夏毅復(fù)習計算題

1、書上習題14040.用離心泵將水由水槽送至水洗塔內(nèi)。水槽敞口。塔內(nèi)表壓為0.85at。水槽水面至塔內(nèi)水出口處垂直高度差22m已知水流量為42.5m3/h,泵對水作的有效功為321.5J/kg，管路總長110m（包括局部阻力當量管長）,管子內(nèi)徑100mm試計算摩擦系數(shù)入值。解：如圖，作11、2-2截面，取11為零截面。在1-1與2-2（管外側(cè)）問列柏努利方程：U1&0,U2=0,P1(表)=0gz1+u：/2+p1/P+W=gz2+u22/2+p2/P+£hfzi=0,Z2=22m,P2=0.85at=0.859.81104=8.34104Pa管內(nèi)流速u=%=42.5/(云0.

2、123600)=1.50m/s.W=gz2+p2/+Ehf即321.5=9.8122+8.34104/103+三hfZhf=22.28J/kgZhf=-leu2/2=1101.502/2=22.28d01=0.0180答：摩擦系數(shù)入值為0.0180。j01b10048（題目）（題分：10）用離心泵將水由水槽送至水洗塔中，水洗塔內(nèi)的表壓為9.807x104Pa,水槽液面恒定，其上方通大氣，水槽液面與輸送管出口端的垂直距離為20m,在某送液量下，泵對水作的功為317.7J/kg，管內(nèi)摩擦系數(shù)為0.018,吸入和壓出管路總長為110m（包括管件及入口的當量長度，但不包括出口的當量長度）。輸送管尺寸為

3、力108X4mm水的密度為1000kg/m3。求輸水量為多少nVh。2j01b10048（答案）解：如圖，作11、2-2截面，取11為零截面。在1-1與22（管內(nèi)側(cè)）問列柏努利方程：gz1+U12/2+p1/：?+W=gz2+U22/2+p2/"+EhfZ1=0,Z2=20m,U1&0,p1（表）=0,We=317.7J/kgW=gzz+p2（表）/P+U2/2+Thf,2三hfLLeU2Ad2即317.7=9.8120+9.807104/1000+（1+0.018110/0.10）u22/2U2=1.50m/s.,:.2.V=u2d4d=108-24=100mm=0.1mV

4、=1.50（二/4）（0.10）2=1.1810-2m3/s=42.5m3/h答：輸水量為42.5m3/hj01a10054（題目）（題分：10）密度為1200kg/m3的鹽水，以25m3/h的流量流過內(nèi)徑為75mm的無縫鋼管，用泵由低位槽輸至高位槽。兩槽皆敞口，兩液面高度差為25昨鋼管總長120m,局部阻力為鋼管直管阻力的25%。設(shè)摩擦系數(shù)Z=0.03，泵的效率Y=0.6,求泵的軸功率。解:如圖，作11、2-2截面，取11為零截面。在1-1與22（管外側(cè)）問列柏努利方程：gz1+U12/2+pi/"+W=gz2+U22/2+p2/ZhfZ1=0,z2=25m,U1出0,U2=0（管

5、外側(cè)），p（表）=p2（表）=0,W=gz2+Ihf,管內(nèi)流速u=一七=25=1.572m/s,二2二2一d236000.075244三hf2LLeU=/u*d2一一一212012002515722=319.41J/kg2W=gz2+Ihf=259.81+0.03尺乂0.075HeWe_319.41g9.81=32.56mNe=HeV祐=32.56212009.81=2661.6W3600則Na=Ne/=2661.6/0.6=4.436103W=4.436kW答：泵的軸功率為4.436kW。j02d10068（題目）（題分：10）以離心泵、往復(fù)泵各一臺并聯(lián)操作輸水。兩泵“合成的”性能為：He=

6、60.60.00156（qv-20）2,qv指總流量。閥全開時管路特性為：He'=45+Kqv2,（二式中：H&He'-mH2O,qv-L/s）。試驗中停開往復(fù)泵，僅離心泵操作，閥全開時流量為51.6L/S。試求管路特性方程He'=H0+Kqv2中的K直。解：依題意知，往復(fù)泵流量為20L/s,2離心泵單獨操作的性能為：He=60.60.00156qv離心泵單獨操作時的工作點：He=He',qv=51.6L/s即60.60.00156X51.62=45+KX51.62K=0.0043m/(L/s)2答：管路特性方程He'=H0+Kqv2中的K值為0

7、.0043m/(L/s)j02d15142（題目）（題分：15）一生產(chǎn)系統(tǒng)用離心泵來輸送水，已知閥門全開時管路性能曲線為K=45+0.0043qv式中H為需要泵提供的揚程m柱，qv為流量l/s,而離心泵性能曲線為H=60.6-0.00156qv,H-m水柱,qv-|/s、.、一一-3（1）求閥門全開時的水流量為多少m/h?（2）如生產(chǎn)要求輸水量提高8%,現(xiàn)有一輸送能力為qv=72m3/h的往復(fù)泵，有人建議將往復(fù)泵和離心泵并聯(lián)使用，這一方案是否可行？j02d15142(答案)45+0.0043qv=60.6-0.00156qv0.00586qv=15.6qv=51.61l/s=185.76m3/

8、h離心泵與往復(fù)泵的性能曲線示意如下：泵聯(lián)合體性能曲線為H'-qv'線如下圖所示，由并聯(lián)的性質(zhì)可知H'=H1,H2'=H2,而qv1'=qv1+qv往，qv2'=qv2+qv往，以H=H',qv=Q=qv'-qv往；代入H=60.6-0.00156Q2中H'=60.6-0.00156(qv'-qv往)2考慮到qv往=72m3/h=20l/s得泵聯(lián)合體性能曲線方程：H'=60.6-0.00156(qv'-20)2;qv增大8%,即qv'=51.6X1.08=55.73L/s需要的揚程為:He=4

9、5+0.0043(55.73)2=58.35m而聯(lián)合體能提供的揚程為:H'=60.6-0.00156(55.73-20)2=58.6m-H'>He故此方案可行。離心泵性能曲戚QJQ往泵聯(lián)合體性能曲線。往往夏泵性能曲線H【IkH3H。j03a10018(題目)(題分：10)用某葉濾機恒壓過濾鈦白水懸浮液？濾葉每側(cè)過濾面積為(0.81)2n2,共10只濾葉測得：過濾10min得濾液1.31m3;再過濾10min共得濾液1.905m3?已知濾餅與濾液體積比n=0.1?試問:(1)過濾至濾餅厚為21mniP停止，過濾時間是多少？?以每小時得的濾餅體積計？(2)若濾餅洗滌與輔助時間

10、共45min,其生產(chǎn)能力是多少解：(1).V2+2VVe=KA2T由題意得1.312+2x1.31Ve=KA2x10(a)(b)31.9052+2X1.905Ve=KA2X20(a)?(b)聯(lián)立，解得KA2=0.2076m3/min,Ve=0.1374m又A=10X2X0.812=13.12m2過濾終了時，共得濾液量Ve=13.12X0.021/0.1-3=2.755m由2.7552+2X2.755乂0.1374=0.2076季，.二季=40.2min(2)生產(chǎn)能力=nVe/(菲+鐘珂=0.1X2.755/(40.2+45)=0.194m3濾餅/h答：j03a10019(題目)(題分：10)用

11、某板框壓濾機恒壓過濾鈦白水懸浮液？框空的邊長810mm此方形)，框厚42mm共10個框，測得：過濾10min得濾液1.31m3;再過濾10min共得濾液1.905m3已知濾餅與濾液體積比n=0.1?試問:(1)至濾餅充滿濾框時停止過濾，過濾時間是多少？(2)若濾餅洗滌與輔助時間共45min，其生產(chǎn)能力是多少？以每小時得的濾餅體積計解：(1).寸+2VVe=KA2t由題意得1.312+2x1.31Ve=KA2x10(a)1.9052+2X1.905Ve=KA2X20(b)(a)?(b)聯(lián)立，解得KA2=0.2076m3/min,Ve=0.1374m3又A=10X2X0.812=13.12m2過濾

12、終了時，共得濾液量Ve=0.812X0.042/0.1-3由2.7552+2(2)生產(chǎn)能力=0.1=2.755mX2.755X0.1374=0.2076te,a季=40.2min3/h(濾餅)=nVe/(,e+,w+.r)X2.755/(40.2+45)=0.194mj03b10065一小型板框壓濾機有框10塊，長寬各為0.2m,在1.96x105pa(表壓)下作恒壓過濾共二小時濾框充滿共得濾液160L,每次洗滌與裝卸時間為1hr,若介質(zhì)阻力可忽略不計，求：過濾常數(shù)K,洗滌速率m3/hr。(2)若表壓增加一倍，其他條件不變，此時生產(chǎn)能力為若干？m3濾液/hr。解：(1)P=2atA=0.2X0

13、.2刈0X2m2=0.8m2V2=KA!t；q=V/A=0.160/0.8=0.2m3/m2q2=K".K=0.22/2=0.02m2/h洗滌速率(dq/d0)w=(1/4)(K/(2q)=0.02/(4X2X0.2)=0.0125m3/m2.s當P增加一倍時,K'=2K5分0.22=K't't'=(0.2X0.2)/(2X0.02)=1h故生產(chǎn)能力為0.16/(1+1)=0.08m3/hj03b10074(題目)(題分：10)一臺BMY1網(wǎng)板框過濾機，過濾面積為10nf，過濾操作壓差為2.5X105pa，過濾15分鐘后得濾液量2.5m3(濾餅為不可壓

14、縮，介質(zhì)阻力不計)。試問：(1)若該機生產(chǎn)能力為4m3/h，計算洗滌，卸料等輔助時間為若干？(2)若操作壓差改為1.5x105pa,過濾時間和輔助時間仍不變，則生產(chǎn)能力將變?yōu)槎嗌?？解?1)Q=V/(c+cd+t8.Q=2.5/(15/60+tc+t榆5分tc+twf0.375hr=22.5min(2)V2=KA22.52=KX102X0.255分.K=0.25m2/hK'/K=P'/?.K'=1.5/2.5X0.25=0.15m2/hr(V')2=K'A2t'(V')2=0.15XI02X0.25V'=1.936m3Q'

15、=1.936/(0.25+0.375)=3.90m3/hr在內(nèi)管為4180X10mm勺套管換熱器中，將流量為3500kg/h的某液態(tài)燒從100C冷卻到60C,其平均比熱Cp=2.38kJ/kgC，環(huán)隙走冷卻水，其進出口溫度分別為40C和50C，平均比熱Cp=4.174kJ/kgC基于傳熱外面積的總傳熱系數(shù)K=2000w/(m2.C),且保持不變。設(shè)熱損失可以忽略。試求：(1) 冷卻水用量；計算兩流體為逆流和并流情況下的平均溫差及管長。解： 冷卻水用量：WCp1(T1-T2)=W2Cp2(t2-t1)3500X2.38X(100-60)=qmX4.174X(50-40)W2=7982kg/htm

16、逆=(50-20)/ln(50/20)=32.74°Ctm并=(60-10)/ln(60/10)=27.91°CQ=KMtmQ=WCp1(T1-T2)=35002.38(100-60)=3.332105KJ/hA逆=333200X103/(2000X32.74X3600)=1.41m23.14X0.18Xl=1.41-l=2.5m3A并=333200X10/(2000X27.93X3600)%d0l=1.41=1.66m3.14X0.18Xl=1.66.l=2.94m答：j05b15080(題目)(題分：15)在一套管換熱器中用水逆流冷卻某種溶液，溶液量為1.4kg/s,比

17、熱為2KJ/KgC,走內(nèi)管(規(guī)格為力25X2.5mm),從150C冷卻到100C。冷卻水走套管環(huán)隙，從25C升溫至60C，水的比熱為4.18KJ/KgC。已知溶液一側(cè)的對流傳熱系數(shù)為1160W/m°C,冷卻水一側(cè)的對流傳熱系數(shù)為930W/R2C,忽略管壁和污垢的熱阻及熱損失，求以傳熱外表面積為基準的總傳熱系數(shù)K和冷卻水的用量(kg/h)。1. 計算內(nèi)管的外表面積和管長。解：溶液放熱Q=W1Cp1(T1-T2)=1.4X2X103X(150-100)=1.4X105W-31/K°=d°/(aidi)+1/a°=0.025/(1160>0.02)+1/

18、930=2.15刈02-K°=464W/mC冷卻水用量W=Q/Cp2(t2-t1)=1.4X105/4180(60-25)=0.957Kg/s=3445Kg/h(1) tm=(150-60)-(100-25)/ln(150-60)/(100-25)=82.3CA°=Q/(K°tm)=1.4刈05/(464>82.3)=3.67ml=A°/(%d°)=3.67/(%X0.025)=46.7m答：j05b15195(題目)(題分：15)某套管換熱器內(nèi)管為430x3mm銅管，外管為力48X3鋼管，長2m,管間通110C飽和水蒸汽加熱管內(nèi)空氣，使空氣溫度由20C加熱至80C，已知空氣流量為50kg/h,周圍環(huán)境溫度為20C,試求：(1) 空氣側(cè)對流傳熱系數(shù)；套管裸露時的蒸汽用量(kg/h)?？諝獗葻峥扇p=1.005kJ/kg-k換熱器外側(cè)殼壁對周圍空氣的對流傳熱系數(shù)：也T=9.4+0.052(t竹ta),W/m2.C式中:tw-換熱器外殼溫，Cta-周圍空氣的溫度，C飽和蒸汽汽化熱可取r=2232.4kJ/kgj05b15195(答案)也qK=Q/(Aitm)Q=WCp2(t2-t