化工原理天津大学版化上下册习题答案

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1、 .wd.化工原理课后习题1. 某设备上真空表的读数为 13.3103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。该地区大气压强为98.7103 Pa。解：由绝对压强 = 大气压强 真空度得到：设备内的绝对压强P绝 = 98.7103 Pa -13.3103 Pa =8.54103 Pa设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3103 Pa 2在此题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 /的油品，油面高于罐底6.9 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm的圆孔，其中心距罐底800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。假设螺钉材料的工作应力取为39.23106 Pa ，问

2、至少需要几个螺钉分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即 P油 螺解：P螺 = ghA = 9609.81(9.6-0.8) 3.140.762150.307103 N螺 = 39.031033.140.0142n P油 螺得 n 6.23取 n min= 7至少需要7个螺钉 3某流化床反响器上装有两个U型管压差计，如此题附图所示。测得R1 = 400 mm， R2 = 50 mm，指示液为水银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3 = 50 mm。试求AB两处的表压强。分析：根据静力学 根本原则，对于右边的管压差计，aa为等压面，对于左边

3、的压差计，bb为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学 根本方程求解。解：设空气的密度为g，其他数据如以下图 aa处 PA + ggh1 = 水gR3 + 水银R2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记即：PA = 1.0 1039.810.05 + 13.61039.810.05 = 7.16103 Pa b-b处 PB + ggh3 = PA + ggh2 + 水银gR1 PB = 13.61039.810.4 + 7.16103=6.05103Pa4. 此题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。两吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示液为水

4、银，煤油的密度为820Kg。试求当压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气管出口距离。分析：解此题应选取的适宜的截面如以下图：忽略空气产生的压强，此题中11和44为等压面，22和33为等压面，且11和22的压强相等。根据静力学 根本方程列出一个方程组求解解：设插入油层气管的管口距油面高h在11与22截面之间P1 = P2 + 水银gRP1 = P4，P2 = P3且P3 = 煤油gh ， P4 = 水gH-h+ 煤油gh + h联立这几个方程得到 水银gR = 水gH-h+ 煤油gh + h-煤油gh 即水银gR =水gH + 煤油gh -水gh 带入数据1.0101 - 13.6100.

5、068 = h(1.010-0.8210)= 0.4185用此题附图中串联管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸气压，管压差计的指示液为水银，两管间的连接收内充满水。以知水银面与基准面的垂直距离分别为：12.3m，2=1.2m,3=2.5m,4=1.4m。锅中水面与基准面之间的垂直距离5=3m。大气压强a= 99.3103。试求锅炉上方水蒸气的压强。分析：首先选取适宜的截面用以连接两个管，此题应选取如以下图的11截面，再选取等压面，最后根据静力学 根本原理列出方程，求解解：设11截面处的压强为1对左边的管取-等压面，由静力学 根本方程0 + 水g(h5-h4) = 1 + 水银g(h3-h4) 代入

6、数据0 + 1.01039.81(3-1.4) = 1 + 13.61039.81(2.5-1.4)对右边的管取-等压面，由静力学 根本方程1 + 水g(h3-h2) = 水银g(h1-h2) + 代入数据1 + 1.01039.812.5-1.2= 13.61039.812.3-1.2 + 99.3103解着两个方程得0 = 3.64105Pa6. 根据此题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强。压差计中以油和水为指示液，其密度分别为9203 ,9983,管中油水交接面高度差R = 300 ，两扩大室的内径D 均为60 ，管内径为6 。当管路内气体压强等于大气压时，两扩大室液面平

7、齐。分析：此题的关键是找准等压面，根据扩大室一端与大气相通，另一端与管路相通，可以列出两个方程，联立求解解：由静力学 根本原则，选取11为等压面，对于管左边表 + 油g(h1+R) = 1对于管右边2 = 水gR + 油gh2 表 =水gR + 油gh2 -油g(h1+R) =水gR - 油gR +油gh2-h1当表= 0时，扩大室液面平齐即D/22h2-h1= d/22R h2-h1 = 3 mm表= 2.57102Pa7.列管换热气的管束由121根2.5mm的钢管组成。空气以9m/s速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为50压强为196103Pa(表压)，当地大气压为98.7103Pa试

8、求：空气的质量流量；操作条件下，空气的体积流量；将的计算结果换算成标准状况下空气的体积流量。解：空气的体积流量S = uA = 9/4 0.02 2 121 = 0.342 m3/s质量流量 ws =S=S (MP)/(RT)= 0.34229(98.7+196)/8.315323=1.09/s换算成标准状况 V1P1/V2P2 =T1/T2S2 = P1T2/P2T1 S1 = (294.7273)/(101323) 0.342 = 0.843 m3/s8 .高位槽内的水面高于地面8m，水从1084mm的管道中流出，管路出口高于地面2m。在此题特定条件下，水流经系统的能量损失可按f = 6.

9、5 u2计算，其中u为水在管道的流速。试计算： AA截面处水的流速；水的流量，以m3/h计。分析：此题涉及的是流体动力学，有关流体动力学主要是能量恒算问题，一般运用的是柏努力方程式。运用柏努力方程式解题的关键是找准截面和基准面，对于此题来说，适宜的截面是高位槽11,和出管口 22,如以下图，选取地面为基准面。解：设水在水管中的流速为u ，在如以下图的11,，22,处列柏努力方程Z1 + 0 + 1/= Z2+ 22 + 2/ + fZ1 - Z2g = u2/2 + 6.5u2代入数据 (8-2)9.81 = 7u2 , u = 2.9m/s换算成体积流量 VS = uA= 2.9 /4 0.

10、12 3600 = 82 m3/h 9. 20水以2.5m/s的流速流经382.5mm的水平管，此管以锥形管和另一533m的水平管相连。如此题附图所示，在锥形管两侧A 、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。假设水流经A B两截面的能量损失为1.5J/，求两玻璃管的水面差以计，并在此题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。分析:根据水流过A、B两截面的体积流量一样和此两截面处的伯努利方程列等式求解解：设水流经两截面处的流速分别为uA、 uB uAAA = uBAB uB = AA/ABuA = 33/4722.5 = 1.23m/s在两截面处列柏努力方程Z1 + 122 + 1/ = Z2+

11、 222 + 2/ + f Z1 = Z2 1-2/ = f +12-222 gh1-h 2= 1.5 + (1.232-2.52) /2 h1-h 2 = 0.0882 m = 88.2 mm即两玻璃管的水面差为88.2mm10.用离心泵把20的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定，各局部相对位置如此题附图所示。管路的直径均为762.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.6610Pa,水流经吸入管与排处管不包括喷头的能量损失可分别按f,1=2u，hf,2=10u2计算，由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速/s。排水管与喷头连接处的压强为98.0710Pa表压。试求泵的有

12、效功率。分析：此题考察的是运用柏努力方程求算管路系统所要求的有效功率把整个系统分成两局部来处理，从槽面到真空表段的吸入管和从真空表到排出口段的排出管，在两段分别列柏努力方程。解：总能量损失hf=hf+，1hf，2u1=u2=u=2u2+10u=12u在截面与真空表处取截面作方程： z0g+u02/2+P0/=z1g+u2/2+P1/+hf，1 P0-P1/= z1g+u2/2 +hf，1 u=2m/s ws=uA=7.9kg/s 在真空表与排水管-喷头连接处取截面 z1g+u2/2+P1/+We=z2g+u2/2+P2/+hf，2We= z2g+u2/2+P2/+hf，2 z1g+u2/2+P

13、1/ =12.59.81+98.07+24.66/998.210+102=285.97J/kg Ne= Wews=285.977.9=2.26kw11.此题附图所示的贮槽内径D为2，槽底与内径d0为33mm的钢管相连，槽内无液体补充，其液面高度h0为2m以管子中心线为基准。液体在此题管内流动时的全部能量损失可按hf=20u公式来计算，式中u为液体在管内的流速ms。试求当槽内液面下降1m所需的时间。分析：此题看似一个普通的解柏努力方程的题，分析题中槽内无液体补充，则管内流速并不是一个定值而是一个关于液面高度的函数，抓住槽内和管内的体积流量相等列出一个微分方程，积分求解。解：在槽面处和出口管处取截

14、面1-1，2-2列柏努力方程h1g=u2/2+hf =u2/2+20u2u=(0.48h)1/2=0.7h1/2槽面下降dh，管内流出uA2dt的液体Adh=uA2dt=0.7h1/2A2dtdt=A1dh/A20.7h1/2对上式积分：t=1.h12.此题附图所示为冷冻盐水循环系统，盐水的密度为1100kgm，循环量为36m。管路的直径一样，盐水由A流经两个换热器而至B的能量损失为98.1Jkg，由B流至A的能量损失为49Jkg，试求：1假设泵的效率为70%时，泵的抽功率为假设干kw2假设A处的压强表读数为245.210Pa时，B处的压强表读数为假设干Pa分析：此题是一个循环系统，盐水由A经

15、两个换热器被冷却后又回到A继续被冷却，很明显可以在A-换热器-B和B-A两段列柏努利方程求解。解：1由A到B截面处作柏努利方程 0+uA/2+PA/1=ZBg+uB2+PB+9.81管径一样得uA=uBPA-PB/=ZBg+9.81由B到A段，在截面处作柏努力方程BZBg+uB2+PB/+We=0+uA+PA/+49We=PA-PB/- ZBg+49=98.1+49=147.1J/kg WS=VS=36/36001100=11kg/s Ne= WeWS=147.111=1618.1w泵的抽功率N= Ne /76%=2311.57W=2.31kw2由第一个方程得PA-PB/=ZBg+9.81得P

16、B=PA-ZBg+9.81=245.210-1100(79.81+98.1)=6.2104Pa13. 用压缩空气将密度为1100kg/m3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液位恒定。管路直径均为603.5mm，其他尺寸见此题附图。各管段的能量损失为f，AB=f，CD=u2，f，BC=1.18u2。两压差计中的指示液均为水银。试求当R1=45mm，h=200mm时：1压缩空气的压强P1为假设干2U管差压计读数R2为多少解：对上下两槽取截面列柏努力方程0+0+P1/=Zg+0+P2/+fP1= Zg+0+P2 +f =109.811100+11002u2+1.18u2 =107.9110+34

17、98u在压强管的B，C处去取截面，由流体静力学方程得 PB+gx+R1=Pc +ghBC+x+水银R1gPB+11009.810.045+x=Pc +11009.815+x+13.6109.810.045PB-PC=5.95104Pa在B，C处取截面列柏努力方程 0+uB/2+PB/=Zg+uc2/2+PC/+f，BC 管径不变，ub=u cPB-PC=Zg+f，BC=11001.18u2+59.81=5.95104Pau=4.27m/s压缩槽内表压P1=1.23105Pa2在B，D处取截面作柏努力方程0+u2/2+PB/= Zg+0+0+f，BC+f，CDPB=79.81+1.18u2+u2

18、-0.5u21100=8.35104PaPB-gh=水银R2g8.35104-11009.810.2=13.6109.81R2R2=609.7mm14. 在实验室中,用玻璃管输送20的70%醋酸.管内径为1.5cm,流量为10kg/min,用SI和物理单位各算一次雷诺准数,并指出流型。解：查20，70的醋酸的密度= 1049Kg/m3,粘度 = 2.6mPas用SI单位计算：d=1.510-2m,u=WS/(A)=0.9m/sRe=du/=(1.510-20.91049)/(2.6103)=5.45103用物理单位计算：=1.049g/cm, u=WS/(A)=90cm/s,d=1.5cm=2

19、.610-3PaS=2.610-3kg/(sm)=2.610-2g/scm-1Re=du/=(1.5901.049)/(2.610-2)=5.451035.45103 4000此流体属于湍流型15.在此题附图所示的实验装置中，于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计，以测量两截面的压强差。当水的流量为10800kg/h时，U管压差计读数R为100mm，粗细管的直径分别为603.5mm与453.5mm。计算：11kg水流经两截面间的能量损失。2与该能量损失相当的压强降为假设干Pa解：1先计算A，B两处的流速：uA=ws/sA=295m/s，uB= ws/sB在A，B截面处作柏努力方程：zAg+u

20、A2/2+PA/=zBg+uB2/2+PB/+hf1kg水流经A，B的能量损失：hf= uA2-uB2/2+PA- PB/=uA2-uB2/2+gR/=4.41J/kg2.压强降与能量损失之间满足： hf=P/ P=hf=4.4110 16. 密度为850kg/m，粘度为810-3Pas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泪诺准数，并指出属于何种流型2局部速度等于平均速度处与管轴的距离；3该管路为水平管，假设上游压强为14710Pa，液体流经多长的管子其压强才下降到127.510Pa解：1Re =du/=1410-31850/810-3=1.4910 2000此

21、流体属于滞流型2由于滞流行流体流速沿管径按抛物线分布，令管径和流速满足 y2 = -2pu-um当=0时 ,y2 = r2 = 2pum p = r2/2 = d2/8当=平均=0.5max= 0.5m/s时, y2= - 2p0.5-1= d2/8 =0.125 d2即与管轴的距离 r=4.9510-3m(3)在147103和127.5103两压强面处列伯努利方程 u 12/2 + PA/ + Z1g = u 22/2 + PB/+ Z2g + f u 1 = u 2 , Z1 = Z2 PA/= PB/+ f损失能量f=PA-PB/=147103-127.5103/850 =22.94流体

22、属于滞流型摩擦系数与雷假设准数之间满足=64/ Re又f=/d0.5 u 2=14.95m输送管为水平管，管长即为管子的当量长度即：管长为14.95m17 . 流体通过圆管湍流动时，管截面的速度分布可按下面经历公式来表示：ur=umaxy/R1/7 ，式中y为某点与壁面的距离，及y=Rr。试求起平均速度u与最大速度umax的比值。分析：平均速度u为总流量与截面积的商，而总流量又可以看作是速度是ur的流体流过2rdr的面积的叠加即：V=0R ur2rdr解：平均速度u = V/A =0R ur2rdr/R2=0R umaxy/R1/72rdr/R2= 2umax/R15/7 0RR r1/7rd

23、r= 0.82umaxu/ umax=0.8218. 一定量的液体在圆形直管内做滞流流动。假设管长及液体物性不变，而管径减至原有的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的假设干倍解：管径减少后流量不变u1A1=u2A2而r1=r2A1=4A2u2=4u由能量损失计算公式f=/d1/2u2得f，1=/d1/2u12 f，2=/d1/2u22=/d 8u12=16f，1hf2 = 16 hf119. 内截面为1000mm1200mm的矩形烟囱的高度为30 A1m。平均分子量为30kg/kmol，平均温度为400的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持49Pa的真空度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为

24、定值，大气温度为20，地面处的大气压强为101.3310Pa。流体经烟囱时的摩擦系数可取为0.05，试求烟道气的流量为假设干kg/h解：烟囱的水力半径r= A/= (11.2)/2(1+1.2)=0.273m当量直径 de= 4r=1.109m流体流经烟囱损失的能量 f=/ deu2/2=0.05(30/1.109)u2/2 =0.687 u2空气的密度空气= PM/RT = 1.21Kg/m3烟囱的上外表压强 (表压) P上=-空气gh = 1.219.8130 =-355.02 Pa烟囱的下外表压强 (表压) P下=-49 Pa烟囱内的平均压强 P= (P上+ P下)/2 + P0 = 1

25、01128 Pa由= PM/RT 可以得到烟囱气体的密度 = 3010-3101128/8.314673 = 0.5422 Kg/m3在烟囱上下外表列伯努利方程 P上/= P下/+ Zg+ff= (P上- P下)/ Zg =(-49+355.02)/0.5422 309.81 = 268.25 = 0.687 u2流体流速 u = 19.76 m/s质量流量s= uA= 19.7611.20.5422 = 4.63104 Kg/h20. 每小时将210kg的溶液用泵从反响器输送到高位槽。反响器液面上方保持26.710Pa的真空读，高位槽液面上方为大气压强。管道为的钢管，总长为50m，管线上有两

26、个全开的闸阀，一个孔板流量计局部阻力系数为4，5个标准弯头。反响器内液面与管路出口的距离为15m。假设泵效率为0.7，求泵的轴功率。解：流体的质量流速s = 2104/3600 = 5.56 kg/s 流速 u =s/(A)=1.43m/s雷偌准数Re=du/= 165199 4000查本书附图1-29得 5个标准弯头的当量长度: 52.1=10.5m 2个全开阀的当量长度: 20.45 = 0.9m局部阻力当量长度 e=10.5 + 0.9 = 11.4m假定 1/1/2=2 lg(d /) +1.14 = 2 lg(68/0.3) + 1.14= 0.029检验 d/(Re1/2) = 0

27、.008 0.005符合假定即 =0.029全流程阻力损失 =(+ e)/d u2/2 + u2/2 = 0.029(50+11.4)/(68103) + 41.432/2 = 30.863 J/Kg 在反响槽和高位槽液面列伯努利方程得P1/+ We = Zg + P2/+ We = Zg + (P1- P2)/+ = 159.81 + 26.7103/1073 + 30.863 = 202.9 J/Kg有效功率 Ne = Wes = 202.95.56 = 1.128103轴功率 N = Ne/=1.128103/0.7 = 1.61103W = 1.61KW 21. 从设备送出的废气中有少

28、量可溶物质，在放空之前令其通过一个洗涤器，以回收这些物质进展综合利用，并防止环境污染。气体流量为3600m/h，其物理性质与50的空气 根本一样。如此题附图所示，气体进入鼓风机前的管路上安装有指示液为水的U管压差计，起读数为30mm。输气管与放空管的内径均为250mm，管长与管件，阀门的当量长度之和为50m，放空机与鼓风机进口的垂直距离为20m，已估计气体通过塔内填料层的压强降为1.9610Pa。管壁的绝对粗糙度可取0.15mm，大气压强为101.3310。求鼓风机的有效功率。解：查表得该气体的有关物性常数=1.093 , =1.9610-5Pas气体流速 u = 3600/(36004/0.

29、252) = 20.38 m/s质量流量s = uAs = 20.384/0.2521.093 =1.093 Kg/s流体流动的雷偌准数 Re = du/= 2.84105为湍流型所有当量长度之和总=+e =50m取0.15时/d = 0.15/250= 0.0006 查表得=0.0189所有能量损失包括出口,入口和管道能量损失即: = 0.5u2/2 + 1u2/2 + (0.018950/0.25) u2/2 =1100.66 在1-12-2两截面处列伯努利方程u2/2 + P1/+ We = Zg + u2/2 + P2/ + We = Zg + (P2- P1)/+而1-12-2两截面

30、处的压强差 P2- P1 = P2-水gh = 1.96103 - 1039.8131103 = 1665.7 PaWe = 2820.83 W/Kg 泵的有效功率 Ne = Wes= 3083.2W = 3.08 KW 22. 如此题附图所示，贮水槽水位维持不变。槽底与内径为100mm的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端15m处安有以水银为指示液的U管差压计，其一臂与管道相连，另一臂通大气。压差计连接收内充满了水，测压点与管路出口端之间的长度为20m。1.当闸阀关闭时，测得R=600mm，h=1500mm；当闸阀局部开启时，测的R=400mm，h=1400mm。摩擦系数可取0.

31、025，管路入口处的局部阻力系数为0.5。问每小时从管中水流出假设干立方米。2.当闸阀全开时，U管压差计测压处的静压强为假设干Pa，表压。闸阀全开时le/d15，摩擦系数仍取0.025。解: 根据流体静力学 根本方程, 设槽面到管道的高度为x 水g(h+x)= 水银gR 103(1.5+x) = 13.61030.6 x = 6.6m局部开启时截面处的压强 P1 =水银gR -水gh = 39.63103Pa在槽面处和1-1截面处列伯努利方程 Zg + 0 + 0 = 0 + u2/2 + P1/ + 而= (+e)/d + u2/2 = 2.125 u26.69.81 = u2/2 + 39

32、.63 + 2.125 u2 u = 3.09/s体积流量s= uA= 3.09/4(0.1)23600 = 87.41m3/h闸阀全开时取2-2,3-3截面列伯努利方程Zg = u2/2 + 0.5u2/2 + 0.025(15 +/d)u2/2 u = 3.47m/s取1-13-3截面列伯努利方程 P1/ = u2/2 + 0.025(15+/d)u2/2P1 = 3.7104Pa23. 10的水以500L/min 的流量流过一根长为300m的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05。有6m的压头可供抑制流动阻力，试求管径的最小尺寸。解:查表得10时的水的密度= 999.7Kg/m3 = 130

33、.7710-5 Pas u = Vs/A = 10.8510-3/d2 f = 69.81 = 58.86J/Kg f=(/d) u2/2 =150 u2/d假设为滞流= 64/Re = 64/duHfgfd1.510-3检验得Re = 7051.22 2000 不符合假设为湍流假设Re = 9.7104即 du/= 9.7104d =8.3410-2m则/d = 0.0006 查表得= 0.021要使fHfg 成立则 150 u2/d58.86 d1.8210-2m24. 某油品的密度为800kg/m，粘度为41cP，由附图所示的A槽送至B槽，A 槽的液面比B槽的液面高出1.5m。输送管径为

34、893.5mm包括阀门当量长度，进出口损失可忽略。试求：1油的流量m/h；2假设调节阀门的开度，使油的流量减少20%，此时阀门的当量长度为假设干m解：在两槽面处取截面列伯努利方程 u2/2 + Zg + P1/= u2/2 + P2/+ fP1= P2Zg = f= (/d) u2/21.59.81= (50/8210-3)u2/2 假设流体流动为滞流,则摩擦阻力系数=64/Re=64/du 联立两式得到u =1.2m/s 核算Re = du/=1920 2000 假设成立油的体积流量s=uA=1.2/4(82103)23600 =22.8m3/h调节阀门后的体积流量 s= 22.8(1-20

35、)=18.24 m3/h调节阀门后的速度 u=0.96m/s同理由上述两式 1.59.81= (/8210-3)0.962/2 =64/Re=64/du 可以得到 = 62.8m阀门的当量长度e=-50 =12.8m25. 在两座尺寸一样的吸收塔内，各填充不同的填料，并以一样的管路并联组合。每条支管上均装有闸阀，两支路的管长均为5m均包括除了闸阀以外的管件局部阻力的当量长度，管内径为200mm。通过田料层的能量损失可分别折算为5u1与4u2，式中u 为气体在管内的流速m/s ，气体在支管内流动的摩擦系数为0.02。管路的气体总流量为0.3m/s。试求：1两阀全开时，两塔的通气量；2附图中AB的

36、能量损失。分析：并联两管路的能量损失相等，且各等于管路总的能量损失,各个管路的能量损失由两局部组成，一是气体在支管内流动产生的，而另一局部是气体通过填料层所产生的，即f=(e/d) u2/2f填而且并联管路气体总流量为个支路之和, 即Vs= Vs1 + Vs2解：两阀全开时，两塔的通气量由本书附图查得d=200mm时阀线的当量长度 e=150m f1=(1e1/d) u12/2 + 5 u12=0.02(50+150)/0.2 u12/2 + 5 u12 f2=(2e2/d) u22/2 + 4 u12 = 0.02(50+150)/0.2 u22/2 + 4 u12f1=f2u12/ u22

37、=11.75/12.75 即 u1 = 0.96u2又Vs= Vs1 + Vs2= u1A1+ u2A2 , A1 = A2 =(0.2)2/4=0.01= (0.96u2+ u2) 0.01 = 0.3 u2=4.875m/s u1A=4.68 m/s即两塔的通气量分别为Vs1 =0.147 m3/s, Vs12=0.153 m3/s总的能量损失 f=f1=f2=0.02155/0.2 u12/2 + 5 u12= 12.5 u12 = 279.25 J/Kg 26. 用离心泵将20水经总管分别送至A，B容器内，总管流量为89m/h，总管直径为1275mm。原出口压强为1.93105Pa，容

38、器B内水面上方表压为1kgf/cm，总管的流动阻力可忽略，各设备间的相对位置如此题附图所示。试求：1离心泵的有效压头H e；2两支管的压头损失Hf，o-A ，Hf，o-B，。解：1离心泵的有效压头总管流速u = Vs/A 而A = 3600/4(117)210-6u = 2.3m/s在原水槽处与压强计管口处去截面列伯努利方程 Z0g + We = u2/2 + P0/+f总管流动阻力不计f=0We = u2/2 + P0/-Z0g =2.32/2 +1.93105/998.2 -29.81 =176.38J/Kg有效压头He = We/g = 17.98m两支管的压头损失在贮水槽和外表分别列伯

39、努利方程Z0g + We = Z1g + P1/+ f1 Z0g + We = Z2g + P2/+ f2得到两支管的能量损失分别为f1= Z0g + We (Z1g + P1/) = 29.81 + 176.38 (169.81 + 0) =39.04J/Kgf2=Z0g + We - (Z2g + P2/) =29.81 + 176.38 (89.81 + 101.33103/998.2)=16.0 J/Kg压头损失 Hf1 = f1/g = 3.98 m Hf2 = f2/g = 1.63m27. 用效率为80%的齿轮泵将粘稠的液体从敞口槽送至密闭容器中，两者液面均维持恒定，容器顶部压强

40、表读数为30103Pa。用旁路调节流量，起流程如此题附图所示，主管流量为14m3/h，管径为663mm，管长为80m包括所有局部阻力的当量长度。旁路的流量为5m3/h，管径为322.5mm，管长为20m包括除阀门外的管件局部阻力的当量长度两管路的流型一样，忽略贮槽液面至分支点o之间的能量损失。被输送液体的粘度为50mPas，密度为1100kg/m，试计算：1泵的轴功率2旁路阀门的阻力系数。解：泵的轴功率分别把主管和旁管的体积流量换算成流速主管流速 u = V/A = 14/3600(/4)(60)210-6 = 1.38 m/s 旁管流速 u1 = V1/A = 5/3600(/4)(27)2

41、10-6= 2.43 m/s先计算主管流体的雷偌准数 Re = du/= 1821.6 0.005假设成立即 D,C两点的流速 u1 = 1.776 m/s , u2= 1.49 m/s BC段和BD的流量分别为 VS,BC = 3210(/4)36001.776 = 5.14 m3/s VS,BD = 2610(/4)36001.49= 2.58 m3/s 29. 在382.5mm的管路上装有标准孔板流量计，孔板的孔径为16.4mm，管中流动的是20的苯，采用角接取压法用U管压差计测量孔板两测的压强差，以水银为指示液，策压连接收中充满甲苯。测得U管压差计的读数为600mm，试计算管中甲苯的流

42、量为假设干kg/h解：查本书附表20时甲苯的密度和粘度分别为= 867 Kg/m3,= 0.67510-3假设Re = 8.67104当A0/A1 = (16.4/33) = 0.245时,查孔板流量计的C0与Re, A0/A1的关系得到 C0 = 0.63体积流量 VS = C0A02gR(A-)/ 1/2= 0.63/4 16.4210-6 29.810.6(13.6-0.867)/0.8671/2=1.7510-3 m3/s流速 u = VS /A = 2.05 m/s核算雷偌准数 Re = du/ = 8.67104与假设 根本相符甲苯的质量流量S = VS=1.7510-386736

43、00= 5426 Kg/h 第二章流体输送机械1 . 在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26m/h时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152kPa和24.7kPa，轴功率为2.45kw，转速为2900r/min，假设真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m，泵的进出口管径一样，两测压口间管路流动阻力可忽略不计，试求该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。解：取20 时水的密度=998.2 Kg/m3在泵出口和入口处列伯努利方程 u12/2g + P1/g + = u12/2g + P2/g + f + Z泵进出口管径一样, u1= u2 不计两测压口见管路流动阻力 f = 0 P1

44、/g + = P2/g + Z = (P2- P1)/g + Z = 0.4 + (152+24.7)103/998.29.8=18.46 m该泵的效率= QHg/N = 2618.46998.29.8/(2.451033600) = 53.2.2. 用离心泵以40m/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，以到达冷却的目的，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。试选用适宜的离心泵并确定泵的安装高度。当地大气压按101.33kPa计。解：输送的是清水选用B

45、型泵查65时水的密度 = 980.5 Kg/m3在水池面和喷头处列伯努利方程u12/2g + P1/g + = u12/2g + P2/g + f + Z取u1= u2 = 0 则 = (P2- P1)/g + f + Z = 49103/980.59.8 + 6 + (1+4) = 15.1 m Q = 40 m3/h由图2-27得可以选用3B19A 2900 465时清水的饱和蒸汽压PV = 2.544104Pa当地大气压a = P/g = 101.33103 /998.29.81 = 10.35 m查附表二十三 3B19A的泵的流量: 29.5 48.6 m3/h为保证离心泵能正常运转,

46、选用最大输出量所对应的S即S = 4.5m输送65水的真空度S = S +(a-10)-( PV/9.81103 0.24)1000/ =2.5m允许吸上高度Hg = S - u12/2g -f,0-1= 2.5 1 = 1.5m即安装高度应低于1.5m3常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760kg/m，粘度小于20cSt，在贮槽条件下饱和蒸汽压为80kPa，现拟用65Y-60B型油泵将此油品以15m流量送往表压强为177kPa的设备内。贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5m，吸入管路和排出管路的全部压头损失为1m和4m。试核算该泵是否合用。假设油泵位于贮槽液面以下1.2m处，问此泵能否正

47、常操作当地大气压按101.33kPa计.解: 查附录二十三 65Y-60B型泵的特性参数如下流量 Q = 19.8m3/s, 气蚀余量h=2.6 m扬程H = 38 m允许吸上高度 Hg = (P0- PV)/g - h-f,0-1= -0.74 m -1.2扬升高度 Z = H -f,0-2 = 38 4 = 34m如图在1-1,2-2截面之间列方程 u12/2g + P1/g + = u22/2g + P2/g + f,1-2 + Z其中u12/2g = u22/2g = 0管路所需要的压头: e=(P2 P1)/g + Z + f,1-2= 33.74m Z = 34 m游品流量Qm = 15 m3/s 2105假设成立 u1= u2(d2 /d1)2 = 1.23 m/s允许气蚀余量h = (P1- P2)/g + u12/2g P1 =