化工原理计算题.docx

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化工原理计算题

水平串联的两直管1、2，管径d=d/2，管道1长为100m，已知流体在管道1中的雷诺数（Re）=1800，今测得某流体流经管道１的压强降为0.64（m液柱），流经管道２的压强降为64（m液柱），试计算管道２的长度（设局部阻力可略去）。

（各5分）

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/cm（表压），碱液密度ρ=1100kg/m，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。

以复式水银压差计测量某密闭容器内的压力P。

已知各液面标高分别为△1=2.6m，△2=0.3m，△3=1.5m，△4=0.5米,△5=3.0米。

求此密闭容器水面上方的压强p（kN/m）（表压）

水在管内流动，截面1处管内径为0.2m，流速为0.5m/s，由于水的压强产生水柱高1m;

截面2处管内径为0.1m。

若忽略水由1至2处的阻力损失，试计算截面1、2处产生的水柱高度差h为多少m?

水塔供水系统，管路总长Lm（包括局部阻力在内当量长度）,1-1'到2-2'的高度Hm,规定

供水量Vm/h。

当忽略局部阻力和动压头损失时，试导出管道最小直径dmin的计算式。

若L=150ｍ，H=10ｍ,V=10ｍ/h,λ=0.023，求d

一输油管，原输送ρ=900kg/m，μ=1.35P的油品，现改输送ρ=880kg/m，

μ=1.25P的另一油品。

若两种油品在管内均为层流流动，且维持输油管两端由流动阻力

所引起的压强降-△pf不变,则输送的油量（质量流量m）有何变化?

（用百分数表示）

密度为1000kg/m，粘度为1cP的水，以10m/h的流量在φ51×3mm的水平管道内流过,在管路上某处流体静压强为1.5kgf/cm（表压），若管路的局部阻力可略去不计，问距该处100m下游处流体静压强为多少Pa?

（Re=3×10-1×10时,λ=0.3164/Re）

某流体在管内作层流流动，若体积流量不变，而输送管路的管径增加一倍，求因摩擦

损失而引起的压力降有何变化？

用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为38.4T/h,高位槽中液面比油池中液面高

20m,管路总长（包括阀门及管件的当量长度）430m,进出口阻力不计。

管径为φ108×4mm,若

油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cP,求泵所需的实际功率,设泵的效率η=50%。

在实验室流体沿程阻力测定装置上，对φ1"镀锌管（内径27mm），进行测试，测压点间

距为5290（mm），当水流量为2（l/s）时，水银压差计上读数为400（mm）。

求:

（各5分）

⑴此时的λ值是多少?

⑵在同样条件下测定φ1/2″镀锌管（管内径为16.25[mm]）的λ值;当管内流速5.80[m/s]

时,试估计测得的λ值应比λ高还是低?

为什么?

水的粘度μ=1cP,密度ρ=1000kg/m

某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中,输

液管为φ38×2.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为um/s,系统的Σhf=20.6u/2J/kg,

因扩大生产，须再建一套同样的系统,所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%,

问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少?

用泵将密度为850kg/m，粘度为190cP的重油从贮油池送至敞口高位槽中，升扬高度

为20mm。

输送管路为φ108×4mm的钢管，总长为1000m（包括直管长度及所有局部阻力的当

量长度）。

管路上装有孔径为80mm的孔板以测定流量，其油水压差计的读数R=500mm。

孔流

系数Co=0.62，水的密度为1000/m。

试求:

⑴输油量是多少m/h?

（5分）

⑵若泵的效率为0.55，计算泵的轴功率。

（10分）

用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.807×10N/m,水槽液面恒

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317.7J/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,但不包括出口的当量长度）输送管尺寸为φ108×4mm,水的密度为1000kg/m。

求输水量为多少m/h。

有一敞口储油罐，为测定其油面高度，在罐下部装一Ｕ形管压差计（如图示），油的密

度为ρ，指示液密度为ρ，（U形管压差计B侧指示液面上充以高度为h的同一种油）,

当储油罐充满时，U形管指示液面差为R，试导出：

当储油罐油量减少后，储油罐内油面下

降高度H与U形管B侧液面下降高度h之间的关系。

如图所示，D=100mm,d=50mm,H=150mm,ρ气体=1.2kg/m。

当R=25mm时,将水从水池中

吸入水平管中间,问此时V气体=?

m/s（阻力可忽略）

如图所示的管路系统中，有一直径为φ38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB,并装有

孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co=0.63。

流体流经孔板永久压强

降为3.5×10N/m，AB段的摩擦系数可取为0.024。

试计算:

⑴液体流经AB管段的压强差；

⑵若泵的轴功率为500W，效率为60%，则AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。

用离心泵经φ57×3.5mm的钢管,将敞口贮槽内的有机溶剂（密度为800kg/m,粘度为

20cP）输送到反应器中。

设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持16m，见附图。

已知钢

管总长度（包括局部阻力当量长度）为25m，反应器内的压力恒定为4kgf/cm（表压），有机

溶液输送量为6m/h，泵的效率为60%，试确定泵的轴功率。

有一用20℃,760mmHg的空气标定的转子流量计,玻璃管上的最低刻度代表Vmin=4m/h最高刻度代表Vmax=4.0m/h。

但若用该流量计来测量30℃、真空度为200mmHO的空气流量，求其Vmin和Vmax各为若干（设C不变）。

已知当地大气压为760mmHg,

V=CA[2gV（ρ-ρ）/Aρ]

如图示,液位恒定的A、B、C三水槽,通过a、b、c三条等径管线同时向D槽（液位恒定）

供水,三管线与三水槽的连接方式以及插入D槽中的深度均相同。

三条管线的长度（包括所

有局部阻力的当量长度）为l=2l，l=3l。

当水温为20℃时,通过各管线的体积流

量分别为Va、Vb和Vc。

摩擦系数λ=0.3164/Re。

试求每根管线的摩擦阻力损失。

冷冻盐水的循环系统，如图所示，盐水的密度为1100kg/m，管路的直径相同，盐水

由A流经两个换热器而至B的总能量损失为98.1J/kg，由B流至A的管路能量损失为49J/kg,

A至B的位差为7m，若A处的压力表读数为2.45×10N/m（表压）时，B处的压力表读数为

若干N/m（表压）?

精馏塔塔顶列管式冷凝器壳方的冷凝液体经AB管线流至塔顶，管路系统的部分参数如

附图所示。

已知管径为φ22×2mm，AB管路总长与所有局部阻力（包括进、出口）的当量长

度之和为25m。

操作条件下液体的密度为1000kg/m，粘度为25cP。

冷凝器壳方各处压强

近似相等。

求液体每小时的体积流量。

摩擦系数可按下式计算:

层流时,λ=64/Re;湍流时,

λ=0.3164/Re。

在附图所示的管路系统中，有一直径为φ38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其

中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co为0.63，流体流经孔板

的永久压降为6×10Pa，AB段摩擦系数λ取为0.022，试计算：

⑴液体流经AB段的压强差；

⑵若泵的轴功率为800W，效率为62%，求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。

已知:

操作条件下液体的密度为870kg/m,U形管中的指示液为汞,其密度为13600kg/m。

有二个敞口水槽，其底部用一水管相连,水从一水槽经水管流入另一水槽,水管内径

0.1m,管长100m,管路中有两个90°弯头,一个全开球阀,如将球阀拆除,而管长及液面差H等

其他条件均保持不变,试问管路中的流量能增加百分之几?

设摩擦系数λ为常数,λ=0.023,

90°弯头阻力系数ξ=0.75，全开球阀阻力系数ξ=6.4。

如图所示，油在光滑管中以u=2m/s的速度流动，油的密度ρ=920kg/m，管长L=3m，

直径d=50mm，水银压差计测得R=15.0mm，ρ=13600kg/m。

试求：

⑴油在管中的流动形态；⑵油的粘度；⑶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:

λ=64/Re;湍流:

λ=0.3164/Re

密度ρ=900kg/m的某液体由敞口高位槽A经内径为50mm的管道液入敞口贮槽B中。

如

图示K点的真空度为6kN/m，K点至管路出口处之管长20m，有3个90°弯头和一个阀门。

已知各阻力系数为：

ξ入口=0.5,ξ出口=1.0,ξ90°弯头=0.75,摩擦系数λ=0.025。

试

求阀门M之阻力系数ξ为若干?

大气压力Pa=101KN/m。

用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为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P读数为600mmHg（真）,泵进口处真空表P读数

为294mmHg（真）。

出口管路上装有一孔板流量计,其孔口直径d=70mm,流量系数α=0.7,

U形水银压差计读数R=170mm。

已知管路总能量损失为44J/kg，试求：

⑴出口管路中水的流速。

⑵泵出口处压力表P（与图对应）的指示值为多少?

（已知P与P相距0.1m）。

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90m/h，输送管内径为156mm，在阀门全开时，管长和各种局部阻力的当量长

度的总和为1000m，对所使用的泵在Q=65～135m/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=124.5-0.392Q表示,此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量m/h,

泵的转速为2900r.p.m.，管子摩擦系数可取为λ=0.025，水的密度ρ=1000kg/m。

⑴核算一下此泵能否满足要求。

⑵如在Q=90m/h时泵的效率可取为68%，求泵的轴功率，如用阀门进行调节，由于阀门关

小而损失的功率增加为多少？

在管路系统中装有离心泵，如图。

管路的管径均为60mm,吸入管直管长度为6m,压出管

直管长度为13米,两段管路的摩擦系数均为λ=0.03,压出管装有阀门,其阻力系数为ξ=6.4

管路两端水面高度差为10m，泵进口高于水面2m，管内流量为0.012[m/s]试求：

⑴泵的扬程

⑵泵进口处断面上的压强为多少

⑶如果是高位槽中的水沿同样管路流回，不计泵内阻力，是否可过同样流量。

（用数字比

较）

注：

标准弯头的局部阻力系数ξ=0.75，当地大气压强为760mmHg，高位槽水面维持不变。

如图所示，水从槽底部沿内径为100mm的管子流出，槽中水位稳定。

阀门关闭时测得

R=50cm，h=1.8m。

求：

⑴阀门全开时的流量

⑵阀门全开时B处的表压（阀全开时le/d=15，入管口及出管口的阻力系数分别为0.5

及1.0，设摩擦系数λ=0.018）

如图所示输水系统。

已知:

管路总长度（包括所有局部阻力当量长度）为100m，压力表

为80m,管路摩擦系数λ=0.025，管子内径为0.05m，水的密度ρ=1000kg/m,泵的效率为

0.8,输水量为10m/h，求:

⑴泵轴功率N轴=?

⑵压力表的读数为多少kgf/cm

某液体密度800kg/m，粘度73cP，在连接两容器间的光滑管中流动，管径300mm，总

长为50m（包括局部当量长度），两容器液面差为3.2m（如图示）。

求：

⑴管内流量为多少?

⑵若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系

数是多少?

按该管折算的当量长度又是多少?

层流:

λ=64/Re;湍流λ=0.3164/Re

用泵向压力容器输水,已知:

管内径d=0.1m,粗糙度ε=10m,管路总长（包括有局部

阻力的当量长度）l=120m，水的物性：

ρ=1000kg/m，μ=10N·s/m,容器内压力

p=10N/m（表），外加能量W=2981J/kg，摩擦系数计算式

1/（λ）=-2log[ε/3.7d+2.51/Re（λ）]

试求：

⑴总阻力损失Σhf=?

J/kg

⑵管内流速u=?

m/s

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Σ（l+le）=50m,摩

擦系数可取λ=0.03,泵的性能曲线,在流量为6m/h至15m/h范围内可用下式描述:

H=18.92-0.82Q，此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量m/h,问:

⑴如要求流量为10m/h，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8m/h（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）

说明毕托管的工作原理。

并求出流体在园形管中作层流流动时，在垂直于流速的截面

上,相当于流体平均速度的点的位置。

油品在φ120×6mm的管内流动，在管截面上的速度分布可以表达为：

u=20y-200y式

中y--截面上任一点至管壁的径向距离，m；u--该点上的流速，m/s。

试求：

⑴管中心和管半径中点处的流速；⑵管壁处的剪应力。

油的粘度为0.05Pa·s

利用虹吸管将池A中的溶液引出。

虹吸管出口B与A中液面垂直高度h=2m。

操作条件下,

溶液的饱和蒸汽压P=1.23×10N/m。

试计算虹吸管顶部C的最大允许高度H为若干m。

计算时可忽略管路系统的流动阻力。

溶液的密度ρ=1000kg/m,当地大气压为760mmHg。

水在图示的不等径园管内作稳定流动,各段管路截面的相对大小为s/s=s/s=

√2,各段间的阻力损失分别为:

Σhf=0.5u/2g,Σhg=0.5×u/2g,

试求各测压管液位高度h的相对大小。

光滑球形颗粒在流体中沉降时，颗粒受到的阻力F与粒径dp，颗粒与流体主体的相

对速度u以及流体密度ρ、粘度μ有关，试用因次分析法导出有关的准数。

如图所示为测得直管段ab（相距l）的能量损失ΣhfJ/kg,采用倒U形压差计,压差

计液面上方充以压缩空气。

试推导用R表示的hf计算式。

（管内水的密度以ρ表示）

水在光滑的圆管中流动，测得直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间的关系为图示中的直

线,试用经验方程式表示之。

一测量管道阻力的装置,如图所示。

已知D=2D,ρ水银=13600kg/m,u=1m/s。

试计算阻力损失hfJ/kg。

用往复泵将某粘稠液体从敞口贮槽B送至密闭容器A内，用旁路调节流量。

主管路上装有孔

板流量计C,其流程如本题附图所示。

主管直径为φ66×3mm，OA管段长度为80cm（包括所有

局部阻力当量长度）；旁管直径为φ38×3mm，操作流量下孔流系数Co为0.63。

被输送液体

粘度为100cp，密度为1100kg/m；U形管中指示液的密度为13600kg/m，其读数为0.3m;

A槽内液面上方压强表读数为0.5kgf/cm。

已知主管和支管中流型相同。

试求：

⑴支管内的液体流量，m/h；（15分）

⑵泵的轴功率，kw（泵的总效率为85%）。

（5分）

计算时可忽略从贮槽液面至O点之间主管段的压头损失。

摩擦系数可按下式计算：

滞流λ=64/Re；湍流λ=0.3164/Re

孔板孔径do=30mm,支管段总长度为50m（含所有局部阻力当量长度）

如图所示，用泵将水由低位槽打到高位槽（均敞口，且液面保持不变）。

已知两槽液面

距离为20m，管路全部阻力损失为5m水柱，泵出口管路内径为50mm，其上装有U管压强计，

AB长为6m,压强计读数,R为40mmHg,R'为1200mmHg,H为1mHO。

设摩擦系数为0.02。

求:

⑴泵所需的外加功（J/kg）

⑵管路流速（m/s）

⑶A截面压强（kg/cm）

如图所示,水通过倾斜变径管段（A-B）,DA=100mm,DB=240mm,水流量为2m/min,在

截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0.3m试求：

⑴A、B两点的压差等于多少Pa?

⑵A、B管段阻力损失为多少mmHg?

⑶若管路水平放置，而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化?

有一串联水平管路已知l=100m,l=50m,l=40m,d=100mm,d=50mm,d=40mm

（皆指内径）。

现有20℃的水沿管路作湍流流动，若允许产生的最大压强降为6mHO，试求

水的最大流量，m/h。

（管路局部阻力可不计。

水在20℃时物性：

ρ=1000kg/m，

μ=0.001Pa·S，摩擦系数λ=0.3164/Re。

）

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40m/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m/h。

输送条件下,原油的密度为890kg/m,粘度为0.4Pas。

设油库和炼油贮罐均为常压。

如图Ｓ?

B57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φ108×

4mm管路全长100m（包括局部阻力的当量长度）。

已知：

水的流量为56.5m/h，水的粘度为

1厘泊，密度为1000kg/m，管路摩擦系数可取为0.024，试计算并回答：

⑴水在管内流动时的流动形态；

⑵管路所需要的压头和功率；

⑶在泵的性能曲线图上标明其工作点，写出泵实际工作时的压头；并求出由于流量调节而

额外损失在阀门上的压头。

一敞口高位水槽A中水流经一喉径为14mm的文丘里管,将浓碱液槽B中的碱液（密度为

1400kg/m）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

φ57×3mm，自A至文丘里喉部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。

⑴当水流量为8m/h时，试计算文丘里喉部M处的真空度为多少mmHg；

⑵判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内（说明判断依据）。

如果能被吸入，吸入量的大小

与哪些因素有关?

如附图所示，水槽中水位恒定。

水可从BC、BD管中同时流出。

AB段为φ45×2.5mm、

长为60m（忽略AB间局部阻力）的钢管，BC段管长为6m，阀门全开时，该段局部阻力总和的

当量长度为9m；BD段管长为9m，当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长度为15m,BC、BD

两管段均为Φ30×2.5mm。

试求：

⑴当D处阀门关闭而C处阀门全开时的流量m/h?

⑵当C、D两处阀门均全开时各自的流量及总流量m/h?

管内摩擦系数均可取0.03，水的密度ρ=1000kg/m，其它参数见图。

如图示常温水由高位槽以1.5m/s流速流向低位槽，管路中装有孔板流量计和一个截止

阀,已知管道为φ57×3.5mm的钢管，直管与局部阻力的当量长度（不包括截止阀）总和为

60m,截止阀在某一开度时的局部阻力系数ζ为7.5。

设系统为稳定湍流,管路摩擦系数λ为

0.026。

求：

⑴管路中的质量流量及两槽液面的位差△Z；

⑵阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数R。

若将阀门关小，使流速减为原来的0.8倍，设系统仍为稳定湍流，λ近似不变。

问:

⑶孔板流量计的读数R变为原来的多少倍?

截止阀的阻力系数ζ变为多少?

⑷阀门前的压强Pa如何变化?

为什么?

如图示，水以1m/s的流速稳定流过内径为0.025m，长为2m（AB段）的光滑管。

A、B两端

接一U形液柱压差计,B端接一压强计,指示液密度均为1590kg/m。

已知水的粘度为1cP,管

路摩擦系数可以下式计算：

λ=0.3164/Re（当2.5×10

求：

⑴管路AB段的阻力

⑵压差计读数R及B点的压强（R=0.2m）

当A、B两截面的压强均升高到原来的1.4倍时，问：

⑶流量变为多少?

⑷R变为多少?

如图示，用泵将20℃的水从水池送到某一容器A，输送量为56m/h，容器A内液面高于水

池面24m，管路均为φ114×4mm钢管，摩擦系数λ=0.024，吸入管路总长L=22.5m，排出

管路总长L=62.5m（均包括局部阻力的当量长度在内）,容器A内压力为1700mmHO（表压）,

试求泵的有效功率Ne为多少Kw?

若泵安装位置离池面1m已定，现库存有几台口径为φ106mm的离心泵，扬程为16m，流量为

15.5l/s，效率为0.8，允许吸上真空度H=3m，试问：

此泵可以用否?

如何使用?

正常运转

（流量为56m/h）单泵的轴功率N为多少Kw?

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φ57×3.5mm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/m，水的粘度为1cp,摩擦系数近

似为λ=0.3164/Re。

U形管中指示液均为水银,其密度为13600kg/m。

当水的流

量为6.86m/h时，试确定：

⑴水通过泵所获得的外加能量为多少?

⑵在孔板前测压点A处安装的U形管压力计中指示液读数R为多少?

⑶孔板流量计的U形管中指示液读数R为多少?

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36m/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/cm，泵的效率为70%，试求：

⑴两液面的高度差H为多少m?