化工原理计算题.docx
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化工原理计算题
五.计算题
1.（10分）
水平串联的两直管1、2,管径d芒=dfei/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0.064（m液柱），试计算管道2的长度（设
局部阻力可略去）。
2.（10分）
以复式水银压差计测量某密闭容器内的压力P挂。
已知各水银液面标高分别为h亡=2.6m，崔=0.3m，启=1.5m，
hj©=o.5m,h=3.0m。
求此密闭容器水面上方的压强P］：
.W（kN.m）（表压）
本题目有题图titu019
3.（10分）
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?
本题目有题图titu020
流体本题目有题图titu021
5.（10分）
一输油管，原输送p=900kg.m25,□艺=135cp的油品，现改输送p機=880kg.mS5,屛復=125cp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，流型为层流，则输
送的油量（质量流量mf）有何变化？
（用百分数表示）
6.（10分）
密度为1000kg.m运，粘度为1cP的水，以10m.h的流量在$51x3mm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同一水平线下游处流体静压强
为多少Pa?
（Re=3x10邊--1x10时，入=0.3164/Re）
7.（10分）
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？
8.（12分）
用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为38.4T.h敎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$108x4mm,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n=50%。
9.（12分）
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$38x2.5mm的
铜管，已知料液在管中的流速为um.s.,系统的工hf=20.6u/2[J.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？
本题目有题图titu022
10.（12分）
用离心泵将水由水槽送至水洗塔中，水洗塔内的表压为9.807x10黎N.m忙,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$108x4mm,水的密度为1000kg.m。
求输水量为多少m邊.h。
本题目有题图titu023
11.（10分）
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P芒，指示液密度为
pfes,（U形管压差计B侧指示液面上充以高度为h芒的同一种油），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。
本题目有题图titu024
12.（12分）
如图所示，D=100mm,d=50mm,H=150mm,p气体=1.2kg.m药。
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掘（阻力可忽略）
本题目有题图titu025
13.（15分）
如图所示的管路系统中，有一直径为$38x2.5mm、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3.5x10N.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。
本题目有题图titu026
14.（12分）
用离心泵经$57x3.5mm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.^，试确定泵提供的压头。
titu027
B
C
15.（10分）
如图（a）所示两个容器与一水银压差计用橡皮管相连接，此二容器中均充满水，设水银压差计读数650mmHg，试求：
（1）二容器的压力差为多少？
b）位置时，此时的压力差和读数有何改变？
为什么？
本题目有题图titu029
16.（14分）
某油品在①89x4mm的无缝钢管中流动。
在A和B的截面处分别测得压强P嚼=15.2X10处N.mtfi,P©
=14.8x10N.m忻。
试计算管路中油品的流量。
已知：
A.B间长为40m，其间还有2个90慷弯头（每个弯头的当量长度1惕=35d）,p油=820kg.m血j,卩
油=121cp。
本题目有题图titu030
17.（10分）*
水在内径为250mm的钢管内流动。
已知截面1-1处的流速为1m.s隧，测压管中水柱高为1m;在截面2-2
E
the
本题目有题图titu031
end!
2008-12-26
Pa
23
1
Z2
气体
Z4
4’
五.计算题
题号:
1324第1章
知识点:
420
难度:
容易
1.（10分）
**********答案
df£=d掠/2ufE=4u掠
Re/Re?
^=dup/卩•卩/（d拒u芒p）=1/2
•••Re拦=900入芒=64/Re拒=0.0356
•••入2=0.071
△p厲/△p拒=入2（1崔/d播）（u/2）p/[入1（l/d芒）（u拒綿/2）p]
=2（1掠/2d花）（u龙/4）貉心00/d花）u拒縊
=1/（16X100）
•••I厲=16X100X0.064/0.64=160m
2.（10分）题号:
1325第1章知识点:
100*****^答*****
按表压计算，p隹=（h芒-h掠）pp=p-（h-h）卩水.g以上相加
P=（h亡-h£2+h慣-h璋）p
难度:
较难
汞.g,pf府=p£4（h箭-h鶴）p水.gpQ=p^+（h箱-h讯）p汞.g
汞.g-（h慣-h也+h扌总-h时）p水.g
（2.6-0.3+1.5-0.5）X13.6X10漫
XI-
列1-1'、2-2'间列柏努利方程式：
Z+u/2g+p/pg=Z+u/2g+p/pg+hf①
p-p=pg（u/2g-u疋歆/2g）=p（u/2-u/2）
u/u=d/du=0.5X（0.2/0.1）緡=2m.s機
u槿代入①p?
2-p?
5=p（2斧i-0.5/2）=1876N.m[1T
•••pftZ-p=pgh
•h=（p-p）/pg
=1875/（1000981）=0.191m
第1章
4.（12分）题号:
1327
本题目有题图titu020
知识点:
340难度冲等
*****
答案
*****
在1-1'与2-2'间列柏努利方程，以通过水平管的中心线为水平基准面（Z芳-Z）+（p-p拽）/pg=hf=入（L/d）u掠:
船/2g
由pJk-p=0Z-ZI：
^=H
•H=入（L/d）u/2g而u揍=Vh/［3600（nd麟/4）］代入上式
H=入（8Vh綸L/3600ngd史）
=>d久=入（8LVh貉/3600n率gH）
•d=［入（8LVhffi/3600n縊gH）］代入数据：
d=［0.023X（8X150X10昭/3600腓Xn塔X9.81X10）］■:
還桂蹭
=0.0466m=46.6mm
本题目有题图titu021
第1章知识点:
430难度冲等
5.（10分）题号:
1328
*****^答*****
64/R（l/d）（u/2）=64/R（l/d）（u忙縊/2）
u/（dp芷u拒）u=u/（dp栏uft!
0u
uu/p=uu/p
•••u崔/u=V&p崔mp龙
=1.35X80/1.25900=1.056
输油量比原来增加5.6%
6.（10分）题号:
1329第1章
*****^答*****
知识点:
340
难度：
中等
u=V/（nd爍/4）=10/（3600XnX0.045/4）=1.75m.s橫
Re=dup/卩=0.045X1.75X1000/（1X10旻櫻）=78750入=0.3164/Re=0.3164/78750陀忙翳.栄=0.0189
由柏式：
Z~yL=Zu?
2=u捏
•-P:
T;7p=P摂/p+入（l/d）（u/2）
p=p-入（l/d）（pu游/2）
=1.5X9.81X10叽-0.0189X（100/0.045）X（1.75緡/2）X1000=8.3X10栄N.m们（表压）
7.（10分）题号:
1330第1章
*****^答*****
知识点:
420
难度：
中等
根据泊氏方程：
-△p=32u卩l/d以及：
（n/4）du芷=（n/4）du=Vs
已知：
d應=2d二
则：
u拒/u=d/d=（2d?
O：
/d拒豁=4即:
u穗=u^/4
原工况：
-△p芒=32u卩I芒/d
现工况：
-△p癮=32u拽込密I播/d扛
•••卩桂=卩丨桂=1u桂=ufiZ/4d栏=2d芒
将上述各项代入并比较：
现/原:
△p^=[32X（1/4）u芷X卩厲X|£X/（2d芒）麟]/
[32Xu芒X□亡X|芒/d]=1/16
因摩擦而引起的压降只有原来的1/16
8.（12分）题号:
1331第1章知识点:
340
*****^答*****
对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程：
He=△Z+入[（1+工le）/d]（u瞬/2g）
△Z=20ml+工le=430md=108-2X4=100mm=0.1m
u=Vs/0.785d签
=38400/3600X0.785X0.1麟X960
=1.415m.s程
Re=dup/卩=0.1X1.415X960/3430X10漿俊=39.6<2000
入=64/Re=64/39.6=1.616
He=20+1.616（430/0.1）（X415爍/2X9.81）=729.2m
N=Q-He・pg/n=38400X729.2X9.81/（3600X0.5
=152.6kw
题号:
1332第1章
难度：
中等
X1000）
9.（12分）
知识点:
300
难度：
中等
*****
答案
*****
于是gZ=gZ[：
店+工hf
g（Z-Z）=工hf=20.6u/2
u=[2g（Z-Z]喪）/20.6]■"
=（2X9.81X6/20.6）=2.39m.s機
Z'=Zfe^+20.6u'/2g
=5+20.6（1.3X2.39）/（2X9.81）
=15.14m
增高为：
ZfiZ'-Z芒=15.14-1仁4.14m
流体
本题目有题图titu022
10.（12分）题号:
1333第1章知识点:
340难度溶易
Z左g+（p芒/p）+（u拒綿/2）+W=Z掠g+（p捡/p）+（u忙淞/2）+工hf左櫃捷
已知数据:
Z=0;P拒（表）=0;u芒〜0;W=317.7[J.kg隧];
Z崔=20[m];p厲=9.807X10[N.m问（表）;p=1000[kg.m釦
简化上式：
W=Zg+（p/p）+（u/2）+工hf；
又》hf=入lu忆豁/2d=9.9u
•••317.7=9.81X20+9.807X10/1000+u忆綿/2+9.9u挨縊
10.4u摂涕=23.43•u底=1.5[m.s隧]
V=（n/4）D瞬XuX3600=0.785X0.12X1.5X3600=42.41[m遅.h蛊]
Pa
本题目有题图titu023
11.（10分）题号:
1334
*****
答案
*****
由静力学方程式:
第1章知识点:
100
H'p芷=Rp鶴+h芷p芒
当罐内液面下降H时，B侧下降h,A侧上升h
•R'=R-2h（H'-H-h）p芒=（R-2h）p摧+h芒pfiZ
难度:
中等
（a）
（b）
将式（a）代入式（b）并整理可得：
H=h[（2p陆/p）-1]或h=Hp二：
7（2pI喪-p：
它）
本题目有题图titu024
12.（12分）题号:
1335第1章知识点
*****^答*****
选1-1、2-2截面与基准面0-0,如图所示。
在两截面之间列柏方程并简化得到：
（p/p）+（u/2）=（p底/p）+（u隱唏/2）
由已知数据：
p拒=0.025X13600X9.81=3335N.m|p£4-0.15X1000X9.81=-1472N.mu掠=（100/50）緡u艺=4u艳代入⑴可得：
15u=2（p拒-p）/p=8012
uJT:
=23.11m.s啟Vs=（n/4）D濡u：
t=0.1814m飓.sS?
或V=653m継.h覆
:
320
难度:
中等
本题目有题图titu025
13.（15分）题号:
1336第1章知识点:
354
*****^答*****
⑴在A-B之间列柏方程（管中心线为基准面）：
gZ+u/2+p/p=gZ+u/2+p/p+EhJW
p-p=pEh滙=p入Lu/2d+△p孔u=C^[2gR（p喘-p）/p“
=0.63[2X9.81X0.6（13600-867）/867]股艮
=8.284m.s
u=（16.4/33）紳X8.284=2.046m.s籃
•••pA-pB=0.024X（30/0.033）X（2.046浴/2）X867+3.5X10尖=74590N.m[存
⑵Ne=W.W松=（74590/867）[（n/4）d漲up]
=86（0.785X0.033塔X2.046X867）=130w
有效功率百分数=130/（500X0.6）X100%=43.3%
titu026
第1章知识点:
340
难度:
较难
14.（12分）题号:
1337
*****^答*****
取敞口贮槽液面为1-1
准面：
gZ芒+（u/2）+（.p芒/p）+W
=gZfi§+（u幡謐/2）（p掠/p）+工hf花据接
W=（Z-Z）g+[（u-u）/2]+[（p摂-p：
Tj/p]+工hf上:
蚯橙
工hf芷笼栏=入[（l+le）/d]（u厲/2）
u=（6/3600）/[（n/4）X0.05]=0.8488m.su拒~u鶴~0Z芷=0
Re=dup/卩=0.058X88X800/（20X10能悝）=1697.6<2000则入=64/Re=64/1697.6=0.0377
工hf王埜展=0.0377X（25/0.05）X（0.8488蜉/2）=6.7904J.kg5?
故W=16X9.81+4X98100/800+6.79=654J.kg3
难度:
容易
截面，反应器内液面为2-2截面，在1-1与2-2截面间列柏努利方程，并以1-1截面为基
E
C
本题目有题图titu027
第1章知识点:
100难度冲等
15.（10分）题号:
1338
*****^答*****
（1）PH?
—P携=Rg（p预瞎—p蒯蛊境）
=0.65（13600—1000）X9.81
=80343.9N.m[存=8190mmH崔O
（2）P亠P芒+（H'+R'）p刃鐵纟g
P掠'=P按+[R'PMS+（H'+2）p谶損』幻g
P'=PftK
P拒—p£€=R'（P—P敢谡怎）g+2pg
•••R'=（P芷—P捡—2pg）/（p—p）g
=（80343.9—2X1000X9.81）/（12600X9.81）
=0.49mH崔O
压力差由图（a）变换到图（b）位置时，因系统条件未变化，则压力差值不变，但压力差读数由R降到R,这是因压力差两边的水柱高度变化而改变的原因。
本题目有题图titu030
在截面1-1与2-2间列柏努利方程：
Z芒+u芒潴/2g+P芒/pg=Z鶴+u厲常/2g+pg
Z=0,Z厲=0
P/pg=1mHftS0,uU^=1m.s郃
•••PJ：
l:
/pg—P展/pg=u/2g-u/2g
u£Au芷（d拒/d）=1X（250/150）浴=2.78m.s徴
•h=P拒/pg-P崔/pg
=2.78納（2X9.81）-1約（2X9\81）
=0.343mH崔O
50J.kg，流量为20m.h，试求理论功率为多少kw?
2.
两液面间的垂直距离为25m,假设：
（1）摩擦系数入=0.03;
（15分）”—
密度为1200kg.m的盐水，以25m.h的流量流过内径为75mm的无缝钢管。
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。
（2）泵的效率n=0.6
3.（16分）
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，从压力表至高位槽所有管长（包
括所有局部阻力当量长度）为80m,管路摩擦系数入=0.025，管子内径为0.05m，水的密度p=1000kg.m,泵的效率
为0.8,输水量为10m.h，求：
（1）泵轴功率N轴=?
（2）压力表的读数为多少kgf.cm忙
B1
本题目有题图titu054
4.（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工（l+le）=50m,摩擦系数可取入=0.03,泵的性能曲线，在流量为6m.h至15m.遅.h黴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•蟹.hf製，问：
（1）如要求流量为10m.h磯，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？
（2）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）
titu056
5.（18分）
如图3B57离心泵将20C的水由敞口水池送到一压力为2.5at的塔内，管径为$108x4mm管路全长100m（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：
水的流量为56.5m嘤.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：
（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；
本题目有题图titu062
6.（20分）
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$57x
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药，水的粘度为1cp,摩擦系数近似为
入=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:
（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U形管压力计中指示液读数R拒为多少？
⑶孔板流量计的U形管
中指示液读数R1蛊为多少？
本题目有题图titu063
7.（12分）
欲用离心泵将20C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1mHO柱，压出管路全部阻力为3mH捞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）。
8.（8分）
现有一台离心泵，铭牌上标出允许吸上真空度H#=6m,用来输送20C的清水，已知吸入管路的全部阻力损
失为1.5mH0,当地大气压为10mH0,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？
9.（15分）
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18m.h，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）输水管为$60x3.5mm的钢管；
（3）管路部份的压头损失刀hf=19xU霜/（2g）mH崔0，
换热器B壳程的压力损失△P=73.6XU择/（2g）kN.mt
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