《化工原理I》计算题

1、1. （20分）如图所示，油在光滑管中以u=2m/s的速度流动，油的密度=920kg/m3，管长L=3m，直径d=50mm，水银压差计测得R=15.0mm。试求： （1）油在管中的流动形态； （2）油的粘度；（3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计读数有何变化？层流：=64/Re；湍流：=0.3164/Re0.25。解： 1 2 A B R C D （1）列1截面和2截面间柏努利方程，取2截面为基准面pD = pD pC = p2 +（Z2 ZA）g + R0gpD = p1 + （Z1 Z2）g +（Z2 ZB）g + Rgp1 p2 = R（0 -）g -（Z1 Z2）gR（0 -）g

2、= p1 p2 +（Z1 Z2）g（J/kg）设管中为湍流： Re = 1.224×105 > 2000 （湍流） 油在管中为湍流流动 （8分）（2） （cP） （4分）（3）列1截面和2截面间柏努利方程，取2截面为基准面 hf= hf |Z2 Z1| = |Z1 Z2| |p2 p1| = |p1 p2| 即压差计读数R不变，但左边低右边高。 （8分）2. （20分）如图所示，已知：D = 100mm，d = 50mm，H = 150mm，气= 1.2kg/m3。当U形管读数R = 25mm时，将水从水池中吸入水平管中，问此时气体流量V为多少m3/s（阻力可忽略）。 Pa R

3、 1 Hg d 气体 2 0 D Pa 2 H 1 水解：以0截面为基准，列截面1和截面2之间的柏努利方程 p1 = HgRg = 13600×0.025×9.81 = 3335(Pa)p2 = -H水g = -0.15×1000×9.81 = -1472(Pa) (m/s)3. （16分）如图示循环管路，离心泵的安装高度Hg=3m，泵特性曲线可近似表示为：H=23-1.43×105Q2，式中Q以m3/s表示。吸入管长（包括全部局部阻力的当量长度）为10m，排出管长（包括全部局部阻力的当量长度）为120m，管内径均为50mm，假设摩擦系数=0.

4、02，水温20。试求：（1）管路内的循环水量为多少？（2）泵进、出口压强各为多少？Hg（1）列管路进出口间柏努利方程 z1 = z2 u1 = u2 p1 = p2 He = 6.88×105 V2 H = 23 1.43×105 Q2 H = He V = Q 23 1.43×105 V2 = 6.88×105 V2 V = 5.26×10-3 m3/s = 18.9 m3/h （8分）（2）列进水液面与泵入口处之间柏努利方程（m/s）（Pa）（真空度）列进水液面与泵出口处之间柏努利方程 u2 = u1 = 2.68 m/s He = 6.8

5、8×105 V2 = 6.88×105×(5.26×10-3)2 = 19（m） （Pa）（表压） （4分）4. （40分）如图所示，用清水泵将池A中水打到高位槽B中，泵的特性曲线可用H=250.004Q2表达，式中Q的单位为m3/h，吸入管路的阻力损失为4m水柱，泵出口处装有压力表，泵的阻力损失可忽略。管路为57×3.5mm钢管。管路C处装有一个调节阀，调节阀在某一开度时的阻力系数=6.0，两U形管压差计读数R1=800mm，R2=700mm，指示液为CCl4（密度0=1600kg/m3），连通管指示液面上充满水，水的密度=1000 kg/m

6、3，求：（1）管路中水的流量为多少？（单台泵）（2）泵出口处压力表读数为多少？（单台泵）（3）并联一台相同型号离心泵，写出并联后泵的特性曲线方程；（4）若并联后管路特性曲线方程L=13.50.006Q2，求并联后输水量为多少m3/h B C h P 2m R1 R2 A R CCl4解：（1）由静力学基本方程：pa = pb pc = pd pe = pf pa = pb = p1 + （h + R1）gpc = pd = pb 0 R1g = p1 + （h + R1）g -0 R1g pe = pf = pd +（R1 + R）g = p1 + （h + R1）g -0 R1g +（R1

7、+ R）g pf = p2 +（h + R1 + R R2）g +0 R2g p1 + （h + R1）g -0 R1g +（R1 + R）g = p2 +（h + R1 + R R2）g +0 R2gp = p1 p2 = R20g - R2g + R10g R1g = （R1 + R2）（0 -）g = （0.8 + 0.7）×（1600 - 1000）×9.807 = 8.82×103（Pa） u = 1.71（m/s）（m3/h）（2） 列池面与泵出口压力表截面的柏努利方程p1 = 0（表） u10He = H = 25 0.004Q2 = 25 0.00

8、4×12.112 = 24.4（m）（m）p2 = 18.25g = 18.25×1000×9.81 = 178.9×103（Pa）（表）（3） H并 = H Q并 = 2Q 代入H = 25 0.004Q2 （4） L = 13.5 + 0.006Q2 并联后泵的工作点： L = H并 Q = Q并 Q并 = 40.5（m3/h）5（15分）某液体由一敞口贮槽经泵送至精馏塔，管道入塔处与贮槽液面间的垂直距离为12m，流体经换热器的压力损失为0.3kgf/cm2，精馏塔压强为1kgf/cm2（表），排出管路为114×4mm的钢管，管长为120m

9、（包括局部阻力的当量长度），流速为1.5m/s，液体比重为0.96，摩擦系数为0.03，其它物性参数均与水极为接近。泵吸入管路压力损失为1m，吸入管径为114×4mm。试通过计算，选择下列较合适的离心泵。（2）泵与贮槽液面间的最大垂直距离不能超过多少米？注：当地大气压为736mmHg。型号Q(m3/h)H(m)(%)Hs (m)2B192216666.03B57A5037.5646.44B919091686.2 换热器 精馏塔 12m Hg （1）列贮槽液面与塔进口间的柏努利方程u0 = 0 Z0 = 0 p0 = 0 (表) p2 = 1 kgf/cm2 = 0.981×

10、105Pa（表）= 960kg/m3 Hf,0-2 = Hf吸入管路 + Hf换热器 + Hf排出管路 m(m)(m)(m3/h) 选择3B57A型水泵。 （9分）（2）(m)(m) 最大垂直距离不能超过5.373m。 （6分）6 （18分）在如图所示的管路系统中，有一直径为38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其中装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数C0为0.63，流体流经孔板流量计的永久压降为6×104Pa，AB段摩擦系数为0.022，试计算：（1）流体流经AB段的压强差；（2）若泵的轴功率为800W，效率为62%，求AB段所消耗的功率为

11、泵的有效功率的百分率。已知：操作条件下所输送液体的密度为870kg/m3，U形管中的指示液为汞，其密度为13600 kg/m3。 孔板流量计 A B R = 0.6m解：（1） （m3/h）（m/s）列A、B间柏努利方程ZA = ZB uA = uB （J/kg）（Pa） （12分）（2）有效功: Ne = N= 800×0.62 = 496 (W)AB段所消耗的功率: Nf = Vhf = 6.285×870×110.7 / 3600 = 168.1 (W) （6分）7 （18分）在如图所示的管路系统中，用离心泵将40的油品（=800 kg/m3）由容器A送至罐

12、B，全部管线的直径均为57×3.5mm，在其中装有孔径为20mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数C0为0.63，今测得孔板流量计读数R为0.6m，指示液为汞。泵前后压力表读数分别为0.8at和4.8at（两压力表间的垂直距离很小，可忽略）。容器A液面上方压强为0.64at（表），罐B则与大气相通。在操作过程中，A、B液面及其上方的压强均保持不变，油品在管内的流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.03。试求：（1）泵在该流量下的有效扬程（m）；（2）自A至B全部管线的总当量长度（包括局部阻力的当量长度）。解：（1） (m) （4分）（2）列A和B两截面的柏努利方程 uA uB 0 PB

13、 = 0（表）（m3/h） B A 孔板流量计 3m R 25m 1 2（m/s）(m)(m) （14分）8 （20分）用离心泵将密闭储槽中20的水（密度为1000kg/m3）通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。两储槽液面高度差为10m，密闭槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg（真），泵进口处真空表P2读数为294 mmHg（真）。出口管路上装有一孔板流量计，其孔口直径d070mm，流量系数C00.7，U形管水银压差计读数R170mm。已知管路总能量损失为44J/kg，试求：（1）出口管路中水的流速；（2）泵出口处压力表P3（与图对应）的指示值为多少？（已知P2与P3相距0.1m）

14、解：（1） V=C0A0（P/）0.5 PRg(0)0.17×9.81×（136001000）2.1×104 V0.7×0.785×0.072（2×2.1×104/1000）0.50.0174 m3/s uV/(0.785d2)0.0174/（0.785×0.12）2.22 m/s （8分）（2）选低位水池的水面为基准面，列11和44两截面的柏努利方程 Z1+P1/g+u12/2g+H=Z4+P4/g+u42/2g+Hf u1u40 Z10 P4/g0 H= Z4HfP1/g1044/9.810.6×13

15、.622.7 （mH2O） 再选泵入口管所在截面为基准面，列22和33两截面的柏努利方程 Z2+P2/g+u22/2g+H=Z3+P3/g+u32/2g P3/gHh0u22/2gu32/2gP2/g u3u4 P3/gHh0P2/g22.70.10.294×13.618.6 （m） P31000×9.81×18.61.82×105 Pa（表） （12分）9. （32分）如图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm的钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U形管压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。（1）当

16、闸阀关闭时测得R = 600mm，h = 1500mm；当闸阀部分开启时，测得R = 400mm，h = 1400mm，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0.5，问每小时从管中流出水量为多少m3？（2）当阀全开时（取闸阀全开le/d = 15，= 0.018），测压点B处的压力为多少Pa（表压）。 A A 15m B 20m C B C h R O O解：（1）当闸阀全关时，由静力学关系：（ZA + h）g = R0g得水槽液位高度：ZA = R0 / h = 0.6×13600/1000 1.5 = 6.66m列AA与BB截面间柏努利方程pB + hg = R0g （m）

17、m/sm3/h （18分）（2）当阀全开时，列AA与CC截面间柏努利方程m/s列AA与BB截面间柏努利方程 uB = uC m pB = 3.2×1000×9.81 = 3.1392×104 （Pa）（表） （14分）10. （28分）用一离心泵将密度为1000kg/m3的溶液从池A抽出，经一主管后分成两个支管。支管1去罐C，支管2去容器D。已知罐C的真空度为367.8mmHg，容器D的表压为0.01962MPa，两容器之间液面差为7m。泵的特性曲线为H = 35 14.4Q2（Hm，Qm3/min）。两支管的数据如下表：支管1支管2支管总长（包括当量长度），（m

18、）42.9100管内径（mm）50100摩擦系数0.0210.018现将一U形管压差计（内装四氯化碳，密度为1603 kg/m3）接到支管1上长4m的直管段的两端，其读数为0.142m，试求：（1）两支管的流量比V2/V1；（2）泵的有效功率（kW）。 Cc 4md 7m Dab R 支管1 CCl4 B A 支管2解：（1）在U形管上取两等压面a，bpa = pc + RCCl4g +（Zac - R）gpb = pd + Zbdgpa = pb pc + RCCl4g +（Zac - R）g = pd + Zbdgpd pc + (Zbd - Zac)g = R(CCl4 -)gpd pc

19、 -gl = R(CCl4 -)g列d与c间的柏努利方程 u1 = 1m/sEB = EC +hf1 = ED +hf2 u2 = 1m/s (18分)（2） （m3/s）= 0.58875(m3/min)H = 35 14.4Q2 = 35 14.4×0.588752 = 30 (m)Ne = gHV = 1000×9.81×30×0.0098125 = 2.888 (kW) (10分)11（20分）如图所示，管路由57×3.5mm钢 pa 管组成，管长18m，有标准直角弯头两个（= 0.75），闸门阀一个（= 0.17），直管阻力系数为0.

20、029，高位槽内水面距管路出口的垂直距离 H为9m。试求：（1）管路出口流速及流量；（2）若在管路出口装一直径为25mm 的喷嘴，喷嘴的局部阻力系数为 = 0.5，管路出口流速和流量为 多少？（3）改变喷嘴尺寸，可能获得的最大喷出 速度为多少？（设喷嘴= 0.5不变）（4）若将流体视为理想流体，安装喷嘴前后流量各为多少？ （1）列11与22截面间柏努利方程 A = 0.5 B = 0.75 C = 0.17 D = 0.75 =A +B +C +D = 2.17 管内流量 （2） d2 = 0.025m列11与22截面间柏努利方程 在管路出口安装喷嘴后，使出口流通面积减小，局部阻力增加，使流量

21、减小。但流量的减小又使沿程阻力大大减少，甚至减少量远远超过喷嘴产生的局部阻力损失。因此，就整个管路而言，阻力损失不是增加了，而是减小了。喷嘴出口流速增加，其原因就是阻力损失减小，有更多的位能转变为动能。（3）当喷嘴直径足够小时，管内流量变得很小，以至于可以忽略沿程阻力损失，这时喷嘴的流速为最大。（4）若流体为理想流体，则不存在阻力损失，安装喷嘴前后流速均为流量变化为 V= 0.25×93.89 = 23.47（m3/h）12（20分）如图所示的输水系统，输水量为36m3/h，输水管路均为80×2mm的钢管。已知：吸入管路的阻力损失为2J/kg，排出管路的压头损失为0.5mH

22、2O，排出管路上压力表的读数为2.5kgf/cm2，试求：水泵的升扬高度；（2）水泵的轴功率（kW），设泵的效率= 70%；（3）吸入管路上U形管压差计的读数R（mm）。设指示剂上液面至连接点距离h为0.68m。（4）若泵的允许吸上真空高度Hs = 6.5m，水温为20，校核此系统的安装高度是否合适？若水温升高至60，此系统的安装高度是否合适？60水的饱和蒸汽压为149.4mmHg。注：当地大气压为9.8×104Pa，水 = 1000kg/ m3 。 压力表 5m 4.8m h R Hg 列水池与泵出口间的柏努利方程列两水池间的柏努利方程（2）（3）列水池与泵进口间的柏努利方程pa

23、= p1 + hg +HgRg（4）20时： h = 4.8m < 5.72m 安装合适60时：Hg = 4.38 0.247 0.20 = 3.93（m）< 4.8 m 安装不合适16 （17分）由水库将水打入一水池。水池水面比水库水面高50m，两水面上的压力均为常压，要求的流量为90m3/h，输水管内径均为156mm。在阀门全开时，输水管路的管长和各种局部阻力的当量长度的总和为1000m，对所使用的离心泵在Q=65135 m3/h范围内属于高效区。在高效区中，泵的性能曲线可以近似地用直线H=124.50.392Q表示，此处H为泵的扬程m，Q为泵的流量m3/h。泵的转速为2900

24、 r/min，管子摩擦系数=0.025，水的密度=1000 kg/m3。求： 核算一下此泵能否满足要求？ 如泵的效率在90 m3/h 时可取为68，求泵的轴功率。如用阀门进行调节，由于阀门关小而损失的功率为多少？如将泵的转速调为2600 r/min，并辅以阀门调节使流量达到要求的90 m3/h ，比第（2）问的情况节约能量百分之多少？解：（1）列两液面间柏努利方程，以水库液面为基准 Z1 = 0 u1 = u2 =0 p1 = p2 （m/s） （m） H = 124.5 0.392×90 = 89.22（m） H > He 此泵可用 （6分）（2） （kW）用阀门调节所损失的

25、功率（kW） （6分）（3） 则泵的特性曲线为1.244H= 124.5 0.392×1.115Q H= 100 0.351 Q H= 100 0.351×90 = 68.41m（kW）节约能量为：32.18 24.67 = 7.51（kW）比第（2）问节约能量：7.51/32.18 = 23.3% （6分）17 （17分）某一型号离心泵，用20清水为介质测量其单台泵特性曲线可近似表示为 H = 50 1.1×106Q2 （式中Q的单位为m3/s）。测量时，当流量Q为20m3/h时，用功率表测得电机所消耗的功率为1.5kW，电动机的效率为93%。泵由电动机通过联轴

26、器直接带动，传动效率为96%。试求此时的轴功率N和效率。若用两台此型号的离心泵从水池向密闭容器供水，适当关闭或开启阀门，两泵即可串联又可并联工作。如图所示，已知水池和容器内液面间的高度差为10m，容器内压强为98.1kPa（表压），管路总长为20m（包括各种管件的当量长度，但不包括阀门A），管径为50mm。假设管内流动已进入阻力平方区，其阻力系数= 0.025，若两支路皆很短，其阻力损失可以忽略。当地大气压Pa=1.013×105Pa。试求当阀门A的阻力系数为A = 100时，哪一种组合方式的输送能力大？解：（1） Q = 20m3/h = 5.56×10-3m3/s H

27、= 50 1.1×106Q2 = 50 1.1×106×5.562×10-6 = 16（m）有效功率：Ne = QHg = 5.56×10-3×16×1000×9.81 = 0.873（kW）电机功率 = 1.5×0.93 = 1.395（kW）轴功率： N = 1.395×0.96 = 1.34（kW）效率： （2）列水池与容器内两液面间的柏努利方程两泵并联时：流量加倍，压头不变。Q并 = 2Q，H并 = H，所以合成特性曲线为 H并 = H管 20 + 1.456×106 Q并2

28、= 50 2.75×105 Q并2 Q并 = 4.16×10-3（m3/s）= 15.0（m3/h）两泵串联时：流量不变，压头加倍。Q串 = Q，H串 = 2H，所以合成特性曲线为H串 = 2（50 1.1×106 Q串2）= 100 2.2×106 Q串2 H串 = H管 20 + 1.456×106 Q串2 = 100 2.2×106 Q串2 Q串 = 4.68×10-3（m3/s）= 16.8（m3/h） 显然，Q串 > Q并 ，所以串联组合可获得较大的流量。 18 （18分）一敞口高位水槽A中水流经一喉径为14

29、mm的文氏管，将浓碱液槽B中的碱液（密度为1400kg/m3）抽吸入管内混合成稀碱液送入C槽，各部分标高如附图所示；输水管规格为57×3mm，自A至文氏管喉部M处管路总长（包括所有局部阻力损失的当量长度在内）为20m，摩擦系数可取0.025。当水流量为8m3/h时，试计算文氏管喉部M处的真空度为多少mmHg；判断槽B中的浓碱液能否被抽吸入文氏管内（说明判断依据）。如果能被吸入，吸入量的大小于与哪些因素有关？主管道 u=Vs/A=(8/3600)/0.785×0.0512=1.09 m/s文氏管喉部M处 u2=Vs/A2=(8/3600)/ 0.785×0.0142

30、=14.4 m/s在高位槽水面与M处截面间列柏努利方程得：P2/g=(Z1Z2)(u22/2g)(l/d) (u2/2g)=814.42/2g0.025（20/0.051）×（1.092/2g） 3.16mH2O=232mmHg（真空度）h碱碱h水水h水1.5×1400/10002.1mH2O<3.16mH2O故浓碱能被抽吸入管内。在B槽水面与M处水平截面间列柏努利方程得： Pa/g=h (u2/2g)P2/ghf吸（PaP2）/（g）h (u2/2g)hf吸 可见吸入量的大小不仅与M处的真空度、B槽液面与M处的位差有关，而且与吸入管路情况（管径、管长、粗糙度等）有关

31、。19 （18分）如图所示，用离心泵将水从贮水池输送到敞口高位槽中，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0.8m处，孔径为20mm，孔板系数为0.61。管路为57×3.5mm的钢管，直管长度和局部阻力当量长度之和（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之和为50m。水的密度为1000kg/m3，水的粘度为1cP。管子为光滑管。U形管中指示液均为水银，其密度为13600 kg/m3。当水的流量为6.86m3/h时，试确定：水通过泵所获得的外加能量为多少？在孔板前测压点A处安

32、装的U形管压力计中指示液读数R1为多少？（忽略U形管压力计中水柱的影响）。孔板流量计的U形管中指示液读数R2为多少？解：（1） （m/s）列贮水池1-1与高位槽2-2间的柏努利方程，以贮水池液面为基准Z1 = 0 Z2 = 10m u1 = u2 = 0 p1 = p2 （J/kg）（2）以A点为2-2截面，列贮水池1-1与截面2-2间的柏努利方程p1 = 0（表压） u1 = 0 Z1 = 0 u2= u Z2 = 9.2m p2= pA（J/kg）pA = 47.5353×1000 = 47535.3（Pa）（表压）（cm）（3） （m2）R2 = 40cm20（18分）如图所示

33、的输水系统，输水量为36m3/h，输水管均为80×2mm的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为0.2m水柱，压出管路的阻力损失为0.5m水柱，压出管路上压力表的读数为2.5kgf/cm2，试求： 水泵的升扬高度（水池和高位槽之间液面差）； 若水泵的效率= 70%，水泵的轴功率（kW）； 水泵吸入管路上真空表的读数（mmHg）。注：当地大气压为750mmHg。 0.2m 4.8m解：（1）取各截面如图，1截面为基准面。列1截面与3截面间柏努利方程p1 = pa u10 z1 = 0（m/s） u3 = uz3 = 4.8 + 0.2 = 5（m）（m）列1截面与4截面间柏努利方程p1 =

34、 p4 = pa u1= u40 z4 = He (Hf1-2 + Hf3-4) = 30.45 (0.2 + 0.5) = 29.75(m) 升扬高度为29.5m。（2）（kW）（3）列1截面与2截面间柏努利方程（m）p1 p2 = 386mmHg 真空表读数为386mmHg21 （15分）用离心泵将水由水槽送至水洗塔中，水洗塔内的表压为9.807´104 N/m2，水槽的液面恒定，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317.7 J/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

35、当量长度）输送管尺寸为f 108 ´ 4mm，水的密度为1000kg/m3，求输水量为多少m3/h？ 解： 由 Z1 = 0， P1 (表) = 0， u1 = 0 317.7 = 9.8´20 + 9.5u2 = 23.63 u = 1.58 m/s V = d2 u = ´ 0.12 ´ 1.58 ´ 3600 = 44.65 m3/h22 （18分）用一离心泵将密度为800kg/m3的煤油从罐A送至塔B顶作吸收剂。已知罐A上方通大气，塔B内压力为0.03MPa（表），管线全长350m（包括除阀K以外的全部直管及管件的当量长度），管线规格全

36、为57×3.5mm，摩擦系数可视为常数=0.02，入塔管口与罐A液面的垂直距离为20m。泵的特性曲线为H = 40 0.075Q2（Hm，Qm3/h）。阀K全开时的输送量为8.48 m3/h。试求：1. 阀K全开时的局部阻力系数及当量长度；2. 若K开度不变，应在直管段多长范围内并联一根等长等径的管子，可使煤油流量增加5%。 B 20m K A解：（1） H = 40 0.075Q2 = 40 0.075×8.482 = 34.6（m）（m/s）列截面1与截面2间的柏努利方程Z1 = 0 p1 = 0（表） u1 = 0 u2 = u（m） （m） (8分)（2） Q= 1

37、.05Q = 1.05×8.48 = 8.904（m3/h）H= 40 0.075Q2 = 40 0.075×8.9042 = 34.05（m）（m/s）(m) (10分)23 （20分）需将30m3/h的水送至塔顶，20时水的粘度= 1cP，其压力为0.5kgf/cm2（表），与取水池水面的高度差为10m。输水管89×4mm、长18m，管线局部阻力系数= 13（阀全开时）；摩擦系数为：= 0.01227 + 0.7543/Re0.38 。试求：（1）求输送所需的理论功率（kW）；（2）一泵的特性曲线可近似用下式表示： 扬程：H = 22.4 + 5Q 20Q2

38、m 效率：= 2.5Q 2.1Q2 式中Q的单位为30m3/min。求出最高效率点的效率并评价此泵的适用性。如适用，求调节阀消耗的功率增加多少？解：（1）对输水始末两端列柏努利方程（m/s）= 0.01227 + 0.7543/Re0.38 = 0.02084 = 171.54（J/kg）Ne = weV= 171.54×30×1000/3600 = 1429.5（W）= 1.43（kW）（2）当Q = 30/60 = 0.5（m3/min）时泵H = 22.4 + 5Q 20Q2 = 22.4 + 5×0.5 - 20×0.52 = 19.9（m）=

39、2.5Q 2.1Q2 = 2.5×0.5 2.1×0.52 = 0.725管路所需功：He = we/g = 171.54/9.81 = 17.49（m）H > He 当d/dQ = 0时，泵效率最大。d/dQ = 2.5 4.2Q = 0 Q = 2.5/4.2 = 0.595max= 2.5Q 2.1Q2 = 2.5×0.595 2.1×0.5952 = 0.744 Q及与最高效率处相差不远 泵可适用。此时阀所消耗的功率增加为（W）占泵所耗功率的百分数为24 （18分）某离心泵工作转速为n = 2900r/min，其特性曲线可用H = 30 0

40、.01Q2（m）表示。当泵的出口阀全开时，管路系统的特性曲线可用L = 10 + 0.04Q2（m）表示。上述式中Q的单位均为m3/h。若泵的效率为= 0.6，水的密度= 1000kg/ m3，求：（1）泵的最大输水量为多少？（2）当所需供水量为最大输水量的75%时：（a）采用出口阀节流调节，节流损失的压头增加量为多少？（b）采用变速调节，泵的转速应为多少？解：（1）泵的特性曲线与管路特性曲线交点处所对应的流量为该泵在系统中所提供的最大流量。30 0.01Q2 = 10 + 0.04Q2 Qmax = 20m3/h此时泵的压头H = 30 0.01×202 = 26（m）（2）当所需

41、供水量为最大输水量的75%时Q= 0.75×20 = 15（m3/h）（a）H= 30 0.01Q2 = 30 0.01×152 = 27.75（m）L= 10 + 0.04Q2 = 10 + 0.04×152 = 19（m）节流损失的压头增加量H = H- L= 27.75 - 19 = 8.75（m）（b）根据比例定律：Q/Q= n/n， H/H= （n/n）2 H = H（n/n）2 ， Q = Q（n/n） 泵的特性曲线为：H（n/n）2 = 30 0.01 Q2（n/n）2 即： H= 30（n/ n）2 0.01 Q2 新的工作点为：30（n/ n）2

42、 0.01 Q2 = 10 + 0.04Q2 当Q= 15 m3/h时，（n/ n）= 0.8416 n= 0.8416×2900 = 2440（r/min）25 （15分）如图所示，由敞口高位槽A将=1000kg/m3的水通过108×4mm的钢管供给用户（用户处通大气）。用阀门D控制流量，在管路B处接一指示液为水银（Hg=13600 kg/m3）的U形管压强计；在阀门D的两侧接指示液为四氯化碳（CCl4=1630 kg/m3）的U形管压差计。高位槽至B截面管线全长为75m（包括全部直管及管件的当量长度）。由B截面到用户管路出口端为40m（包括除阀门D以外的全部直管及管件当

43、量长度）。 （1）当阀门D关闭时测得R1=600mm，h=1500mm；当阀门D部分开启时测得R1=400mm，管路摩擦系数取0.03，计算阀门在此开度下给用户的供水量（m3/h）。 （2）当阀门全开时，R2=300mm，摩擦系数不变，计算阀D全开时的局部阻力系数及测点B的表压（MPa）。 A A ZA R1 h 阀门D 用户 B R226. （21分）如图所示，油在光滑管中以u=2m/s的速度流动，油的密度=920kg/m3，管长L=3m，直径d=50mm，水银压差计测得R=15.0mm。试求： （1）油在管中的流动形态； （2）油的粘度； （3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计读数有何变化？层流：=64/Re；湍流：=0.3164/Re0.25。 A B R C D 解：27. （15分）在如图所示的管路中装有一球心阀和一压力表，管路出口距高位槽液面的垂直距离为10m，压力表轴心距管中心的垂直距离为0.5m，假定