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化工原理练习题
五.计算题 1. 密度为的盐水，以25m3.h-1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。 假设：（1）摩擦系数λ＝0.03；（2）泵的效率η＝0.6 1.答案*****
Z1＋ｕ2/2ｇ＋P1/ρｇ＋He＝Z2＋ｕ2/2ｇ＋P2/ρg+∑Hf ＝0，＝25m，ｕ，ｕ，＝ ∴＝＋＝25＋ ＝（λ×ｌ/d×ｕｇ）×1.25 ｕ＝Ｖ/A＝25/（3600×0.785×（0.07 5）） ＝ ＝（（2×9.81）×1.25 ＝7.567m盐水柱 ＝25＋7.567＝32.567m ＝＝25×32.567×120 0/（3600×102） ＝2.66kw N轴＝＝2.66/0.6＝4.43kw
2.(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Σ(l+le ) =50m,摩擦系数可取λ=0.03,泵的性能曲线,在流量为6 m3.h-1至15 m3.h-1范围内可用下式描述: H=18.92-0.82Q2.，此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量m3.h-1,问:
(1)如要求流量为10 m3.h-1，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8 m3.h-1 (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)
答案***** ⑴-1] Σhf =λ[Σ(l+le )/d](u2/2) =0.03×(50/0.05)(1.4152/2)=30.03
- 2
W=Z2g+Σhf 1 - H需要=W/g=128.13/9.81=13.06[m] 而H泵=18.92-0.82 H泵>H需 故泵可用
⑵N=H泵Q泵ρg/η ρg/η=常数 ∴N∝H泵Q泵 N前∝13.746×10 H泵后=18.92-0.82(8)0 . 8 =14.59 N后∝14.59×8 N后/N前=14.59×8/(13.746×10)=0.849 精品文档
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(N前-N后)/N前=1-0.849≈15.1%
3. 如图3B57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，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知： 水的流量为，水的粘度为1厘泊，密度为，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；
答案*****
已知：d=108-2×4=100mm=0.1m
∴
⑴ ∵ ∴水在管内流动呈湍流
⑵ 以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程：
∵表压 Σhf =λ[(l+Σle )/d] ∴He=18+25+4.9=47.9m
Ne=HQρg=47.9×1000×9.81×56.5/3600=7.4kw
4. 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，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。当水的流量为时，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为多少?
⑶孔板流量计的U形管中指示液读数为多少?
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答案***** ⑴ u=Vs/(0.785
0.25
λ=0.3164/Re0.2=0.0213
取贮水池液面为1-1截面,高位槽液面为2-2截面,列柏努利方程式：
- 2
- =10×9.81+0.0213×(250/
⑵以A点为2′-2′截面, 在1-1与2′-2′截面间列柏努利方程式
∑hf 1 - 2 ′
--pa )/ρ=W---λ[(l+∑le
=148.3-9.2×9.81-- =148.3-90.252-0.4714-
pA -
-pa )/[g(ρo -ρ)]
-1000)]=0.3846m=38.46cm ⑶根据Vs=CoSo[2gR2 (ρo -
oSoo -ρ)] 式中: Co=0.61, So
-1000)]=0.4m =40cm
5. 欲用离心泵将20℃水以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1mH2O柱，压出管路全部阻力为3mH2O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）。水的密度可取。
答案*****
如图取1－1，2－2截面，并以1－1截面为基准面，列柏努里方程得： 精品文档
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H＝ΔZ＋∑Hf 1 - 2＝18＋1＋3＝22m ∴N轴＝QHρ/（102η）＝(30/3600)×22×1000/(102×0.6)＝3kw Hg 允＝Hs 允－ｇ－Hf 吸 ＝6－1＝5m＞2m ∵Hg 实＜Hg 允 ∴安装高度合适。
6. 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18 m3.h-1，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φ60×3.5mm的钢管； （3）管路部份的压头损失∑hf ＝19×U2/（2ｇ）mH2O， 换热器B壳程的压力损失ΔP＝73.6×U2/（2ｇ）；（式中 ，U为管内流体流速，ρ水＝1000kg.m-3
今库存有一台2B－31型离心泵，其性能参数如下表所示，试 核算选用此泵是否合适。
流 量 扬程 轴功率 允许吸入真空度 10 34.5 1.87 8.7 20 30.8 2.60 7.2 30 24 3.07 5.7
答案*****
选择计算截面1－1，2－2面如题图所示；地平面为基准面。
＝＝18/3600/（(π/4)(0.06-2×0.0035） ＝
＋ｇ＋ｇ＋He ＝＋ｇ＋ ∑ｈf ＋(－ΔP/ρｇ) ＝＝0 He ＝（23-3）＋＋ ＋＝ 由2B－31型离心泵特性曲线图查得： Q＝＝31.5m（＞27.2） 且η＝62％，而ηm a x ＝65％ 65％×90％＝58.5％（＜62％＝ 故此泵通用。
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7 某厂准备用离心泵将20℃的清水以的流量由敞口的储水池送到某吸收塔的塔顶。已知塔内的表压强为1kgf.cm2，塔顶水入口距水池水面的垂直距离为6m，吸入管和排出管的压头损失分别为1m和3m，管路内的动压头忽略不计。当地的大气压为10.33m水柱，水的密度为。现仓库内存有三台离心泵，其型号和铭牌上标有的性能参数如下，从中选一台比较合适的以作上述送水之用。 型 号 流量（） 扬程（m） 允许吸上真空度m 3B57A 50 38 7.0 3B33 45 32 6.0 3B19 38 20 5.0 .答案
以储水池液面为1－1面，以塔顶为截面2－2，并以1－1面为基准面，列柏努利方程 ＋ｇ＋ｇ＋ｈ ＝＋ｇ＋ｇ＋∑ｈf ＝0，＝6，＝0，＝1.0（） ＝0 ∑ｈ＝ｈ＋ｈ＝4m ｈ＝6＋（）＋4＝20（m） ∵ ｈ＝20（m） V＝ 选3B33较合适。 允许安装高度 允允-（2g）-吸=6.0-1=5m 实际安装高度 实允-0.5=5-0.5=4.5m
8. 如图所示输水系统，管长、管径(均以m计) 和各局部阻力的阻力系数ζ均标于图中。直管部分的λ值均为0.03。求： 1）以流量Q m3.和压头He m表示的管路特性曲线方程 2）输水量为15m3.h-1时，要求泵提供的有效功率（以kw计）
答案***** （ａ） ＝（） Q＝＝或＝＝0.34Q ｈe ＝
+ (2×0.2+0.5+1+0.0 ＝精品文档
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