化工原理计算试题Word下载.docx
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=(i-)gR/+uA2/2-uB2/2
=(13.6-1)×
0.020+(4.244)2/2-(0.7368)2/2
=11.2J/kg
即pf=hf=103×
11.2=11.2×
103Pa
换成mmHg:
Hf=pf/(Hgg)=11.2×
103/(13.6×
9.81)
=0.0839mHg=83.9mmHg
(3)pA/+uA2/2=pB/+uB2/2+hf
∵uA、uB、hf均不变,故(i-)gR’/之值不变
即R’不变,R’=R=20mm
水平放置时pApB=(13.61)1039.810.020=2472Pa比倾斜放置时的压差值小。
2计算题j02b20067(20分)
如图所示的输水系统,输水量为36m3/h,输水管均为φ80×
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:
(1)水泵的升扬高度;
(2)若水泵的效率η=70%,水泵的轴功率(KW);
(3)水泵吸入管路上真空表的读数(mmHg柱)。
注:
当地大气压为750mmHg柱。
U=36/3600/(0.785×
0.0762)≈2.2m/s
(1)在2-2与3-3截面列B.eq.5分
Z2+p/ρg+U22/2g+He=Z3+P3/ρg+U32/2g+Hf2-3
∵U2=U3不计Hf2-3
∴He=(Z3-Z2)+(P3+P2)/ρg
=0.2+(2.5+0.525)/(103×
9.81)×
104
=30.5mH2O柱
在1-1与4-4列B.eq.
He=ΔZ1-4+Hf1-4+Hf3-4
∴ΔZ1-4=He-(Hf1-4+Hf3-4)=30.5-(0.2+0.5)=29.8m
∴升扬高度为29.8m
(2)Pa=Heqvρg/η=30.5×
0.01×
9.81/0.7=4.27KW3分
(3)在1-1与2-2列B.eq,得5分
0=Z2+(-P)/ρg+U22/2g+Hf1
-P=Z2ρg-U22ρ/2-Hf1-ρg
=-(4.8×
9.8+2.2/2×
103+0.2×
=-515×
102N/M2=515×
102/(0.981×
105)×
735.6=386mmHg(表)
-P2=真空度∴吸入管路上真空表读数为386mmHg柱=0.525at
3.j01c20113
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40m3/h。
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。
输送条件下,原油的密度为890kg/m3,粘度为0.4Pas。
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。
⑴A=(π/4)(0.15)2=0.0177m2 u=40/(3600×
0.0177)=0.63m/s
Re=duρ/μ=0.15×
0.63×
890/0.4=210(层流)λ=64/Re=64/210=0.304
Hf=λ(l/d)(u2/2g)=0.304×
(2000/0.15)×
[0.632/(2×
9.81)]=82.1m
Ws=40×
890/3600=9.9kg/s∴N=82.1×
9.9/(1000×
0.65)=12.3kw
⑵H′=0.8Hf=65.7m△Pf=65.7×
890=5.736×
105N/m
对于层流△Pf=32lμu/d
∴u=△Pfd/(32lμ)=5.736×
105×
0.15/(32×
2000×
0.4)=0.504m/s
V=3600×
0.504×
0.0177=32.1m3/h
4.j01a150616
如图,离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸入管路为φ108×
4mm,长2m的钢管。
泵压出管路为φ76×
3mm,长30m的钢管,压出管路上装有标准阀一只,闸阀一只,90℃弯头4只。
在压出管路上还装有孔板流量计,孔板孔径为40mm,孔流系数C=0.62,水银差压计读数R=456mm。
吸收塔喷咀处压力为0.5kgf/cm2(表压),碱液密度ρ=1100kg/m3,泵的效率η=0.6,直管阻力系数λ=0.02(吸入、压出管道取近似相同值),ξ弯头=0.75,ξ标准阀=6,ξ闸阀=0.17,ξ孔板=8,试求泵所需功率。
j01a150616
V=(π/4)×
0.042×
0.62[2g×
0.456×
(13600-1100)/1100]0.5=0.00785m3/s
u1=0.00785/[(π/4)×
0.12]=1m/su0=1×
(0.1/0.07)2=2.04m/s
Σhf=(0.02×
2/0.1+0.5)×
12/2g+(0.02×
30/0.07+4×
0.75+6+0.17+8)×
2.042/2g=5.51m
He=5.51+(20-1.5)+0.5×
104/1100+2.042/2g=28.77m
N=28.77×
0.00785×
1100/(102×
0.6)=4.084kw
5.j02b100556
用泵将贮槽1中的石油送至高位槽2中,两槽液面恒定不变,且其液面差为15m。
管子规格为φ89×
4.5mm,管路总长为200m(包括局部阻力的当量长度内。
)要求流量为21m3/h。
已知石油密度为920Kg/m3,粘度为0.5N.S/m2。
试计算:
(1)由于阻力引起的压降;
(2)泵的有效功率;
(3)整理并写出管路特性曲线方程(注明式中变量的单位)
(1)ΔP=λ(l/d)(ρU2/2)
U=21/(3600×
0.785×
0.082)=1.16m/s
Re=0.080×
1.16×
920/0.5=170.8层流
λ=64/Re=0.374
ΔP=0.374×
(200/0.08)×
920×
1.162/2=5.79×
105N/m2
∑hf=5.8×
105/920=629.9J/Kg
(2)Ne=QHP/1000
H=gΔZ+∑hf=9.81×
15+629.9=777J/Kg
(3)Ne=21×
777/(3600×
1000)=4.17KW
在层流范围内
L=ΔZ+∑hf/g
=ΔZ+64/(duρ/μ)×
(∑1/d)(1/2g)(Q2/(0.785d2)2)
=15+1.104×
104QQ为m3/s
6.j02b150646欲用离心泵在两敞口容器间输液,该水泵铭牌标有:
流量39.6m3/h,扬程15m,轴功率2.02Kw,效率80%,配用2.8KW电机,转数1400r/min。
今欲在以下情况使用是否可以?
如不可时采用什么措施才能满足要求(要用计算结果说明)
(1)输送比重为1.8的溶液,流量为38m3/h,扬程30m。
(2)输送比重为0.8的油类,流量为40m3/h,扬程30m。
(3)输送比重为0.9的清液,流量为30m3/h,扬程15m。
(1)电动机功率不够
N=38/3600×
15×
1800/(102×
0.8)=3.5KW换大电机
(2)扬程不够
H/H′=(n/n′)2
15/30=(1400/n′)2n′=1980
增加n=1980转/分。
检查功率:
N/N′=(n/n′)3
2.02/N′=(1400/1980)3N′=5.72KW
换一电机功率为5.72KW,n=1980转/分。
(3)可以使用。
通过关小出口阀调节至工作点。
7.j01c201218
如下图所示的输水系统,用泵将水池中的水输送到敞口高位槽,管道直径均为φ83×
3.5mm,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表,真空表安装位置离贮水池的水面高度为4.8m,压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。
当输水量为36m3/h时,进水管道的全部阻力损失为1.96J/kg,出水管道的全部阻力损失为4.9J/kg,压力表的读数为2.5kgf/cm2,泵的效率为70%,试求:
⑴两液面的高度差H为多少m?
⑵泵所需的实际功率为多少KW?
⑶真空表的读数多少kgf/cm2?
解:
⑴取截面0-0,1-1,2-2,3-3如图,在截面2-2和3-3间列柏努利方程以2-2为基准面(目的求H3)H2g+(p2/ρ)+(u22/2)=H3g+(p3/ρ)+(u32/2)+hf2-3
∵1[at]=9.807×
104N/m2=1[kg/cm2]u=Q/A=(36/3600)[(π/4)0.0762]=2.21m/s
(2.5×
9.807×
104/103)+(2.212/2)=H3×
9.81+4.9
245.2+2.44=9.81H3+4.9H3=242.74/9.81=24.74[m]
∴H=H3+5=24.74+5=29.74[m]
⑵在0-0和3-3间列柏努利方程以0-0为基准面(求We)
H0g+(p0/ρ)+(u02/2)+We=H3g+(p3/ρ)+(u32/2)+hf0-3
We=H3g+hf0-3=29.74×
9.81+(1.96+4.9)=298.62[J/kg]
Ms=Vsρ=(36/3600)×
103=10[kJ/s]Ne=Ms·
We=10×
298.62[W]
N实=Ne/η=2986.2/0.70=4267[W]=4.267[kW]
⑶在C-C和H间列柏氏方程以0-0为基准面
H0g+(p0/ρ)+(u02/2)=H1g+(p1/ρ)+(u12/2)+hf0-1
(pa–p1)/ρ=4.8×
9.81+(2.212/2)+1.96=51.49m2/s2
=51.49×
103/(9.807×
104)[at]=0.525[kgf/cm2]
8.j02b20066
用一离心泵将20℃的水,由池中送至高位槽C。
其流程如图a所示。
已知泵的排出口压力表B读数为2.5at(表压),排出段管总长为180m(包括局部阻力的当量长度),系统的摩擦系数λ可取0.024。
其它数据如图a所示。
(1)系统输送的流量m3/h;
(2)若系统所用泵为3B33型离心泵,其特性曲线如图b所示。
试求泵的工作点及克服系统阻力所耗的轴功率;
(3)如果泵的吸入底阀A轻微堵塞,则系统的流量、泵的扬程及出口压力表读数有何变化?
若严重堵塞