夏毅复习计算题.docx
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夏毅复习计算题
夏毅复习计算题
书上习题1－40
40．用离心泵将水由水槽送至水洗塔内。
水槽敞口。
塔内表压为0.85at。
水槽水面至塔内水出口处垂直高度差22m。
已知水流量为42.5m3/h，泵对水作的有效功为321.5J/kg，管路总长110m（包括局部阻力当量管长），管子内径100mm。
试计算摩擦系数λ值。
解：
如图，作1－1、2－2截面，取1－1为零截面。
在1--1与2--2（管外侧）间列柏努利方程：
gz1+u12/2+p1/ρ+We=gz2+u22/2+p2/ρ+∑hf
z1=0，z2=22m，u1≈0，u2＝0，p1（表）=0
p2=0.85at=0.85⨯9.81⨯104=8.34⨯104Pa
管内流速u=
=42.5/（
⨯0.12⨯3600）=1.50m/s
∴We=gz2+p2/ρ+∑hf
即321.5=9.81⨯22+8.34⨯104/103+∑hf
∴∑hf=22.28J/kg
∑hf=
u2/2=
⨯1.502/2=22.28
∴λ=0.0180
答：
摩擦系数λ值为0.0180。
j01b10048（题目）（题分：
10）
2
2
1
1
用离心泵将水由水槽送至水洗塔中，水洗塔内的表压为9.807×104Pa，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/m3。
求输水量为多少m3/h。
j01b10048（答案）
解：
如图，作1－1、2－2截面，取1－1为零截面。
在1--1与2—2（管内侧）间列柏努利方程：
gz1+u12/2+p1/ρ+We=gz2+u22/2+p2/ρ+∑hf
z1=0，z2=20m，u1≈0，p1（表）=0,We=317.7J/kg
∴We=gz2＋p2（表）/ρ＋u22/2＋∑hf，
即317.7=9.81⨯20+9.807⨯104/1000+（1+0.018⨯110/0.10）u22/2
∴u2=1.50m/s
∴
∴V=1.50⨯（π/4）⨯（0.10）2=1.18⨯10-2m3/s=42.5m3/h
答：
输水量为42.5m3/h
j01a10054（题目）（题分：
10）
密度为1200kg/m3的盐水，以25m3/h的流量流过内径为75mm的无缝钢管，用泵由低位槽输至高位槽。
两槽皆敞口，两液面高度差为25m。
钢管总长120m，局部阻力为钢管直管阻力的25％。
设摩擦系数λ＝0.03，泵的效率η＝0.6，求泵的轴功率。
解：
如图，作1－1、2－2截面，取1－1为零截面。
在1--1与2—2（管外侧）间列柏努利方程：
gz1+u12/2+p1/ρ+We=gz2+u22/2+p2/ρ+∑hf
z1=0，z2=25m，u1≈0，u2＝0（管外侧），p1（表）=p2（表）＝0,
∴We=gz2＋∑hf，
管内流速
，
∴We=gz2＋∑hf＝
则Na=Ne/η=2661.6/0.6=4.436⨯103W=4.436kW
答：
泵的轴功率为4.436kW。
j02d10068（题目）（题分：
10）
以离心泵、往复泵各一台并联操作输水。
两泵“合成的”性能为：
He=60.6－0.00156（qv-20）2，qv指总流量。
阀全开时管路特性为：
He'=45+Kqv2,（二式中：
He、He'--mH2O，qv--L/s）。
试验中停开往复泵，仅离心泵操作，阀全开时流量为51.6L/s。
试求管路特性方程He'=H0+Kqv2中的K值。
解：
依题意知，往复泵流量为20L/s，
离心泵单独操作的性能为：
He=60.6－0.00156qv2
离心泵单独操作时的工作点：
He=He'，qv=51.6L/s
即60.6－0.00156×51.62=45＋K×51.62
∴K=0.0043m/（L/s）2
答:
管路特性方程He'=H0+Kqv2中的K值为0.0043m/（L/s）2
j02d15142（题目）（题分：
15）
一生产系统用离心泵来输送水,已知阀门全开时管路性能曲线为He=45+0.0043qv式中He为需要泵提供的扬程m水柱,qv为流量l/s,而离心泵性能曲线为H=60.6-0.00156qv,H--m水柱,qv--l/s
（1）求阀门全开时的水流量为多少m3/h?
（2）如生产要求输水量提高8%,现有一输送能力为qv=72m3/h的往复泵,有人建议将往复泵和离心泵并联使用,这一方案是否可行?
j02d15142（答案）
（1）45+0.0043qv=60.6-0.00156qv
0.00586qv=15.6
qv=51.61l/s=185.76m3/h
（2）离心泵与往复泵的性能曲线示意如下:
泵联合体性能曲线为H'--qv'线如下图所示,由并联的性质可知
H1'=H1,H2'=H2,……
而qv1'=qv1+qv往,qv2'=qv2+qv往,……
以H=H',qv=Q=qv'-qv往;代入H=60.6-0.00156Q2中
H'=60.6-0.00156（qv'-qv往）2
考虑到qv往=72m3/h=20l/s
得泵联合体性能曲线方程:
H'=60.6-0.00156（qv'-20）2;qv增大8%,即qv'=51.6×1.08=55.73L/s
需要的扬程为:
He=45+0.0043（55.73）2=58.35m
而联合体能提供的扬程为:
H'=60.6-0.00156（55.73-20）2=58.6m
∴H'>He故此方案可行。
j03a10018（题目）（题分：
10）
用某叶滤机恒压过滤钛白水悬浮液｡滤叶每侧过滤面积为（0.81）2m2,共10只滤叶测得:
过滤10min得滤液1.31m3;再过滤10min共得滤液1.905m3｡已知滤饼与滤液体积比n=0.1｡试问:
（1）过滤至滤饼厚为21mm即停止,过滤时间是多少?
（2）若滤饼洗涤与辅助时间共45min,其生产能力是多少?
以每小时得的滤饼体积计｡
解：
（1）∵V2+2VVe=KA2τ
由题意得1.312+2×1.31Ve=KA2×10······（a）
1.9052+2×1.905Ve=KA2×20······（b）
（a）､（b）联立,解得KA2=0.2076m3/min,Ve=0.1374m3
又A=10×2×0.812=13.12m2
过滤终了时,共得滤液量VE=13.12×0.021/0.1
=2.755m3
由2.7552+2×2.755×0.1374=0.2076τE,∴τE=40.2min
（2）生产能力=nVE/（τE+τw+τR）
=0.1×2.755/（40.2+45）=0.194m3滤饼/h
答:
j03a10019（题目）（题分：
10）
用某板框压滤机恒压过滤钛白水悬浮液｡框空的边长810mm（正方形）,框厚42mm,共10个框,测得:
过滤10min得滤液1.31m3;再过滤10min共得滤液1.905m3已知滤饼与滤液体积比n=0.1｡
试问:
（1）至滤饼充满滤框时停止过滤,过滤时间是多少?
（2）若滤饼洗涤与辅助时间共45min,其生产能力是多少?
以每小时得的滤饼体积计
解：
（1）∵V2+2VVe=KA2τ
由题意得1.312+2×1.31Ve=KA2×10······（a）
1.9052+2×1.905Ve=KA2×20······（b）
（a）､（b）联立,解得KA2=0.2076m3/min,Ve=0.1374m3
又A=10×2×0.812=13.12m2
过滤终了时,共得滤液量VE=0.812×0.042/0.1
=2.755m3
由2.7552+2×2.755×0.1374=0.2076tE,∴τE=40.2min
（2）生产能力=nVE/（τE+τw+τR）
=0.1×2.755/（40.2+45）=0.194m3/h（滤饼）
j03b10065
一小型板框压滤机有框10块,长宽各为0.2m,在1.96×105pa（表压）下作恒压过滤共二小时滤框充满共得滤液160L,每次洗涤与装卸时间为1hr,若介质阻力可忽略不计,求:
（1）过滤常数K,洗涤速率[m3/hr]。
（2）若表压增加一倍,其他条件不变,此时生产能力为若干?
[m3滤液/hr]。
解：
（1）ΔP=2at5分
A=0.2×0.2×10×2m2=0.8m2
V2=KA2τ;
q=V/A=0.160/0.8=0.2m3/m2
q2=Kτ∴K=0.22/2=0.02m2/h
洗涤速率（dq/dθ）w=（1/4）（K/（2q））
=0.02/（4×2×0.2）=0.0125m3/m2.s
（2）当ΔP增加一倍时,K'=2K5分
0.22=K'τ'τ'=（0.2×0.2）/（2×0.02）=1h
故生产能力为0.16/（1+1）=0.08m3/h
j03b10074（题目）（题分：
10）
一台BMY10型板框过滤机,过滤面积为10m2,过滤操作压差为2.5×105pa,过滤15分钟后得滤液量2.5m3（滤饼为不可压缩,介质阻力不计）。
试问:
（1）若该机生产能力为4m3/h,计算洗涤,卸料等辅助时间为若干?
（2）若操作压差改为1.5×105pa,过滤时间和辅助时间仍不变,则生产能力将变为多少?
解：
（１）Ｑ＝Ｖ／（τ＋τD+τW）∴Ｑ＝2.5／（15/60＋τD+τW）５分
∴τD+τW＝0.375hr＝22.5min
（２）Ｖ2＝ＫＡ2τ∴2.52＝Ｋ×１０2×0.25５分
∴Ｋ＝0.25m2/h
Ｋ'／Ｋ＝ΔＰ'／ΔＰ∴Ｋ'＝1.5/2.5×0.25＝0.15m2/hr
（Ｖ'）2＝Ｋ'A2τ'∴（Ｖ'）2＝0.15×１０2×0.25
Ｖ'＝1.936m3
Ｑ'＝1.936／（0.25+0.375）＝3.90m3/hr
j05a10208（题目）（题分：
10）
在内管为φ180×10mm的套管换热器中,将流量为3500kg/h的某液态烃从100℃冷却到60℃,其平均比热cp=2.38kJ/kg℃,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热cp=4.174kJ/kg℃基于传热外面积的总传热系数K=2000w/（m2.℃）,且保持不变。
设热损失可以忽略。
试求:
（1）冷却水用量;
（2）计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及管长。
解：
冷却水用量:
W1cp1（T1-T2）=W2cp2（t2-t1）
3500×2.38×（100-60）=qm2×4.174×（50-40）
∴W2=7982kg/h
Δtm逆=（50-20）/ln（50/20）=32.74oC
Δtm并=（
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