从中选一台比较合适的以作上述送水Z用。面，列柏努利方程=6+ 9.8 XIO h = 20 ( m

16、)V = 40 m .h选3B33较合适。允许安装高度Z允二H允P / （2g） -工h 吸二6.0-L二5ni实际安装髙度Z实二Z允-0.5=5-0.5=4.5m8. 如图所示输水系统，管长、管径 的以m计）和各局部阻力的阻力系数匚均标于图中。直管部分的X值均为0.03。求：32）输水量为15ni3.h-l时，要求泵提供的有效功率（以 kw计）wdi-fl. 25(开 /4)dU0.5XT /如 a 2/dX60 = 1.884U=0.34Q)U = 0.641；Q = U或 U =0.531Qhe = 20 +(3+0.2+0.03 20X)X .25)U17jnSin+ Q X0.2+0

17、.5+1+0.03 260X)X.2)U /Sg= 20+0.286U+2.086U=20+0.0331Q+0.5882Q= 20 + 0.62Q(b ) Q = 15/60=0.25 m 血 inHe = 20+0.62 X0.25= 20.04mNe = QHe P g /60 =0.25 X20.04 XIOOO X9.81/60= 819 w =0.819kw9. 现有一台离心泵，铭牌上标出允许吸上真空度H3= 6m,用来输送2(rC的清水，已知吸入管路的全部阻力损失为 2.0 mH 20,当地大气压为10m H 20,若略去泵入口处的动压头。 试计算此泵的允许安装高度H g为多少米？

18、答案H g = H S U /2 g E h fo=6 2.0= 4.0m实际安装高度H 实<4-0.5=3.5m公里(包括局部阻力的当量长度)的水平0.65 ,求泵的轴功率。某天，该油泵突80%，问此泵能输送原油多少10. 用离心泵将原油从油库沿管内径为0.15m、长2管送往炼油厂。输油量为4m3.hT。油泵的总效率为 然发生故障，于是开动一台备用泵，其压头仅为原来泵的 ni3.hT。输送条件下，原油的密度为 890kg.ni ，粘度为0.4Pa.So设油库和炼油贮罐均为常压。答案该题条件下，油泵所耗功率完全用于克服管路阻力。(1)A=( JT /4)0.15)二0.0177mu二40/(3600 OX.0177)二0.63m .s Re二du P / u =0.15 X 0.63 X 890X).层 4二210 陆)X 二64恥二64/210二0.304H伫X必