化工原理上册试题答案

11. 采用微差U形压差计测压差。如图。已知U形管内直径d为6mm,两扩大室半径均为80mm,压差计中

3

用水和矿物油作指示液,密度分别为1000及860kg/m。当管路内气体压强p与外界大气压p0相等时,两扩大室油面齐平,U形管两只管内油、水交界面亦齐平。现读得读数R=350mm,试计算:(1)气体压强p(表)。(2)若不计扩大室油面高度差,算得的气体压强p是多少?(3)若压差计内只有水

0

而不倒入矿物油,如一般U形压差计,在该气体压强p值下读数R为多少?(104.76KPa; 101.806KPa; 49mm)

12. 一直立煤气管,如图。在底部U形压差计h1=120mm,在H=25m高处的U形压差计h2=124.8mm。U形管

3

指示液为水。管外空气密度为1.28kg/m。设管内煤气及管外空气皆静止,求管内煤气的密度。

3

(1.013Kg/m)

3

13. 如图示,水以70m/h的流量流过倾斜的异径管通。已知小管内径dA=100mm,大管内径dB=150mm,B、A

截面中心点高度差h=0.3m,U形压差计的指示液为汞。若不计AB段的流体流动阻力,试问:U形压差

习题13

习题12

计哪一支管内的指示液液面较高?R为多少?(R=3.92mm)

-43

14. 水以6.4×10m/s的流量流经由小至大的管段内。如图。小管内径d1=20mm,大管内径d2=46mm。欲测

3

1、2两截面处水的压差,为取得较大的读数R,采用倒U形压差计。已知压差计内水面上空是ρ=2.5kg/m的空气,读数R=100mm。求水由1至2截面的流动阻力∑hf。(2.98J/Kg) 15. 以水平圆直管输送某油品。管内径为d1,管两段压差为 。因管道腐蚀,拟更换管道。对新装管

道要求如下:管长不变,管段压降为原来压降的0.75,而流量加倍。设前后情况流体皆为层流。问:新管道内径d2与原来管内径d1之比为多少?(1.28)

16. 某流体在圆形直管内作层流流动,若管长及流体不变,而管径减至原来的一半,试问因流动阻力而产

生的能量损失为原来的多少?(16倍)

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17. 在某输水管路中输送20℃的水,试求:(1)管长为5m,管径为?45?2.5mm,输水量为0.06l/s

时的能量损失;(2)若其它条件不变,管径为?76?3mm时能量损失由为多少?(4.8?10?3J/kg ;

5.13?10?4J/kg)

18. 用泵自储池向高位槽输送矿物油,流量为35T/h。池及槽皆敞口。高位槽中液面比池中液面高20m。

3

管径为Φ108×4mm,油的粘度为2840cP,密度为952kg/m,泵的效率为50%,泵的轴功率为85kW。求包括局部阻力当量管长的总管长。(336.7m)

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19. 粘度8×10Pa. S,密度为850kg/m 的液体在内径为14mm 的钢管内流动,溶液的流速为1m/s ,试

计算(1)雷诺准数Re ,并指明属于何种流型 ;(2)该管为水平管,若上游某点的压力为1.47×55

10Pa ,问流体自该点开始流经多长的管子其压力下降为1.27×10Pa 。(Re =1488, 属于层流 L =15m )

20. 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

3

度差22m。已知水流量为42.5m/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。(0.0785)

4

21. 有一除尘洗涤塔,塔底压力表读数为4.9×10Pa ,塔顶水银压差计读数R =300mm 。压力表与水银压

3

差计间垂直距离为8m ,塔内操作温度为303K ,气体在标准状态下的密度为0.76kg/m ,试求气体在塔内流动过程的流动损失。(∑hf =9.469×103 J/kg)

22. 将一敞口贮槽中的溶液用泵输送到另一敞口高位槽中,两槽之间的垂直距离为18m,输送管路的规格

为φ108×4mm, 溶液在管内的平均流速为1.3m/s,管路摩擦系数取λ=0.02, 管路总长为140m(包括全部局部阻力的当量长度), 试求: (1).溶液在管内的流型。(2).泵的轴功率(η=60%)(计算时, 取溶液密度为1500kg/m 粘度为1.5cP)(Re?1.3?10 湍流; 5.108kw)

23. 15.在一内径为320mm的管道中,用毕托管测定平均分子量为64 的某气体的流速。管内气体的压力

为101.33kPa,温度为40℃,粘度为0.022 cp。已知在管道同一截面上毕托管所连接的U形压差计最大度数为30mmH2O。试问此时管道内气体的平均流速为多少?(13.1m/s)

3

24. 一台离心泵在转速为1450r/min时,送液能力为22m/h,扬程为25m H2O。现转速调至1300r/min,试

3

求此时的流量和压头。(19.7m/h ; 20m)

25. 以碱液吸收混合器中的CO2的流程如附图所示。已知:塔顶压强为0.45at(表压),碱液槽液面与塔

3

内碱液出口处垂直高度差为10.5m,碱液流量为10m/h,输液管规格是φ57×3.5mm,管长共45m(包

3,

5括局部阻力的当量管长),碱液密度,粘度,管壁粗糙度。试求:①输送每千克质量碱液所需轴功,J/kg。②输送碱液所需有效功率,W。(160.52J/kg 535.07w) 26. 水在图示管中流动,截面1处流速为0.6 m/s,管内径为200 mm,测压管中水的高度为1.2 m,截面2处

管内径为100 mm,设水由截面1流到截面2间的能量损失为2.5 J/kg,水的密度1000 kg/m3。求:两截面处产生的水柱高度差 h 。

33

27. 用离心泵将密度为1000kg/m, 流量30 m/h的水溶液由敞口贮槽送至表压强为100kPa的高位槽中。

泵入口位于贮槽液面上方1m,两槽液面恒定,两液面间垂直距离20m。输送管路为¢76×3mm钢管,吸入管路长6m,排出管路长40m,贮槽液面与泵入口间、两液面间所有管件的当量长度分别为20m和50m,管路摩擦系数为0.03,当地大气压为100kPa。计算(1)泵的轴功率(泵的效率75%);(2)泵入口处的真空度。

33

28. 用离心泵将密度为998kg/m, 流量36 m/h的水由敞口贮槽送至表压强为110kPa的高位槽中。两槽内

液面维持恒定,两液面垂直距离20m。输送管路为¢76×3mm钢管,管路总长150m(包括所有管件在内的当量长度),管路摩擦系数为0.022,当地大气压为98.1kPa,输送温度下水的饱和蒸汽压pV =2.3kPa,泵的必需气蚀余量(NPSH)r=3m,泵吸入管路的压头损失为2.5m水柱。计算(1)泵的有效功率;(2)泵的安装高度。

3

29. 用泵将密度为850kg/m,粘度为0.12pa·s的重油从常压贮油罐送至敞口高位槽中。贮油罐内液面与高

位槽中液面间的距离为20m。输送管路为φ108×4mm的钢管,总长为1000m(包括直管长度及所有局部阻力的当量长度),摩擦系数?取0.029。若流动中的雷诺准数Re为3000,试求:

(1) 油在管内的流速是多少 m/s?

3

(2) 输油量是多少 m/h?

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(3) 输送管路的能量损失是多少 J/kg ? (4) 所需泵的有效功率?

(5) 若泵的效率为0.55,计算泵的轴功率。

30. 用离心泵将一常压贮罐中的液体以19000kg/h的流量送入反应器。输送管路的规格为φ45×2.5mm,

反应器上压强表的显示值为210kPa,贮罐内的液面到输送管出口的垂直距离为9m。管路上装有3个当量长度1.5m的阀门,和一个阻力系数为ζ=2.1的流量计,管路总长度为36m(包括所有进出口阻

3

力)。已知输送液体的密度为1200kg/m,粘度为0.12Pas,管路液体呈层流流动,当地大气压强为100 kPa。试求:

(1)管路中流体的流速u=?(3分)

(2)管路中流体的雷诺准数Re=?(2分) (3)管路的摩擦系数λ=?(2分) (4)管路的总阻力损失Σhf=?(8分)

(5)泵的总效率为60%时,所需轴功率N=?(10分)

3

31. 从敞口容器A用泵B将密度为890 kg/m的液体送入塔C。塔内的表压强如附图所示。液体输送量为

15 kg/s,流体流经管路的能量损失(包括进、出口及全部损失)为122 J/kg,已知泵的效率为80%,求泵的有效功率Ne及轴功率N。

36 2 2160kN/ 2.1

3

32. 用泵将密度为950kg/m的液体从常压贮罐送至敞口高位槽中。贮罐内液面与高位槽中液面间的距离为

30m。输送管路为φ58×4mm的钢管,总长为1000m(包括直管长度及所有局部阻力的当量长度)。要求送液量为12000kg/h,管路摩擦系数?取0.026。试求:

3

(1) 输油量是多少 m/h?

(2) 油在管内的流速是多少 m/s?

(3) 输送管路的能量损失是多少 J/kg ? (4) 所需泵的有效功率?

(5) 若泵的效率为0.55,计算泵的轴功率。

33. 用离心泵将一常压贮槽中的液体送入反应器,输送管路的规格为φ45×2.5mm(假设泵的吸入管路与

排出管路等径)。在泵的入口处有一U管压强计,以汞为指示剂,读数为130mm (汞的密度为

3

13600kg/m)。贮槽内液面到泵入口处的垂直距离为0.5m,输送管路在反应器处的出口到泵入口处的垂直距离为10m,忽略吸入管路以及泵进出口间的阻力损失。反应器上压强表的显示值为210kPa,管路上装有3个当量长度1.5m的阀门,和一个阻力系数为ζ=2.1的流量计。管路长度为36m(包括所

3

有其他管件及进出口阻力的当量长度)。已知输送液体的密度为1200kg/m,粘度为0.12Pas,管路液体呈层流流动,当地大气压强为100 kPa。试求: (1) 泵的输送能力?

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(2) 总效率为60%时泵的轴功率?

2. 用离心泵以40m3/h 的流量将贮水池中65℃的热水输送到凉水塔顶,并经喷头喷出而落入凉水池中,以达到冷却的目的,已知水进入喷头之前需要维持49kPa 的表压强,喷头入口较贮水池水面高6m,吸入管路和排出管路中压头损失分别为1m 和3m,管路中的动压头可以忽略不计。试选用合适的离心泵并确定泵的安装高度。当地大气压按101.33kPa 计。65℃时水的密度ρ= 980.5 kg/m 3

解:∵输送的是清水∴选用B 型泵 在水池面和喷头处间列伯努利方程

Z + u221/2g + p1/ρg + Η = u1/2g + p2/ρg + Ηf 取u1 = u2 = 0 则

Η = (P2- P1)/ρg + Ηf + Z

= 49×103/980.5×9.8 + 6 + (1+4) = 15.1 m

∵ Q = 40 m 3/h

由图2-27 得可以选用3B19A 2900 4

65℃时清水的饱和蒸汽压PV = 2.544×104Pa

当地大气压Ηa = P/ρg = 101.33×103 /998.2×9.81 = 10.35 m 查附表二十三3B19A 的泵的流量: 29.5 — 48.6 m 3/h 为保证离心泵能正常运转,选用最大输出量所对应的ΗS '

即ΗS ' = 4.5m

输送65℃水的真空度ΗS = [ΗS

' +(Ηa-10)-( PV/9.81×103 –0.24)]1000/ρ =2.5m

∴允许吸上高度Hg = ΗS - u1 2/2g -Ηf,0-1 = 2.5 – 1 = 1.5m 即安装高度应低于1.5m

第二章 流体输送机械

一、选择题

1. 离心泵在一定转速下输送清水时,泵的轴功率N与流量Q的关系为( B A Q为零时N最大 B Q为零时N最小

C在额定流量Qs时N最小 D N与Q无关

2. 离心泵铭牌上标明的是泵在( C )时的主要性能参数。 A.流量最大 B.压头最大 C.效率最高 D.轴功率最小

以下物理量不属于离心泵的性能参数( D )

A.扬程 B.效率 C.轴功率 D.理论功率(有效功率)

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)。

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