第二章习题及答案.

1、化工原理练习题五.计算题1. 密度为的盐水，以 25m3.h -1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120m，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 0.03；（2）泵的效率 0.61.答案 *Z1 2/2 P1/ He Z2 2/2 P2/ g+Hf 0， 25m， 25（ × /d ×） ×1.25 /A 25/（ 3600 ×0.785×（0.07 5）（ 0.03 ×120/0.0751×.57（2×9.81）×1

2、.25 7.567m 盐水柱 25 7.567 32.567m 25×32.567 ×120 0/（3600 ×102） 2.66kwN 轴2.66/0.6 4.43kw2.(16 分 )如图的输水系统。 已知管内径为 d=50mm,在阀门全开时输送系统的 (l+le ) =50m,摩擦系数可取 =0.03,泵的性能曲线 , 在流量为 6m3.h-1 至15 m3.h-1 范围内可用下式描述:H=18.92-0.82Q2 .，此处 H 为泵的扬程 m,Q 为泵的流量m3.h-1 ,问 :(1) 如要求流量为 10 m3.h-1 ，单位质量的水所需外加功为多少? 单

3、位重量的水所需外加功为多少 ?此泵能否完成任务 ? (2)如要求输送量减至8 m3.h-1 (通过关小阀门来达到)，泵的轴功率减少百分之多少 ?(设泵的效率变化忽略不计 )答案 *-1 hf = (l+le )/d(u2/2)=0.03 ×(50/0.05)(1.415 2/2)=30.03- 2W=Z 2g+ hf 1-H 需要 =W/g=128.13/9.81=13.06m而 H 泵=18.92-H泵>H需N=H 泵 Q故泵可用泵 g/ g/ =常数N H泵 Q 泵N 前 13.746 ×10H 泵后 =18.92-0.82(8)0 . 8 =14.59N 后 1

4、4.59 ×8N 后 /N 前 =14.59 ×8/(13.74610)=0×.849(N前 -N后)/N前 =1-0.849 15.1%3. 如图管路全长的流量为3B57 离心泵将20的水由敞口水池送到一压力为2.5at 的塔内 ,管径为 108 × 4mm100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、 出口当量长度也包括在内)。已知：水，水的粘度为1 厘泊，密度为，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； (2)管路所需要的压头和功率；答案 *已知： d=108-2 ×4=100mm=0.1m 水在管内流动

5、呈湍流 以 1-1 面为水平基准面,在 1-1 与 2-2 面间列柏努利方程：表压 He=18+25+4.9=47.9mNe=HQ g=47.9 × 1000 × 9.81 ×/3600=756.5.4kw4. 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，孔流系数为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

6、部阻力当量长度之和为50m 。水的密度为，水的粘度为1cp,摩擦系数近似为 =0.3164/Re。U 形管中指示液均为水银,其密度为。当水的流量为时，试确定：(1) 水通过泵所获得的外加能量为多少(2)在孔板前测压点A处安装的孔板流量计的U 形管中指示液读数?U形管压力计中指示液读数为多少 ?为多少?答案 *0.20.25 =0.3164/Re0 =0.0213取贮水池液面为1-1 截面 ,高位槽液面为2-2 截面 ,列柏努利方程式：- 2-以 A 点为 2-2截面 , 在 1-1 与 2-2截面间列柏努利方程式 hf 1- 2 -pa )/ =W- (l+ le=148.3-9.2 9

7、15;.81-=148.3-90.252-0.4714-pA -pa )/g(-o)81×(13600-1000)=0.3846m=38.46cm根据 Vs=C oSo2gR2 ( o-oSoo - )式中 : Co=0.61, So-1000)=0.4m =40cm5. 欲用离心泵将20水以的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1mH 2O 柱，压出管路全部阻力为3mH2 O 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 6m，问上述安装高度是否合适？（动压头可忽略）。水的密度可

8、取。答案 *如图取 1 1，2 2 截面，并以11 截面为基准面，列柏努里方程得：H Z Hf 1 - 2 18 13 22mN 轴 QH/（ 102） (30/3600) ×22×1000/(102 ×0.6) 3kwHg 允 Hs 允 Hf吸 6 1 5m 2m Hg 实 Hg 允安装高度合适。6. 如附图所示，计划在蓄水池A 的一侧安装一台离心泵，将水输送至列管换热器B 的壳程内作冷却用，要求水的流量为18 m3.h -1，水自换热器出来后流进高位水槽C 中，回收他用。已知：（ 1）蓄水池 A 水面标高 3m，高位槽 C 处进水管末端标高 23m；（ 2）输

9、水管为 60× 3.5mm的钢管；（ 3）管路部份的压头损失 hf 19×U2/ （2） mH 2O，换热器 B 壳程的压力损失P 73.6 ×U2/（ 2）；（式中，U 为管内流体流速，）水 1000kg.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真空度1034.51.878.72030.82.607.230243.075.7答案 *选择计算截面1 1， 22 面如题图所示；地平面为基准面。 18/3600/ （ ( /4)(0.06-2 ×0.0035） He f (P/ ) 0He

10、 （ 23-3 ）.81)由 2B 31 型离心泵特性曲线图查得：Q 31.5m（ 27.2）且 62，而 m a x 6565 ×90 58.5（ 62故此泵 通用。7 某厂准备用离心泵将20的清水以的流量由敞口的储水池送到某吸收塔的塔顶。已知塔内的表压强为1kgf.cm2 ，塔顶水入口距水池水面的垂直距离为6m，吸入管和排出管的压头损失分别为1m 和 3m，管路内的动压头忽略不计。当地的大气压为10.33m 水柱，水的密度为。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，从中选一台比较合适的以作上述送水之用。型号流量（）扬程（ m）允许吸上真空度m3B57A50387

11、.03B3345326.03B1938205.0.答案以储水池液面为1 1 面，以塔顶为截面2 2，并以 1 1 面为基准面，列柏努利方程 f 0，6，0， 1.0（） 0 4m6（） 420（ m） 20（ m）V 选 3B33 较合适。允许安装高度允允-（2g） -吸 =6.0-1=5m实际安装高度实允 -0.5=5-0.5=4.5m8. 如图所示输水系统，管长、管径(均以 m 计 ) 和各局部阻力的阻力系数 均标于图中。直管部分的 值均为 0.03。求：1）以流量 Q m 3.和压头 He m 表示的管路特性曲线方程2）输水量为 15m3kw 计）.h-1 时，要求泵提供的有效功率（以答

12、案 *（）（）Q或0.34Qe （）Q 15/60He 20.04mNe QHe /60 0.25×20.04×1000 ×9.81/60 819 w0.819kw9. 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 20的清水，已知吸入管路的全部阻力损失为2.0 mH 2O，当地大气压为10mH 2O，若略去泵入口处的动压头 。试计算此泵的允许安装高度Hg 为多少米？答案Hg Hs f 0 6 2.0 4.0m实际安装高度实 4-0.5=3.5m10. 用离心泵将原油从油库沿管内径为0.15m、长 2公里 (包括局部阻力的当量长度 )的水平管送往炼油厂。输油量为 4 m3.h-1 。油泵的总效率为0.65 ，求泵的轴功率。某天，该油泵突然发生故障，于是开动一台备用泵，其压头仅为原来泵的80%，问此泵能输送原油多少m3.h-1。输送条件下 ,原油的密度为粘度为 0.4Pa.s。设油库和炼油贮罐均为