化工原理流体输送机械复习题

v1.0 可编辑可修改 阻力当量长度之和为50m 。水的密度为1000kg/m，水的粘度为1cp,摩擦系数近似为λ=。U形管中指示液均为水银,其密度为13600kg/m。当水的流量为h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R1为多少 ⑶孔板流量计的U形管中指示液读数R2为多少 ***答案***

⑴ u=Vs/=××3600)=0.971m/s Re=××1000/(1×10)=48550 λ===

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： Z1g+p1/ρ+u1/2+We= Z2g+p2/ρ+u2/2+∑h(f 1 – 2) W=Z2g +∑h(f 1 – 2)= Z2g +λ[(l+∑le )/d](u/2) =10×+×(250/×2) =+=kg

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 Z1g+p1/ρ+u1/2+We= Z2′g+p2′/ρ+u2′/2+∑h(f 1 – 2′)

(p2′-p1)/ρ=(pA -pa )/ρ= We - Z2′g -(u/2)-λ[(l+∑le )/d](u/2) = -pa =×1000=×103N/m

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R1=(pA -pa )/[g(ρo -ρ)] =×10/[×(13600-1000)]=0.3846m=38.46cm ⑶根据Vs=CoAo[2gR2 (ρo -ρ)/ρ]; R2=(Vs/CoAo)ρ/[2g(ρo -ρ)] 式中: Co=, Ao=×=×10m;Vs=3600m/s,

R2={3600)[(1/××10)}×1000/[2××(13600-1000)]=0.4m =40cm

5.（12分）欲用离心泵将20℃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1mH2O柱，压出管路全部阻力为3mH2O柱，泵的效率为，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1000kg/m。

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v1.0 可编辑可修改 ***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： Z1＋P1/ρｇ＋u1/2ｇ＋He ＝Z2＋P2/ρｇ＋u2/2ｇ＋∑hf H＝ΔZ＋∑h f( 1 – 2)＝18＋1＋3＝22m ∴N轴＝QHρ/（102η）

＝(30/3600)×22×1000/(102×＝3kw Hg允＝Hs允－u/2ｇ－hf吸＝6－1＝5m＞2m ∵Hg实＜Hg允 ∴安装高度合适。

6（15分）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18m/h，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×的钢管；（3）管路部份的压头损失∑hf＝19×u/（2ｇ）mH2O，换热器B壳程的压力损失

ΔP＝×u/（2ｇ）；（式中，u为管内流体流速，m/s）ρ水＝1000kg/m

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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 mh 10 20 30 本题附图 ***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。

u＝Vs/A＝18/3600/（(π/4)×）＝s

Z1＋P1/ρｇ＋u1/2ｇ＋He ＝Z2＋P2/ρｇ＋u2/2ｇ＋∑hf P1＝P2 ;u1＝0

He ＝（23-3）＋(2×)＋19×(2×＋×(2××1000/(1000× ＝ 10

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扬程 m 24

轴功率 kw

允许吸入真空度 m

v1.0 可编辑可修改 由2B－31型离心泵特性曲线图查得：Q＝18m/h, He ＝31.5m（＞27.2m） 且η＝62％，而ηm a x ＝65％;65％×90％＝％（＜62％） 故此泵通用。

7（15分）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。求： (1）以流量Q m/min和压头He (m)表示的管路特性曲线方程, (2）输水量为15m/h时，要求泵提供的有效功率（以kw计） ***答案*** （ａ）u1＝（d2/d1）u2＝ u2; Q＝u2 (π/4)d×60＝ u2 或u2＝ u1＝

ｈe ＝20 +(3++×20/ u1/2g + (2×++1+×260/ u2/2g ＝20+ u1+ u2

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＝20++＝20 +

（ｂ） Q＝15/60＝0.25 m/min He ＝20+×＝20.04m

Ne ＝QHe ρｇ/60＝××1000×60 ＝819 w ＝

7.（20分）欲用离心泵在两敞口容器间输液, 该水泵铭牌标有：流量 39.6m/h，扬程15m，轴功率,效率80%，配用电机，转数1400r/min。 今欲在以下情况使用是否可以如不可时采用什么措施才能满足要求（要用计算结果说明）（1）输送比重为的溶液，流量为38m/h，扬程15m, （2）输送比重为的油类，流量为40m/h，扬程30m, （3）输送比重为的清液，流量为30m/h，扬程15m ***答案***

（1） 电动机功率不够

N＝38/3600×15×1800/(102×＝ 换大电机 （2） 扬程不够 H/H' ＝（n/n'）

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; 15/30＝（1400/ｎ' ） ｎ' ＝1980

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增加ｎ＝1980转/分。检查功率： N/N' ＝（n/n'） N' ＝（1400/1980）11

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N' ＝ kw

v1.0 可编辑可修改 换一电机功率为，ｎ＝1980转/分。 （3）可以使用。通过关小出口阀调节至工作点。

8.(8分)有一台离心泵，铭牌上标出允许吸上真空度Hs＝5m，用来输送20℃的清水，已知吸入管路的全部阻力损失为,当地大气压为10mH2O，若略去泵入口处的动压头。试计算此泵的允许安装高度Hg为多少米

***答案*** Hg ＝Hs －u/2ｇ－∑hf ＝5－ ＝3.5m

实际安装高度H实≤3.0m（16分） 图示为n=960转/分的离心通风机的特性曲线。如用此风机向锅炉输送空气，已知管路特性曲线方程为H=5Q(H的单位为mmH2O, Q的单位m/s) 问：（1）风机的送风量为多少m/h消耗的轴功率为多少kw（2）若想使风量变为5.5m/s,你认为可采取什么措施 ***答案***

（1）送风量Q及轴功率N 由管路特性曲线方程H=5Q列表作图。 Q m/s 0 4 H mmH2O

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由两线交点读得：送风量Q=3.6 m/s 风压H=64mmH2O 效率η=

轴功率：N=QH/η=×64×（×1000）=

(2)使风量变为5.5 m/s，可采用提高转速的措施 ∵Q2/Q1=n2/n1

∴n2=Q2/Q1n2=×960=1500rpm 即将转速提高到1500rpm。

10．如图所示的输水系统，已知管内径为d=50 mm，在阀门全开时输送系统的（l+Σle）=50 m，摩擦系数λ可

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