青岛科技大学化工原理考研内部资料

2p1u1p2u2Z1???He?Z2????Hf （2分）

?g2g?g2g2式中：Z1=0 Z2=5m u1=u2=0 p1=0（表压） p2=177*103Pa (表压)

Hf=1+4=5m

??760kg/m3 （1分）

3将已知数据代入上式中：He?5?177*10?5?33.7m （3分）

760*9.81He?H?38m （1分）

而

Qe?15m3/h〈 Q=19.8m3/h （2分）

故： 65Y-60B型油泵合用。 （1分）

一液面维持恒定的敞口高位水槽A，其中的水流经喉径为14mm的文丘

3

里管，B槽中盛有碱液（密度为1400Kg/m），高度如图所示。输水管规格为φ57×3mm，自A至文丘里管M处管路总长（包括所有局部阻力）为20m，摩擦系数为0.025，试确定：

3

1． 当水流量为8m/h时，由A至M处阻力损失。 2． 文丘里管喉管M处真空度为多少mmHg? 3． 碱槽中碱液被吸上的高度h? 三、（20分） 1.管内流速：u?分） 则

VS3600（1??1.09m/s 220.785d0.785?0.0518A8mMhB?hf,AMl??leu2201.092???0.025???5.82J/Kg （4分）

d20.05122．以A槽液面为1-1’截面，M截面为2-2’截面，M所在水平面为基准面，列BE.（2分）

22upu122 gz1???gz2????hf,1?2 （3分） ?12?22p18VS3600u2???14.4m/s （1分） 20.785dm0.785?0.0142代入上式，得

2u214.42??hf,1?2)?1000?(?9.81?8??5.82) （4分） 22?31020Pa?232.7mmHgp1?p2??(?gz1?3．由静力学基本方程得：

pm??gh?pa

h?pa?pm31020??2.26m （5分） ?g1400?9.8112．用IS65-50-160型离心泵由敞口容器输送液体，流量为21m3/h，允许汽蚀余量为2.5m。离心泵吸入管

的总阻力损失为0.847m，当地大气压为1.013?105Pa，若此泵安装在距离液面以上3m的位置，此泵在输送20?C的水（pv=2.33?103Pa，?=1000kg/m3）时，此安装高度是否合适？ 解：吸入管阻力损失为

允许安装高度为

9

?Hf,0?1?0.847m

p0pv1.013?1052.33?103Hg????Hf,0?1?NPSH???0.847?2.5?6.74m

?g?g1000?9.811000?9.81 （5分）

6.74m?3m

所以，3m的安装高度合适。 （5分）

13．在离心泵的性能参数的测定实验中，泵的吸入管内径为100mm，20℃条件下，以清水为介质测得数据：流量15L/s，测得在此流量下泵入口真空度为60kPa时发生气蚀现象，试求气蚀余量(NPSH)C和允许吸上真空度HS’。 当地大气压为98.1kPa，20℃水的饱和蒸汽压为2.238kPa。

?34Q4*15*10解：（1）气蚀余量(NPSH)C：流速u???1.91m/s （2分） 122?d13.14*0.12由公式：(NPSH)?p1?pv?u1 （2分）

C?g2gp1?pa?p真空度?98.1?60?38.1kPa （2分）

(38.1?2.238)*1031.912(NPSH)C???3.84m （2分）

1000*9.812*9.81iii. 允许吸上真空度HS’

/Hs?pa?p160*103 (2分) ??6.12m?g1000*9.81一、（20分，08考研）用离心泵将20℃水从水池送至敞口高位槽中，流程如附图所示。两槽液面高度差为

12 m，输送管为Ф57×3.5 mm的钢管，吸入管路总长为20 m，压出管路总长为155 m（均包括所有局部阻力的当量长度）。管路摩擦系数取为0.02，水密度为1000 kg/m3。操作条件下此离心泵的特性方程为H=60－7.91×106Q2（单位：H－m，Q－m3/s），泵的轴功率为0.49kW。

3

试求：（1）管路中水的流量，m/h；（2）泵效率；（3）泵入口处真空表的读数，kPa。

一、 （20分05考研)如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸

为φ83×3.5mm，泵的进出口管道分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H1

3

为4.8m，压力表安装位置离贮槽的水面高度为H2为5m。当输水量为36m/h时，进水管道全部阻力损

5

失为1.96J/kg，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg（均包括局部阻力），压力表读数为2.452×10Pa，

3

泵的效率为70%，水的密度ρ为1000kg/m，试求： （1） 两槽液面的高度H为多少？

（2） 泵所需要的实际功率为多少kW？

2

（3） 真空表的读数为多少kgf/cm？ 一、（20分，06考研）水槽中水经管道可以从C、D两支管同时放出，水槽液面维

持恒定，AB段管长为6m（忽略AB间所有的局部阻力），管内径为41mm。BC段长6m，当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长度为9m（包括出口阻力损失）；BD段长9m，当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长度为15m（包括出口阻力损失），BC和BD段管道内径均为25mm。如图所示。试求：（1）当D

10

管阀门关闭而C管阀门全开时的流量；（2）当C、D两管阀门都全开时各自的流量和总流量。设管内摩擦系数均可取0.03不变。其余数据见图。 二、（10分，06考研）在一管路系统中，用一台离心泵将密度为1000kg/m3的清水从敞口地面水池输送到

高位密封储槽（其表压为9.81×104Pa），两端液面的位差Δz=10m，管路总长L=50m（包括所有局部阻力的当量长度），管内径均为40mm，摩擦因数λ=0.02。试求：(1)该管路的特性曲线方程。(2)若离心泵的特性曲线方程为H?40?222，求Q2（式中，H为压头，单位为m；Q为流量，单位为m3/min）

3

该管路的输送量（单位为m/min）。

一、（10分，07考研）如附图所示，利用虹吸管将池中的某一液体引出。两

敞口容器水面的垂直距离H为3m，管段AB长4m，管段BC长12m（两段长度皆包括局部阻力的当量长度），管路直径为30mm，测得此时的直管阻力系数为0.024，操作状况下该液体的饱和蒸汽压为47.38 kPa，密

－

度为971.8 kg/m3，黏度为35.65×104 Pa?s。 试求：（1）管路中液体的流量；（2）若要保证管路中不发生汽化现象，则管路顶点的最大安装高度为多少？（3）由于某种原因高度差H发生了变化，导致液体以1m/s的流速在管内层流流动。如果流体物性保持不变，确定H值的大小。 二、（20分，07考研）如附图所示，用泵将20℃河水打入洗涤塔中经喷嘴喷

出，喷淋下来后流入废水池。已知管道尺寸为Φ114×4mm，流量为85m3/h，泵的吸入和压出管路总长分别为5m和35m(包括管路中所有局部阻力的当量长度)，管内摩擦因子λ=0.023，水从塔中流入废水池的摩擦损失为8 J/kg，水的密度为1000 kg/m3。 试求：（1）洗涤塔内的压强；（2）泵的有效功率；（3）若需将进入塔的河水流量增加20%，泵对单位质量流体所作的有效功及其它条件均不变，则洗涤塔顶喷嘴的高度应如何调整？ 一、（20分，09考研）如附图所示，用离心泵将蓄水池中20℃的水（密度为1000kg/m3，黏度为1.0×10-3Pa.s）送到敞口高位槽中。管路为?57?3.5mm的光滑钢管，直管长度与所有局部阻力当量长度之和为250m。在管路的A点处装有一U形管压差计，管中指示液为汞（密度为13600kg/m3），并且从蓄水池面到A点的管长（包括所有局部阻力当量长度）为100m。过渡流和湍流时的摩擦系数可近似用λ＝0.3164/Re0.25计算。管路中水的流量为7.42m3/h。 试求：（1）每公斤水通过泵所获得的净功；（2）A点的压强；（3）U形管压差计的读数R。 一、（20分）

解：（1）（8分）以低位槽水面为1－1’截面，高位槽水面为2-2’截面，列柏努利方程：

We?g?z2?z1??p2?p1?2u2?u12 ???hf1?2 （4分）2截面1－1’处：u1=0，p1=0（表压），z1=0 截面2－2’处：u2=0，p2=0（表压），z2=5m 为计算λ，需首先计算Re： Re=duρ/μ

其中，d=57-3.5×2=50mm=0.05m

u?Vs?4?d27.42/3600?1.05m/s

3.140.0524所以Re=0.05×1.05×1000/10-3=52500>4000， λ＝0.3164/Re0.25=0.3164/525000.25=0.021（2分）

?hf1?2l??leu22501.052???0.021?57.88J/kg

d20.052所以

11

We?9.81?5?57.88?106.93J/kg （2分）

（2）（6分）（2）在A点和高位槽液面间列柏努利方程：

22uAp2u2gzA???gz2????hfA?2 （2分）

?2?2pA因为z2-zA=1.0m，uA=1.05m/s，u2＝0，p2=0（表压），

?h所以

fA?2l??leu2250?1001.052???0.021?34.73J/kg (2分)

d20.0522????Pa（表压）（2分） uA1.052??pA???g?z??h?1000?9.81?1.0??34.73??43988.75?fA?2????22????（3）（6分）根据静力学基本方程：

pA??g?h?R??po??HggR （4分）

因为pA=4.40×104Pa，ρ＝1000kg/m3，h=1.5m，ρHg=13600kg/m3，po=0(表压)，所以

pA??gh4.40?104?1000?9.81?1.5R???0.475m （2分）

?13600?1000??9.81??Hg???g二、（20分）

解：（1）（8分）从已知条件看，不能从冷热流体的热量衡算中求出t2，可考虑联合热量衡算方程和传热速率方程来求取t2。

联立冷流体的热量衡算方程和传热速率方程：

Q?Wccpc?t2?t1??KS?tm （2分）

因

?tm??T?t1???T?t2??lnT?t1T?t2t2?t1 T?t1lnT?t2所以

Wccpc?t2?t1??KSt2?t1 T?t1lnT?t2整理上式得：

ln则

T?t1KS

?T?t2WccpcT?t1?eT?t2其中：

KSWccpc （2分）

11 W/(m2.℃)

K???745.7611do1125???o?idi1.1?104100020S=πdoLn=3.14×0.025×3×32=7.536m2 WCCpc=12500/3600×4.18×103=14513.9W/℃

12