第二章习题及答案docx.docx

1、第二章习题及答案docx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 = 0.61.答案材粽Z1+ U 2/2 g + P1/P g + He=Z2+u 2/2 g + P2/p g+EHfZ = 0, Z = 25m , u ao, u 弋0, P =P/. H = Z +EH = 25 + EHEH = ( X X 1 /a X u /2g) X1.25u =

2、V A = 25/( 360 OX 0.785 X (0.07 5) )=1.573m .sEH=(0.03 X 120/0.075 IX.573 / (2X9.81) X1.25= 7.567m盐水柱=25+ 7.567= 32.567m=Q H P 402= 25X32.567 X120 0/(3600 X102)=2.66kw车由=N / n =2.66/0.6 = 4.43kw2.（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：m 3.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

3、曲线，在流量为6H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?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 11=10/(3600 0X.785 X0.05 )=1.415fc.sT 工hf二X E (Kfe )如匕2二0.03 X (50/0.05)(1.415 2/2)二30.03Pa/P +W =Pa/P +Zg+E hfl-2W =Z 2g+ E hfl-2 =10 9X.81 + 30

4、.03=128.13 Ij.kg 1H 需耍二W =128.13/9.81=13.0661 而 H =18.92-0.82(10) 二 13.74661H泵H需 故泵可用(2)N二H 泵 Q 泵 P g/ n Pg/ n二常数N xH sQ 泵 N 前X 13.746 X10H 泵后二 18.92-0.82 紛0 . 8 二 14.59N 后 X 14.59 X8N 后辰前二 14.59 X8/(13.746 10)=0x.849(N 后加前=1-0.849 2 15.1%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 e 108 X 4mm管路全长loo

5、m (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； 管路所需要的压头和功率；ItflX 二0.0244000U形管压力计中指示液读数R 为多少？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)+ / P g)+H e二 Z+ a/2g)+ / P g)+ 工hfVZ二 0u 二0 p 0(表压)Z 二 18m u 二 0P/Pg=2.5 X 9.81 X/(1000X9.81)=25mS hf=A (th

6、 工Gt沟吃g)u 二Icp二lOPa S P 二lOOOkg.m(1) 7 Re=d UP /u 二0.1 X 2 X 1000/10 二2 X 10水在管内流动呈湍流二0.024 X (100/0.1) 12 X /(2 X9.81)上4.9m/.He=18+25+4.9=47.9mNe二HQ P 萨47.9 X 1000 X 9.81 X 56.5/3600=7.4kw4.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.

7、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50ni O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?在孔板前测压点 A处安装的孔板流量计的U形管屮指示液读数10m-HAR；Re二0.05 X0.9710.2 入=0.3164/Re 取贮水池液面为XlOOO/a 10X 485500.25二 0.1364/18

8、550 二 0.02131-1截面，高位槽液面为2吃截面，列柏努利方程式:Z g+p /P+u 疙+W 二Z g+p /P+u + E hfl-2W 二Z g + E hfl-2 -1 g + 入Ot E Je )/1匕/2)= 10X9.81+0.0213 650/0X .05) (0X.971 疙)=98.1 + 50.2=148.3J.kg以A点为2也截面，在1-1与2吃截面间列柏努利方程式 Z g + (p /P)+b /2)+W 二Z g+(p /p )+)+E hfl-2 b r )/ p = feA-pa )/ p 二WZ- g-a /2)- X 0+ Efe 沟a 二 148.

9、3 9 2 9X.81-0.971 -0.0213 (50/0.05)(i).971 龙)= 148.3-90.252-0.4714-10.04=47.53J.kgpA -pa =47.5366 1000二47X.53 XIO N.mR = -pa )/Ig ( pp)二47.53 XIO /I9.81 (13600X-1000)40.3846m =38.46cra(3)根据 Vs二C oSo2gR2 ( P o-p )/ P R (V s/C oS 0) P /l2g ( o -p )1式中：Co二0.61, So二0.785 X0.02 =3.14 XIO mV s=6.86/S600m

10、.s ,R 二(6.86/S600)(l/61 3.14 xlO ) XlOOO/12 g.six X (13600-1000)0.4m =40cm5.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 ImH 2O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 。Hr如图取11, 2-2截面，并以1 1截面为基准面，列柏努里方程得:H= AZ+ L H

11、fl -2= 18+ 1 +3= 22mAN 轴=QH P / ( 102 n ) =(30/S600)X22X 1000/(102 X0.6)= 3kwH g 允=Hs 允一U g H f 吸=6 1 = 5m 2m.V2 3in答案*c65% 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=4.5m8.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：32）输水量为15ni3.h-l时，要

12、求泵提供的有效功率（以 kw计）+ Q X0.2+0.5+1+0.03 260X)X.2)U /Sg=20+0.0331Q +0.5882Q = 20 + 0.62Q(b ) Q = 15/60=0.25 m 血 inHe = 20+0.62 X0.25 = 20.04mNe = QHe P g /60 =0.25 X20.04 XIOOO X9.81/60= 819 w =0.819kw9.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 2.0 mH 20,当地大气压为10m H 20,若略去泵入口处的动压头。 试计算此泵的允许安装高度 H g为多少米？答案H g = H S U /2 g E h fo=6 2.0= 4.0m实际安装高度H 实82.1mW s二40X890/5600二9.9kg.sN二82.1 X9.81 X9.9/(1000 XO.65)=12.3kw(2)H =0.8H65.7mAPf=65.7 9X.81 X890=5.736 lOX N.m对于层流P321uu/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 /(321 U)= 5.736 X 10 X0.15 /(32 X2000 X0.4)=0.504ra .sV二3600 X0.504 XO,0177=32.Im .h