第二章习题及答案docx.docx
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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=0.6
1.答案材粽^
Z1+U2/2g+P1/Pg+He=Z2+u2/2g+P2/pg+EHf
Z=0,Z=25m,uao,u弋0,P=P
/.H=Z+EH=25+EH
EH=（XX1/aXu/2g）X1.25
u=VA=25/（360OX0.785X（0.075））
=1.573m.s
EH
=（0.03X120/0.075IX.573/（2X9.81）X1.25
=7.567m盐水柱
=25+7.567=32.567m
=QHP402=25X32.567X1200/（3600X102）
=2.66kw
车由=N/n=2.66/0.6=4.43kw
2.（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：
m3.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6
H二18.92P.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?
⑵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
⑴11=10/（36000X.785X0.05）=1.415fc.sT]工hf二X[E（Kfe）如匕2⑵
二0.03X（50/0.05）（1.4152/2）二30.03
Pa/P+W=Pa/P+Zg+Ehfl-2
W=Z2g+Ehfl-2=109X.81+30.03=128.13Ij.kg1
H需耍二W^=128.13/9.81=13.0661]
而H^=18.92-0.82（10）二13.74661]
H泵〉H需故泵可用
（2）N二H泵Q泵Pg/nPg/n二常数
••・NxHsQ泵N前X13.746X10
H泵后二18.92-0.82紛0.8二14.59
N后X14.59X8
N后辰前二14.59X8/（13.74610）=0x.849
（N后加前=1-0.849215.1%
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e108X4mm
管路全长loom（包括局部阻力的当量长度，管的进、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；⑵管路所需要的压头和功率；
Itfl
X二0.024
>4000
U形管压力计中指示液读数
R为多少？
⑵
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）+©/Pg）+He
二Z
+a
/2g）+©/Pg）+工
hf
VZ
二0
u二0p0（表压）
Z二18mu二0
P
/P
g=2.5X9.81X/（1000
X9.81）=25m
Shf=
A[（th工Gt沟吃g）
u二Icp二lOPa•SP二lOOOkg.m
（1）7Re=dUP/u二0.1X2X1000/10二2X10
・・・水在管内流动呈湍流
二0.024X（100/0.1）12X/（2X9.81）上4.9m
/.He=18+25+4.9=47.9m
Ne二HQP萨47.9X1000X9.81X56.5/3600=7.4kw
4.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50niO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为多少
R为多少?
⑵在孔板前测压点A处安装的
⑶孔板流量计的U形管屮指示液读数
10m
-H
A
R；
Re二0.05X0.971
0.2入=0.3164/Re取贮水池液面为
XlOOO/a10X>48550
0.25
二0.1364/18550二0.0213
1-1截面，高位槽液面为2吃截面，列柏努利方程式:
Zg+p/P+u疙+W二Zg+p/P+u+Ehfl-2
W二Zg+Ehfl-2-1g+入[OtEJe）/1]匕/2）
=10X9.81+0.0213650/0X.05）（0X.971疙）
=98.1+50.2=148.3J.kg
⑵以A点为2’也截面，在1-1与2’吃‘截面间列柏努利方程式Zg+（p/P）+b/2）+W二Z'g+（p'/p）+『〃）+
Ehfl-2'
br）/p=feA-pa）/p二WZ-'g-a/2）-X[0+Efe沟]a⑵
二148.3929X.81-0.971-0.0213（50/0.05）（i）.971龙）
=148.3-90.252-0.4714-10.04=47.53J.kg
pA-pa=47.53661000二47X.53XION.m
R=-pa）/Ig（pp）]
二47.53XIO/I9.81（13600X-1000）40.3846m=38.46cra
（3）根据Vs二CoSo[2gR2（Po-p）/P]
R—（Vs/CoS0）P/l2g（o-p）1
式中：
Co二0.61,So二0.785X0.02=3.14XIOm
Vs=6.86/S600m.s,
R二{（6.86/S600）[（l/©613.14xlO）}XlOOO/12g.sixX（13600-1000）>0.4m=40cm
5.欲用离心泵将20°C水以30m.h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ImH2O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。
H^~r
如图取1—1,2-2截面，并以1—1截面为基准面，列柏努里方程得:
H=AZ+LHfl-2=18+1+3=22m
AN轴=QHP/（102n）=（30/S600）X22X1000/（102X0.6）=3kw
Hg允=Hs允一Ug—Hf吸=6—1=5m>2m
.V
23in
答案*c
65%X90%=58.5%（<62%=故此泵通用。
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=4.5m
8.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：
3
2）输水量为15ni3.h-l时，要求泵提供的有效功率（以kw计）
+QX0.2+0.5+1+0.03260X）X.2）U/Sg
=20+0.0331Q+0.5882Q=20+0.62Q
（b）Q=15/60=0.25m血in
He=20+0.62X0.25=20.04m
Ne=QHePg/60=0.25X20.04XIOOOX9.81/60=819w=0.819kw
9.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2.0mH20,当地大气压为10mH20,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—U/2g—Ehfo
=6—2.0=4.0m
实际安装高度H实<4-0.5=3.5m
10.
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
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）二0.0177m
u二40/（3600OX.0177）二0.63m.sRe二duP/u=0.15X0.63X890X）.层4二210陆）
X二64恥二64/210二0.304
H伫X必）血龙g）
=0.304X（2000X）.15）[0X.63/eX9.Sl）>82.1m
Ws二40X890/5600二9.9kg.s
••・N二82.1X9.81X9.9/（1000XO.65）=12.3kw
（2）H'=0.8H^65.7m
APf=65.79X.81X890=5.736lOXN.m
对于层流^P^321uu/a晾工况为层流，现工况流量小于原工况，故比为层流
•••u二△Pffl/（321U）
=5.736X10X0.15/（32X2000X0.4）=0.504ra.s
V二3600X0.504XO,0177=32.Im.h
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