液柱。液体的密度为986kg/m3，已知该泵的必需汽蚀余量（NPSH）r =4.2m，试问该泵的安装位置是否适宜？如不适宜应如何重新安排？

解 泵的安装高度

Hg?P0?PV?NPSH??Hf

?g

?0??4.2?0?.5???5.57m0.87

负号表示塔内液面在泵的上方，为避免汽蚀现象的发生，液面应高于泵的入口截面，使液面差在6m以上。可降低泵的安装高度或提高塔内液面高度。

2-11 15℃的空气直接由大气进入风机而通过内径为800mm的水平管道送到炉底。炉底的表压为10.8×103Pa。空气输送量为20000m3/h（15℃，101.33×103Pa），管长与管件、阀门的当量长度之和为100m，管壁绝对粗糙度取0.3mm。欲用库存一台离心通风机，其性能如下：转速：1450r/min；风压：12650Pa；风量：21800 m/h

试核算此风机是否合用。

解 查空气（15℃，101.33×103Pa）的物性， 密度??1.226kg/m，黏度??1.79?10Pa?s 空气在管中的流速为

u?Qe3?53

?4?220000d?4?11.06m/s3?0.8?36002在风机进、出口间列柏努利方程

pT?p2??u223

2???hf1-2

2

=10.8×10+1.226×11.06/2+1.226×?lu2d2

33

Re??ud?0.3800?1.226?11.06?0.81.79?10?5?6.06?105

?d??0.000375据Re,?d查 Moody图可得 ??0.0168

2100??11.06PT?10.8?10?1.226?1?0.016??0.5? 0.82??3?1.1098?10Pa4 将操作条件换成实验条件（T?20oCPT?1.1061?1.2p=101.33kPa ??1.2kg/m）

3

?1.2?1.109?8 1.226?1.0?910?Pa4

12650Pa3Q?20000m/h?21800m3/h

所以该风机可用。

2-12 在多级往复式压缩机中的某一级，将氨自1.47×10Pa（表压）压缩到1.08MPa（表压）。若生产能力为460 m/h（标准状况），总效率为0.7，气体进口温度为－10℃，试计算该级压缩机所需功率及氨出口时的温度。

设压缩机内进行的是绝热过程，氨的绝热指数为1.29。

k?11.2?915

3

解 氨出口时的温度 T2?T1?PVT'TP'?P2???P1?k?1.08?0.1??(273?10)????0.147?0.1?1.29?374.3K

吸入容积 VC?V'? 压缩机所需功率

?101.33?460?(273?10)273?(147?101.33)33?180.83m/h=0.05m/s

k?1??k??P2?kW?PV?1???1C?k?1??P1?????

34

1.2?91??1.291.291.08?0.1??63 ?(0.147?0.1)?10?0.05?????1??23.54?10W ??1.29?1??0.147?0.1??? N?W??23.5?40.73103?33.6?10W?33. 6kW第三章 机械分离

3-1 计算直径为50μm及3mm的水滴在30℃常压空气中的自由沉降速度。

解 假设水滴沉降处于斯托克斯（Stokes）区，查附录3可知30℃常压空气密度ρ=1.165 kg/m3，

黏度μ=1.86×10Pa·s；查附录4可知水滴密度ρS=998.2 kg/m（取20℃）。 由

ut?gd2－53

??s18?????9.81?(998.2?1.165)?(50?1018?1.86?10?6?5?6)2?0.073m/s

验算: Ret?d?ut??50?10?1.165?0.073?51.86?10?0.2286?2 假设成立，计算结果正确。

同理d=3mm时，

ut?gd2??s18?????9.81?(998.2?1.165)?(3?1018?1.86?10?3?5?3)2?262.93m/s

验算: Ret?d?ut??3?10?1.165?262.93?51.86?10?49405?2

不符合Stokes区规律，由Ret?根据牛顿区沉降速度公式

?d??s???gut?1.74????149405?500，重新假设沉降处于牛顿定律区，

1/2????2?3?10?3??998.2?1.165??9.81???1.74????1.165???3?8.73m/s

验算: Ret?d?ut??3?10?1.165?8.73?51.86?10?1640?500,2?10?5?，假设成立，计算结果正确。

3-2 试求直径30μm的球形石英粒子在20℃水中与20℃空气中的沉降速度各为多少？已知石英密

度

ρs=2600kg/m3。

解 查附录4得20℃水密度ρ=998.2 kg/m3，黏度μ=100.50×10－5Pa·s； 查附录3得20℃空气密度ρ=1.205 kg/m3，黏度μ=1.81×10－5Pa·s。

假设石英粒子沉降处于斯托克斯（Stokes）区，在20℃水中沉降速度为

ut?gd2??s18?????9.81?(30?10?6)?(2600?998.2)?5218?100.5?10?0.00078m/s

35

验算: Ret?d?ut??30?10?6?998.2?0.00078?5100.50?10?0.023?2 假设成立，计算结果正确。

在20℃空气中沉降速度为

ut?gd2??s18?????9.81?(30?10?6)?(2600?1.205)?5218?1.81?1030?10?6?0.0704m/s

验算: Ret?d?ut???1.205?0.0704?51.81?10?0.14?2

假设成立，计算结果正确。

3-3 若石英砂粒在20℃的水和空气中以同一速度沉降，并假定沉降处于斯托克斯区，试问此两种

介质中沉降颗粒的直径比例是多少？已知石英密度ρs=2600kg/m3。 解 查附录4得20℃水密度ρ=998.2 kg/m，黏度μ=100.50×10Pa·s；

查附录3得20℃空气密度ρ=1.205 kg/m3，黏度μ=1.81×10－5Pa·s。 由斯托克斯区重力沉降速度公式

18?utg??S???ut?gd23－5

??s18????

得，d?

沉降速度相同，则 d1d2??1??s??2??2??s??1??100.5??2600-1.2051.81??2600??998.2??9.49：1

3-4 将含有球形染料微粒的水溶液于20℃下静置于量筒中1h，然后用吸液管在液面下5cm处吸取

少量试样。已知染料密度为3000kg/m3，问可能存在于试样中的最大颗粒为多少μm？ 解 假设球形染料微粒沉降处于斯托克斯（Stokes）区，沉降速度为ut?gd2??s18????

较大颗粒沉降速度快，沉降距离长。量筒静置1h后，沉降距离为5cm的最大颗粒直径为dmax，对应沉降速度为

ut?lt?5?103600?2?1.39?10?5m/s

查附录4得20℃水密度ρ=998.2 kg/m3，黏度μ=100.50×10－5Pa·s。 最大颗粒直径 dmax?验算: Ret?d?ut?18?utg??s????6?1.39?10?5?18?100.5?10?59.81??3000?998.2??5?3.58μm

3.58?10?998.2?1.39?10?5?100.50?10?4.94?10?5?2

假设成立，计算结果正确。

3-5 气流中悬浮密度4000kg/m3的球形微粒，需除掉的最小微粒直径为10μm，沉降处于斯托克斯

区。今用一多层隔板降尘室以分离此气体悬浮物。已知降尘室长10m，宽5m，共21层，每层高100mm，气体密度为1.1 kg/m3，黏度为0.0218mPa·s。问：

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