化工原理练习与答案

1、第一篇练习与讲评练习一流体流动一、填充与选择：1 .圆形直管内，V一定，设计时若将 d增加一倍，则层流时 hf是原有值一倍；高度湍流时 入不变），hf是原 有值的一倍.2 .图标管路系统中，已知流动总阻力损失hf=56J/kg,若关小阀门，则总阻力损昆失hf，=J/kg,两槽液面垂直距离 H=m.3 .图标管路系统中，已知 dab=dcd, lab=lcd, UWQ 比较 Ua Uc, （pa-pb）（PcPd）.4 .如图标管路，管长l,流量V,今因修管，用若干根直径为0.5d,管长等同于l的管子并联代替原管，保证输水量V不变，设入为常数，e/d相同，局部阻力忽略，则并联管数至少 根。5 .

2、如图通水管路，当流量为 V时，测得（p1-p2）=5mH2O,若流量为2V时，则（p1-p2）=mH2O（设为阻力平方 区）。6 .圆形直管Di=100mm, 一般情况下输水能力为 （）A.3m 3/hB.30m 3/hC.200m 3/hD.300m3/h7 .某孔板流量计， 当水量为V时，U压差计R=600mm（p i=3000kg/m 3）,若改用p i=6000kg/m的指示液，水流 量不变，则此时读数 R为（）A.150mmB.120mmC.300mmD.240mm8 .倒U形压差计，指示剂为空气，现改为油后（流向不变），则R（）A.增大B.变小C.不变D.不变，但倒U形管中左侧高于

3、右侧二、计算：1 .如图标三只容器 A R C均装有水（液面恒定），已知：Z1=1m Z2=2mi U形水银压差计读数R=0.2m H=0.1m试求（1）容器A上方压力表读数 出为多少MPa（2）若p（表压）加倍，则（R+H）为多少第1奥2 . A梢截面积人=80m1,水深10m B梢截面积为=20m1,水深13二梢用截面积A=0.01m2的圆直管联机，中有一阀，其阻力系数丁=6.5（常数）；直管阻力可忽略。求开阀后A梢液面下降1m要多少时间？<3 .某敞口高位槽输送管路（见图），在管路OC段的水平位置装有一孔板流量计，已知孔径 d0=25mm,流量系 数 Co=0.62,管长 Loc=

4、45m, LcB=15m, LcA=15m（包括所有阻力的当量长度 ），管径 doc=50mm , dcB=40mm , dcA=40mm,当阀A全关，B阀打开时，压力表 PB=0.24at,试计算：1） .孔板两侧的压差为多少 mmHg2） .若维持阀B的开度不变，逐渐打开阀 A,直到CB CA两管中流速相等，此时C A 第姻一压力表的读数分别为多少at(已知流体密度p=1000kg/m3,人均取0.03)练习一流体流动解答与讲评一、填充与选择：1 .(1)层流：Hf= X x l/d2/2gRe-1d-1u-28u-1d-1d-1u-28d-2u-1ocd-4hf'曲(d/d 4=

5、2-4=1/16(2)湍流：Hf=X x l/d2/2gyd-1u-2ocd-1d-4ocd-5h f/hf=(d/d 5=2-5=1/32至+ a£ += h.2 .坦方£Hf=H.因H不变，故 Hf不变=56J/kg3 .ab和cd段管尺寸相同，流速相同Afab=Apcd在 a.b 间应用得：Pa-pb= A pfcd-p gZ在c.d间应用得：Pc-pd= A pfcd故 Pc-pd> pa-pb4 .解题思路同第一题充分湍流情况2HHf=入 X l/d2/2gH=H f= X X1/d1)>U12/2g=入 >2/c(2) >U22/2gU2

6、2=u12d1/d2, u2=2-0.5u1 (1)由连续性方程兀 nd2U2/4= 兀ifui/4, u2n=4ui(2)(1) (2)联解得：n=5.66,取整为6根。5 . A P=2-Pi, We=0, A 12=0.P -P =Apf+ p g(Z-Z2)若流动方向相反，则Pi-P2=2-3=-1m.A P/ p g+2/2g+ AZ=H-Hf, AP=P-Pi, AZ=Z;-Zi, He=0, Au2=0.故(Pi-P2)/ p g=H+ (Z2-Zi ) =Hf+6/2=5m , Hf=2m.Hf0cu2, H=2X4=8m.故(Pi-P2)/ p g=8+3=iim.6 .V=

7、 % 2u/4=0.785 OOi iX3600=28.26.故(B)答案较合理.7 .u=coAo2( 0-p )gR/ 0p5=coAo(2 A P/%,)流量一定,则 AP一定。A P=(0-p )gR=(0'pp )gR' , R' =(0-卬)R/(0-pp )=240mm D 正确8 . AP 不变。A P=(0 ppair)gR=( 0- poil)gR，, R =(0-ppair)R/(单 poil) > 1 ,R' > R，故A正确。二、计算题1解析：基本思路是从容器 C表面逆推得Pi,因容器C接触大气，Pc压力已知。1)沿C液面作

8、水平面与 A容器相交于Ai处，则求解相当于复式压差计。Pa' =0-p )g(H+R)=12600 X 9.81 X 0.3=37080PPi=PA'-p g(Z-Zi)=0.027272(MP a)2)又 Pi=( 0-p )g(H+R-p g(Z-Zi),故 H+R=2P+ p g(Z2-Zi)/( p 0- p )g=0.5 212、这是非稳态流动体系问题，首先选择某一时刻处 (瞬间)建立关系，其后用物衡建立微分式，确定边界条件求解。若某一时刻，A槽内液面为Z1贝U ( 10-Zi) X80= (Z2-1)X20, Z2=41-4Zi此时在A槽面与B槽面间用Beq.A u

9、=0 Zi-Z2=hf, 5Zi-41=6.5u0/ (2X9.81) =0.3313 u0=1.7347(5z-41)1/2 (1)在从变化到时间内可看成不变，则A0d t =dZi)Ai, 0.01d e80dZi,即 dT-8000/dZ/u0(2)(1)代入(2)结合边界条件，p=0Zi=10; 。=, tZ=9.3、解本题属分支管路计算题型(1)当阀A全关时，是简单管路在1-1与B处截面间应用 B.e.q ui=0; Zi=15m； pi=0; ub=； Z2=3m; p2=0.24at=2.354 104PaU hf0-B =二 hf0-c+Z： hf0-cB uc=(d B/dc

10、)2UB=0.64u b汇 hfo-B=11.1546uB2应用 B.e.q9.81(15-3)-2.354 104/ub2/2=汇1o-b=11.1546ub2 2 .ub =8.08u B=2.8427(m/s)V=TtdB2&#0； ub/4=3.57 W3(m3/s)(2)从B表至出口 D处的总阻力系数由1)情况下B、D间的B.e.q求得当阀A开时，在1-1与D-D'应用B.e.qg(Zc-ZB)=I2 hf0-D=I2 hfO-C+m hfC-B + m hfB-D 汇 hfC-B =5.625ub2E hfB-D =5.827ub2/2=2.919u b2 而 dC

11、2uC=2dB2uBUC2=1.28uB2汇 hf0-C=0.03 科5/0.05) 0.5.28ub)2=22.1184ub2117.2=(22.1184+5.625+2.919)u b2UB2=3.8392(m 2/s2)uB=1.96(m/s)u C=2.217(m/s)在1-1与A-A T可应用B.e.qgZ c=汇 hfo-c+ 二 hfc-A+UA2/2+P A/p汇 hf0-c=22.1184u B2=84.917m 2/s2汇 hfc-A=0.03 15/0.04 38392/2=21.5955 m2/s29.81 15=84.917+21.5955+3.8392/2+p A/

12、ppA=3.8718 104pa=0.3947at(表)练习二流体流动一、填空题1 . 连 续 介 质 假 定 是 指稳定流动条件下，连续性方程的物理意义是2 .圆管内湍流和层流的差别是:流 型层流湍 流本质区别Re范围u/umax（满足1/7次方律）高度湍流入与Re关系一般湍流入与e /d关系3 .圆形直管内，体积流量V一定，设计时若将管内径增大一倍，则层流时摩擦阻力损失W是原彳1的倍；高度湍流时，W是原彳1的倍。4 .流体在直管内流动造成阻力损失的根本原因是5 .某孔板流量计用水测得孔流系数 G=0.64，现用于测p = 900 kg/m3、w =0.8 c P 的液体，问此时C0 0.6

13、4。（> = < = ）6 * .如图所示管路，将支管A的阀门开大，则管内以下参数有何变化？VA, Vb, V, P, W, W, W。7 .在如图所示的管路系统中，已知流体的总阻力损失W f = 56J/kg。若关小阀门， 则总阻力损失W f=J/kg ,两梢液面垂直距离H= m8 . 一敞口容器，底部有一出口（如图所示），容器水面恒定，管内水流动速度 头为0. 5 m水柱，直管阻力可忽略。（1 ）水由容器流入管内，则2点的表压 p2 =m水柱。（2）水由管内流入容器，则2点的表压 p2=m水柱。9 .如图所示的供水管线，管长L,流量V。今因检修管子，用若干根直径为0.5d ,

14、管长亦为L的管子并联代替原管，保证输水量不小于V。设所有管子的 人都相 同且为常数，局部阻力均可忽略，则并联管子数量至少 根。10 .如图所示的通水管路，当流量为V时，测得（p1-p2） =5mHO,若流量为2 V 时，则（p1-p2） =mtO （设流体流动处于阻力平方区）二、选择题1.如图所示，倒U型压差计，指示剂为空气，现将指示剂改为油后（流向不变），A.增大；B.变小；C.不变；D.R不变，但倒U型差计中左侧液体高于右侧。2 .某孔板流量计，当水流量为V时，U型压差计读数R=600mm1示液密度p 0=300Okg/m3),若改用密度为 p 0 =6000kg/m3的融液，水流量不变，

15、则此时R 11 F1读数R为A .150mmB.120mmC.300mmD.240mm3 .因次（量纲）分析法的目的在于.题1附图A.得到各变量间的确切定量关系;B.用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化;C.得到各因次数群的确切定量关系;D.用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠。三、计算题1.如图所示，三只容器A、B、C均装有水，水面恒定，已知z1=lmz2=2 m,U型水银压差计读数 R=0.2mI H=0.1mb试求：（1）容器A的上方压力表读数 pl, kPa;（2）若pl加倍，则（R +H）值为多少？2 .某输送管路如图所示，已知液体的密度p=900kg/m3、粘度p=30c

16、P,除AB段以外，管路总长L= 50m （包括全部局部阻力损失的当量长度在内），管内径d = 53m复式U型压差计指示剂为水银，两指示剂中间流体与管内流体相同，压差计读数R 1=7cm R 2 = 14cm试求：若两梢液面垂直距离为 4m,则管内流速为多少？当阀关闭时，试定性判断读数R 1、R 2有何变化？3 .某输送管路（见下图），在总管段OC上装一孔板流量计，该流量计孔径d0=25mm流量系数CO =0.62。已知OC段、CB段、CA段管长和管径分别为Loc = 45mdoc=50mm LCB=LCA=15mdCB=dca=40mim当阀 a 全关、阀 b 打开时，压力表 pB的读数为23

17、.5kpa。流体密度p =1000kg/m3,人均取为0.03。试计算：(1)孔板两侧的压差为多少mmHg(2)若维持阀b的开度不变，逐渐打开阀a,直到CA CB两管中流速相等，此时孔板两侧压差Ap为560mmHg问压力表读数pA、pB分别为多少kPa?4 .如图所示，一高位水梢下面接有三根水管子1、2、3,开始时压力表读数为P ,三个支管的流量分别为V 1、V 2、V 3 ,且V 1<V 2 <V 3。现关闭水管2中阀门，使V2= 0 ,这时压力表读数为P'、水管1、3的流量变为V1'、V3' 。假设所有水管中流动均处于完全湍流区，并且水在同一高度流入大气

18、。试分析比较：(1) P与 P'的大小；(2) (V1V1')与(V3 V3')的大小。练习二流体流动解答与讲评一、填空题1 液体由无数流体微团组成，流体微团彼此紧紧挨着，之间没有空隙。流动系统内无质量积累。2 .流型层流湍流本质区别无脉动有脉动Re范围Re<2000或 2300Re>4000u/umax1 20.817入与Re关系入=64/Re 高度湍流 入与Re无关一般湍流入随Re增大而减小入与e / d关系无关入随e/d增大而增大3 1/16 ， 1/32对原直管：u=V/ (兀 d2/4) =4VV/ (兀 d2)w尸入 i(l/d) (u 12/2

19、)=入 1(8 i V 2/4 兀 2d5)改变后：U2=4V7 兀(2d) 2=V/(兀 d2)W2=入 2(l/2d) (u 22/2)=入 2(lV 2/4 兀 2d5)层流时，入=64/ Re=64w / p du=$ 前(64 /p ) (兀 d/4V);变后(64 w/p ) .(兀 d/2V)高度湍流时，入与Re无关，入1Q入2.层流时 wf1/wf2 = 入 2(lV2/4 兀 2d5) /入 1(8lV2/ 兀 2d5) = 1/16;高度湍流时 wf1/wf2=1/324流体有粘性5 .=6 . VAT , VBJ , VC； , V总 T , p J , wfa J ,

20、wfb J , wfc JA 阀开大A J VT , VAT PD PJ VBJ , VC； WfBj , WfC； WfAj7.56, 5.7在两梢液面间进行物料衡算，由 B- eq得gH=WfWf大小与阀门开度无关，始终为 56J/kg即H=Wf/g=5.7m8 . (1) 0.75(2)1.5(1)水由容器流入管内，在容器液面与2点间列B- eq得H=2 Hf+u22/2g+p2/ pg, 其中 2Hf=工 u22/2g = 1/2 (u22/2g) . p2/ p g= 0.75mHO(2) 水由管流入容器，在容器液面与2 点间衡算，由B eq 得，u2/2/2g+p2/ pg=H+2

21、 Hf其中 EHf= t； (u2/2/2g) =u2, 2/2g.p2/ p g=(1.5+0 )mHO=1.5HO注：题目只忽略了直管阻力，局部阻力应予以考虑。9 . 6替代前，在两容器液面间衡算，Et1=Et2+Wf1-2即 gH 入(c /d)(u2/2) , u=V/(兀 d2/4)=4V/(兀 d2)即 k 入(d)(8V2/g 兀 2d4)替代后，设有 n 根管，则 u= (V/n) /兀/4(d/2)2=16V/(n 兀 d2)gHX "(d/2) ( 2/2)=入 c /d(162V2/(n2 兀 2d4)联、解出n=4*20.5=5.656弋6即管数n取6根10

22、11流速 u=V/A= 4V/ 兀 d2 Et1=Et2+Wf12 (Et 表示机械能)P1/pg=p2/pg+h+入( c /d)u2/2g即(P1-P2) / g g=h+入( i /d) (8V2/兀 2d4g) =5流量变为 2V, u =2V/A=8V/兀 d2=2uEt1=Et2+Wf12P1' / p g=p2' / p g+h+入( i /d) ( u2/2g)即(P1' P2' ) / p g=h+入'( d) (32V2/；td2g)由于入=入'，h=1/2X6m=3m. (P1 一 P2' ) / p g=3+4X

23、(5 -3)mHbO二、选择题1 A改变前，在压差计两埠间衡算Et2=Et1+Wf12即 P2/pg=p1/ pg+ Hf12又( P1P2) / g g=R(p p 0' ) / p = Hf21改变后(P1' P2' ) /p g=R' ( p p 0' ) / p = Hf21R(p p 0) =R' ( p p 0'). p 0< p 0'R<RT即 R 将变大2 D3 B三、计算题：1 .(1)27.26kPa(2)0.52m(1)PA = P1+ p gh1 + p gR=PA =P2+p gZ1 + p

24、gh1 + p 0gRPB= P2+ p gh2=PB =Pa+p g(h2 -Z2- H)+ p 0gh由上面两式化简，得P1=Pa+ ( p 0- p )g(R+H)+ p g(Z1-Z2). (P1Pa) / g g= (Z1-Z2) + ( R+ H) ( p 0 p ) / p = 2.78mHO. P1 Pa=2.727X 104Pa=27.27kPa(2)P1加倍，即54.54kPa,假定水面仍维持恒定，即 Z1、Z2不变贝U, P1' =Pa+(pO-p)g(R+H)，+ p g(Z1 -Z2)又 P1' -Pa=2 (P1 Pa) =2 (R+ H) g (

25、p 0 p ) / p +2P g(Z1 -Z2)解出，(R+H)' = 0.52m2 (1)0 .54m/s(2)R1 T, R2T(1) (PA PB3) / pg=R1+ R2= HfAB在两梢液面间进行物料衡算 H= EHf0-1=HfAB+Hfr= R1+R2+入 c /d (u2/2g) =4R1+ R2=(R1+ R0 ' p 0/p = 13.6 x(0.07+0.14)=2.856m入 C /d (u2/2g)=1.144用试差法计算，设 入=0.027 ,代入资料得出u = 0.94m/s校核，Re=p du/w=1429.56<2000 得 入=0.

26、043设 u=0.5m/s，得入=0.095 , Re=p 0 c u/ =795<2000 入=64/Re=0.805由试差结果 Re<2000/3/20 ,入=64/Re代入(*)式得 n=0.95m/s(2)关小K,工升局，HfAB开局，R1开局，R2开局3 (1)517.2mmHg(2)pA=85.30kPa， pB=55.61kPa(1)忽略流量计阻力损失，对 O限列衡算方程Et0=EtB+WfOC，B15+0=3+ (2.35 X 104)/(1000 X 9.81)+0.03 X (45/0.05) x (u0C2/2 X 9.81)+0.03 X (15/0.04)

27、 x(wCB2/2X 9.81)+(uCB2/2 X9.81)u0C=(d0/doc)2u0=1/4u0u0B=(d0/dcB)2u0=25/64u0解出 u°=7.286m/s, P=( p/2)(u0/C0)2=517.9mmHg(2)开阀 a 至 uCA=uCB 因 dCA=dCB Voc=VCB+VCA.uCO= (dCA/dOC 2 (uC»uCB = 2uCA (dCA/dOC 2= 1.28 CA由 uO= C0(2AP/u)0.5 =7.576m/suCO=u0/4=1.894m/s， uCA=uCB=1.480m/s重立 O- B 衡算式，Et0=EtA+

28、WfOCB15=3+uCB2/2g+pB/p g+0.03 X (45/0.05) X uOC%2g+0.03 X (15/0.04) X (uCB2/ 2g)解出：PB= 55.87kPaEt0=EtA+WfOC，A3+pB/ p g+uCB%2g+0.03 X (15/0.04) X uCB2/ 2g=pA/ p g+uCA2/2g+0.03 X (15/0.04) X uCA2Z 2g.pA=85.30kPa注：在解题过程中，忽略了孔板流量计的阻力损失。4. (1)P ' >P(2)(V1 ' -V1)>(V3' -V3)关闭 K" V2J

29、, V PT V1T, V3T/.P< P'全开时，V1< V2< NAhf1>hf2>hf3EtA=Et1' +Wf1=Et2' +Wf2=Et3' +Wf3=B1V12=B2V22=B3V32EtA' =B1V1' 2=B3V3 2.V1' /V1=(EtA' /EtA)0.5 f(V1' V1)/V1=(EtA ' /EtA)0.5 -1V3' /V3=(EtA ' /EtA)0.5 f(V3' V3)/V3=(EtA ' /EtA)0.5 -1(

30、V1' V1) / (V3' 一 V3) =V1/V3<1(V1V1' ) > ( V3 V3')小结：结果显示，阻力系数小的管速度比更大.练习三流体输送设备1.用泵将20c水由贮槽打到某一处，泵前后各装有真空表和压力表.已知泵的吸入管路总阻力和速度头之和为2mH 2O柱，允许吸上真空度为 5m,大气压强为1atm,水在50 c的饱和蒸压为 0.1528kfg/cm 2,液面与吸 入口距离为2m,试问：(1) .真空表的读数为多少 mmHg(已知汞的密度为 13600kg/m3).(2) .若水温由20c变为50c时，发现真空表与压力表为的读数突然改

31、变，流量第1题骤然下降，此时出了什么故障原因何在怎样排除2 .用离心泵将水送到一敞口高位槽，两液面距离为15m,当转速为2900转/分时，离心泵的特性方程为：He=45-1.3 10-6V2(式中V以m3/s计算)，管内流量为 V=0.003m 3/s,试求(1) . 将泵的转调为2800 转 /分，而管路情况不变则管内流量为多少(设满足速度形三角相似)。(2) .若利用关小阀门的方法，使管内量调至与(1)量相同，而泵的转速仍维持2900 转 /分，则比(1)多消耗多少能量J/h 若流体密度为1000kg/m 3，理论上每小时省多少度电(1 度电 =1 千瓦时)。3 .实验室内有一循环管路(如

32、图)，管路内安装一台离心泵，在操作范围内，该离心泵的曲线方程为：He=23.1-1.433 1075V2(H： m, V： m3/s),泵压出管路长120m,吸入管路长20m,(以上管长均包括全部局阻 力的当量长度)，管径均为50mm,管路摩擦系数 入=0.03水的饱和蒸气压为 0.24m水柱，试求：1) ) 管内水的流量。(2)泵入口处压强表读数mmHg。(3)若该泵的允许汽蚀余量？h=3m则此泵在上述条件下能否正常工作。4) 实验室需要用离心泵将地面水池( 敞口 ) 中的水送至一敞口高位槽. 高位槽中原液面距水池液面距离为5m地面水池较大，液面可视为恒定，工作条件下，泵的特性方程为：20-

33、222V2(式中V以nVmin表示).整个管路长度为50m包括全部阻力的当量长度). 管径均为50mm， 管路摩擦系数为0.03. 试计算使高位槽中液面升高1m要多长时间(设高位梢为直径1m的圆桶)。练习三流体输送设备解答与讲评1 .解：(1)t=20 C, 2 Hf0-1=2mH 2O, Hs=5m , Pa=1atm, 50 c 时 p尸0.1528kgf/cm 2, Z1=1m,Z1=(po-p1)/ p侬 Hf0-1-u2/2g即 p2/ p g=Opp1)/ p g=Zu2/2g+ 2 f0-1=2+2=4.0mH 2O=3940mmHg.若20c变成50c时，允许安装高度 Hg=H

34、s-U02/2g-SHf0-1,Hs=Hs-(0.1528 俅4>9.81/1000 9渴1-0.24)=5-1.26=3.74 , Hg=3.74-2=1.74 <2m.当温度升至50c时，因实际安装高度小于允许安装高度Hg,则离心泵发生气，故应该降低泵入口段的安装高度或减少等措施调节。2 .解：泵特性曲线方程H=45-1.3 10-6V2 管路特性曲线方程H=15+KV 2 将V=0.003代入式得H=33.3m,将此时的 V, H代入式得 K=2.033X10-6,，管路特性曲线方程为H=15+2.033X 10-6V2 H/H=(n/n) 2, V/V=n/n , H=(n

35、/n) 2H=(29/28) 2H, V=29/28V ,故转速改变后泵特性曲线方程变为(29/28) 2H=45-1.3 10629/28V2H=41.95-1.3 俅-6V2 联解得 H=31.44m, V=2.843X10-3m3/s=10.23 m3/h.若用关小阀门的方法调节，则泵特性曲线不变仍为式，此时代入 V=0.002843得H=34.49m A H=HH=34.49-31.44=3.05m 节约功=pgVA H=1000X 9.81 X 0.002843 X 3600X 3.05=305.9=3.06 5J/HQ 相当于 3.06 X105/(1000 X 3600)=0.0

36、85 (度电)。 3.解：(1)泵特性曲线 He=23.1-1.433 1仗V2 管路特性曲线H=0+入2(l+e)/du2/2g=入 2Q+l8V2/(g2d4)=(8入2)记(l+d)V2/d5g=8 >0.03/3.142X(120+20)/(9.81 0.055)V 2=1.1116 106V2 联解得 V=4.2904X10-3m增大离心泵允许安装高度的措施有、 等。 .往复泵的流量调节方法有 > 和/s=15.446m3/h, (2).u=V/(0.25 2)=4 42904 10-3/(3.14 0.052)=2.186m/s 2(po-p1)/ p g=Zu /2g

37、+H f0-1 =3+2.1862/(2 *81)+0.03 20/0.05 2.1862/(2 9.81)=3+0.24+2.92=6.16m. (3). A h=pn/ p gn2U2g-p / p g Hg=(po-p。)/ Hf0-1-A h=(10.0Q0.024)-2.92-3=3.84 < Zi , 泵能正常工作。 4.泵特性曲线H=20-222V 2 瞬间高位槽液位元上升Zm， V=V/60 ，此瞬间管路特性曲线H=5+Z+(8 入 /2卜2 (同V2/d5g=5+Z+8 >0.03/3.142X50/(0.055X9.81) (V/60) 2 =5+Z+3.97

38、M05V2 H=5+Z+110.3V 2(V： m3/min， H： m) 联解得20-222V 2=5+Z+110.3 ， 15-Z=332.3V 2， V=0.05486(15-Z) 0.5在d。瞬间内 VdT =dZX 0.25兀电 即VdT =0.785d乙 代入得 dZ/(15-Z) 0.5=0.07315d 6 边界条件 t =0 Z=0 , t =,t Z=1 ,积分得。=2(155-140.5)/0.07315=5.59min.练习四液体输送机械一、填空题1 .属于正位移泵型式的，除往复泵外，还有 、等型式。2 . 产生离 心泵气缚现 象 的原 因 是避免产生气缚的方法有造成离

39、心泵汽蚀的原因是 启 动 离 心 泵 前 ， 应 先 和启动往复泵前，必须检查是否打开。6 .对某一离心泵，若输送的流体密度增大 1.2倍，则在相同流量下，扬程增大倍数为倍，功率增大倍数为倍。7 .如图所示，两管道系统阻力状况基本相同，入均为常数，为使V2 =V1,则泵的扬程He=。8 .离心通风机输送 p = 1.2kg/m3空气时，若流量为6000m/h ,则全风压为 240mmO.现该通风机改送=1.4kg/m3的气体，则在流量的6000nVh时，全风压 为 mm2HO。9 .如图所示，泵打水时，压力表读数为 P、流量为V。若保持V不变，现泵改送密度比水大而粘度与水基本相同的流体，则以下

40、参数如何变化？压力p，扬程He 1轴功率N。10 .两敞口容器间用离心泵输水，已知转速为 n1时，泵的流量V1=100s扬 程H1= 16m转速为n2时，泵的流量V2= 120 -s,扬程H2= 20m则两容器液 面的垂直距离=m11 .如图所示输送系统，R、P2恒定。当泵输送密度为p的流体时，流量为V。现改送密度为p '的流体，且p ' > p ,此时流量为 V'。试问：(1)要使V'<V,则P2必须 R;(2)要使V'=V,则P2必须 Ro12 .某台操作中的离心泵，其特性曲线方程为H= 40-2.5 V2 (V-m3/min)。当转 速

41、为n时，流量V= 2m/min。已知管路特性方程可用下式表示：He=BV2。当转 速减慢为n' =0.9n时,其工作点所又t应的压头H' =m流量V' =m 3/min。二、选择题：1图标为离心泵性能测定装置。若水槽液面上升，则A.V增加，H减小；C.V和H都不变，pl和p2 （均为绝压）增加；B.V减小，H增加；D.V和H都不变，pl和p2 （均为绝压）减小。2如图所示，常压下，内盛100水的槽面距泵入口垂直距离z 为 。已知泵允许吸上真空度Hs = 5 m,吸入管线阻力损失2 mHO。A.>7mB.7mC.3mDR需 z> 0 即可3离心泵铭牌上标明的扬

42、程是指。A .功率最大时的扬程B .最大流量时的扬程C .泵的最大扬程D .效率最高时的扬程4.已知单台泵的特性曲线方程H = 20-2V 2 ,管路特性曲线方程为he=10+8V2 （以 上两式中V的单位均为 m/min）。现将两台泵组合起来操作，使流量达到 1.58mi3 /min ，下列结论中的是正确的。A.串联B .并联C .串、并联均可D .无法满足要求三、计算题1.在图标的循环管路中，L 1 =L 2 =20m L3=30m （均包括局部阻力当量长度 在内），管径 d=30mm 入=0.03,流量 V= 1.413X10 3 m/s ,密度 p =900kg/m 冷却器液面高出泵吸

43、入口 2m试求：（ 1）泵的扬程H；（2）为保证泵的吸入口不出现负压，冷却器液面上方压力pO至少为多少kPa（表压）？2.如图所示，两塔表压都为零，已知d均为40mm入=0.02,吸入管长LI =10m 压出支管2长L2 =70m（均包括局部阻力），泵的特性曲线方程H=22-7.2 X 105 V2 ,式中H, m; V, m5/s。泵出口至。点的管长可忽略。试求：（1） B阀全关时泵的流量；（2） B阀全开时泵的流量。此时支管3长L3 =70m（包括局部阻力当量长度在内）。3 .欲用离心泵将池中水送至10m高处水塔（见图），输送量V= 0.21m3/min ,管 路总长L= 50m （包括局

44、部阻力的当量长度）管径均为 40mm入= 0.02。试问：（1）若选用的离心泵的特性曲线方程为 H= 40-222V2,式中V- m3/min。该泵是否适用？（ 2）此泵正常运转后，管路实际流量为多少m3/min（ 3）为了使流量满足设计要求，需用出口阀进行流量调节。则消耗在该阀门上的阻力损失增加了多少J /kg4 .如图所示，用离心泵将敞口水池中的水送到反应塔内，塔顶压力为 1.17X105 Pa,出水管口高出水池液面4m已知管路调节阀全开时，管路总阻力损失为2mH。柱，输水量为30m3/h ,该泵的特性方程为 H= 20-0.0023V 2 ,式中H, m; V, m3/h 。（ 1）试写

45、出阀全开时的管路特性方程，要求以he=f（V） 函数式表示，he m； V m3/h 。（ 2）若将这种泵两台并联用于该管路，当管路调节阀全开时，输水量为多少m3/h ？练习四流体输送机械解答与讲评一、填空题：1 计量泵、齿轮泵、螺杆泵2在叶轮入口处由离心力所产生的真空度不够大，不足以吸上液体。泵内灌液3叶轮入口处的压力等于液体的饱和蒸汽压，使液体发生部分汽化减小吸入管路的阻力增大供液池上方压力4旁路调节、改变活塞冲程、活塞往复次数5泵内灌液关闭出口阀出口阀6. 1 , 1.27. 2H8. 2809. pT , He不变，NT10. 6.91泵的特征曲线H= A+ BV2.H2 H1=B (

46、V22 V12)即 H= A+ V2 (H2 H1) / (V22 V12)将丫= V1, H= H1代入H1= A+ V12 (H2 H1) / (V22 V12)/A= Z+ P=ZA= H1 V12 (H2 H1) / (V22 V12) =16-1002 (2016)/ (1202 1002) 即 Z= 6.909m11. (1)<(2)=泵的特性曲线 H= a-bQ2;管的特性曲线L=A+ BQ2其中 A= Z+ P/ pg, P=P2- P1流体密度改变，对泵的H-Q曲线没有影响，但却有可能使管的特性方程中的A改变。(1)若P2- P1>0,则p T- AJ-管线向下平

47、移；(2)若P2 P1<0,则p T-AT-管线向上平移；(3)若P2- P1=0,则p T对A没有影响，即A与p大小无关；(1) P2- P1>0,贝Up T; (2) P2- P1<0,贝Up T; (3) P2- P1=0,贝UpT.p' >p, V' <VP2< P1; p' >p, V' =VP2= P1;注：影响管路特性曲线改变的因素有（1 ）阀门开度改变；（ 2）供需液处势能改变；（ 3）流体密度改变；（ 4）流体粘度改变影响泵特性曲线改变的因素有：（ 1）流体粘度改变；（ 2）叶轮直径，转速改变；（ 3）

48、泵的串、并联。12 24.3， 1.8叶轮转速改变，影响泵的特性曲线，但不改变管路的特性曲线。由比例定律，V' /V= n' /nH' /H= （n ' /n）2即 V= （n ' /n）2V ' , H= H' （n/n ' ）2# H' （n/n ' ）2=40 2.5 x （n/n ' ）V'即 H' =40（n' /n）2 2.5XV' 2=32.4-2.5V ' 2联立管路曲线H' =BV 2# V= 2 代入 H= 40 2.5V' 2,及

49、 H=BV2s出 B=7.5# .V' =1.8m3/min, H' =24.3m注：不能将V' /V= n' /n直接代入资料计算出V',因为V' /V= n' /n 成立的前提是泵的工作效率不改变。即在不同工作效率的条件下，V' /V= n' n 不单独成立。二、选择题1. C进行衡算，由 B-eq 得，L = A+ BQ2 其中 A= Z+ P/ p g=0iP L=BQ2水位上升，不影响管路特性曲线和泵的特性曲线，故工作点不变，而L、 Q都不改变，.V、H不改变。在水槽液面与泵入口处进行衡算，Pa/ p g=p1/

50、 p g+u12/2g+ 入 c /d(u12/2g尸p1/ p g+ 入(/d+1)u12/2g水梢液面上升与泵入口处间进行衡算，而 Et0' =Et1+Wfo1Pa/ p g= pl' / p g+(入 c /d+1)(u22/2g).J < i , u1=u2.pl' >p1 即 pl 增力口。P2= P1+p gHeT , P2增力口。2. AHs' =Hs+ (Hg-10) +(PV/9810-0.24)1000/ pPV=1.0lxi05Pa 代入Hs' =5- (1.01 X 105/9810-0.24)1000/ p = -5

51、.089mHzOZ=Hs -区 2/2g-Hf=-5.089-2-2/2g.,.Z=7.089+ 2 2/2g >7m,即 Z>7m3. D4. A 两台泵串联，串联后泵的特性方程为：H= 2X (20 2V2) =40-4V2= 10 + 8V2 V= 1.581 m3/min>1.58 m 3/min两台泵并联，并联后泵的特性方程为：H= 20- 2 (V/2) 2 = 20 V2/2=10+ 8V2 V= 1.085 m3/min<1.58 m 3/min串联两台泵可满足 V= 1.58 m3/min的要求。三、计算题：1. (1) 14.27m(2)2.014

52、X104Pa(表压)(1) 对整个循环管路进行衡算，H=入 (L/d) (u2/2g) , u=V/A=4V/兀 d2H=入 ( L/d ) ( 8V2/ 兀 2d4g)=(入 L/d5 ) ( 8V2/ 兀 2g)= 0.03 X(20+20+30)/0.035 x8 x(1.41310 -3)2/(兀 2X9.81)m =14.27m(2) 假设泵的入口处压力恰为0，在泵入口与出口间衡算PQ/ p g+H= (L1/d) (8V2/兀 2d4g) +(1/2g) (4V/ % d2) 2 .P0= 2.014 xi04Pa2 ( 1) 10.15m3/h(2)13.3m 3/h(1) B全

53、关时，VB= 0, V= VA在水池液面与支管出口之间进行衡算，Et0' =Et1' +Wf0' -1 '即 He+P0 / p g=H1+P0 / p g+入(L/d ) - (u2/2g)u1=4V/；td2, uA=4V/兀 d2.227.2 X 105V2=6+(0.02X 80/0.04) x8V2/(兀 2X 0.044 X 9.81)解出 V= 2.82X10-3 m3/s=10.15m3/h(2)B 全开时，V=VA VBEt0 ' =Et1 ' +Wf0' -1 ' = Et2 ' +Wf0' -

54、2 'He+P0 / p g=H1' +P1' / p g+入(L1/d) (u02/2g) 十入( L2/d) (u12/2g)=H2' +P2' / pg+入(L1/d) (u02/2g) + 入( L3/d ) (u22/2g)L2VA2= L3VB2 L2=L3, VA= VB.V= 2VA= 2VB, u0= 2u1 = 2u222-7.5 X105V2 =6+(0.02 X10/0.04) x8V2/(兀 2X0.044 X9.81)+(0.02 X70/0.04) X2V2/(兀 2X0.044 X9.81) V= 3.71 x 10-3

55、m3/s=13.34 m 3/h3 (1) he=19.9m, H=30.21m H>h0 故泵适用(2) 0.259m3/min(3)101.1J/kg 解析：(1)V=0.21m3/min ,代入 H= 30.2m在水池与水槽液面间衡算，Et0=Et1+Wf0-1H= 10+(0.02 X 50/0.04) X 16(V/60)2/(兀 2X 0.044 X 2g)=40 -222V2解出V=0.067m3/s ， =0.259m3/min>0.21 m 3/min选用H= 40-222V2适用3(2)正常运仃时，V= 0.366m/min(3)V=0.21 m 3/min ，

56、Wf 阀=30.2 -10-0.02 X (50/0.04) X 16(0.21/60)2/( 兀 2X 0.044 X 2g) =10.3mH2O=101.1J/kg4 ( 1 ) he=15.93+0.00222V2(2)38.2m3/h (1)阀门全开时，V= 30 m3/h ,在水池液面与出水管口间进行衡算，Et0=Et1+Wf0-1即 He=P/p g+H+HfO-1(*),其中 Hf0-1 =入( L/d ) (u2/2g) = 8 入 LV2/(36002 兀 2d5g)=2得 8 入 L/(36002 兀 2d5g) = 2/V2= 2/303= 0.00222Hf0-1 =0.00222V2 代入(*)式得 He=P/p g+H+0.00222V2=15.93+0.00222Vz(He m， V m3/h)(2) 将两台泵并于管路，关联后泵的特性方程为H= 20-0.00023(V/2)2=20- 5.75 X 10-4V23=15.93+0.00222V2 - V=38.16m/h注：泵的串、并联是本章内容的重点，理解两台同型泵或不同型串、并联后泵的特性曲线的变化是掌握该知识点的关键，下面以几个例子说明变化后泵的特性曲线的求取：(1)两同型泵串联，(设原来单台泵的特性曲线为 H a-bQ2)同型的两台泵串联的