能源化工管理化工原理課后習題解答

化工原理課后習題解答（夏清、陳常貴主編.化工原理.天津大學出版社,2005.）第一章流體流動1.某設(shè)備上真空表的讀數(shù)為13.3×103Pa,精品文檔放心下載大氣壓強為98.7×103Pa。解：由絕對壓強=大氣壓強–真空度得到：設(shè)備內(nèi)的絕對壓強P絕=98.7×103Pa-13.3×103Pa精品文檔放心下載=8.54×103Pa設(shè)備內(nèi)的表壓強P表=-真空度=-13.3×103Pa感謝閱讀2．在本題附圖所示的儲油罐中盛有密度為960㎏/?的油品，油面高于罐底6.9m，油感謝閱讀面上方為常壓。在罐側(cè)壁的下部有一直徑為760mm的圓孔，其中心距罐底800mm，孔感謝閱讀蓋用14mm的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作應(yīng)力取為39.23×106Pa，感謝閱讀問至少需要幾個螺釘？分析：罐底產(chǎn)生的壓力不能超過螺釘?shù)墓ぷ鲬?yīng)力即P油≤σ螺解：P螺=ρgh×A=960×9.81×(9.6-0.8)×3.14×0.762精品文檔放心下載150.307×103Nσ螺=39.03×103×3.14×0.0142×n感謝閱讀P油≤σ螺得n≥6.23取nmin=7至少需要7個螺釘3UR1=400mm，R2感謝閱讀=50mmU型管與大氣連通的玻感謝閱讀璃管內(nèi)灌入一段水，其高度R3=50mm。試求A﹑B兩處的表壓強。感謝閱讀分析：根據(jù)靜力學基本原則，對于右邊的Ｕ管壓差計，a–a′為等壓面，對于左邊的壓差計，精品文檔放心下載b–b′為另一等壓面，分別列出兩個等壓面處的靜力學基本方程求解。感謝閱讀解：設(shè)空氣的密度為ρg，其他數(shù)據(jù)如圖所示a–a′處PA+ρggh1=ρ水gR3+ρ水銀ɡR2感謝閱讀由于空氣的密度相對于水和水銀來說很小可以忽略不記即：PA=1.0×103×9.81×0.05+13.6×103×9.81×0.05感謝閱讀=7.16×103Pab-b′處PB+ρggh3=PA+ρggh2+ρ水銀gR1感謝閱讀PB=13.6×103×9.81×0.4+7.16×103精品文檔放心下載=6.05×103Pa4.本題附圖為遠距離測量控制裝置，用以測定分相槽內(nèi)煤油和水的兩相界面位置。已知兩感謝閱讀吹氣管出口的距離H=1m，U管壓差計的指示液為水銀，煤油的密度為820Kg／?。試求謝謝閱讀當壓差計讀數(shù)R=68mm時，相界面與油層的吹氣管出口距離ｈ。感謝閱讀分析：解此題應(yīng)選取的合適的截面如圖所示：忽略空氣產(chǎn)生的壓強，本題中1－1′和4－4′謝謝閱讀為等壓面，2－2′和3－31－1′和2－2謝謝閱讀出一個方程組求解解：設(shè)插入油層氣管的管口距油面高Δh在1－1′與2－2′截面之間P1=P2+ρ水銀gR∵P1=P4，P2=P3且P3=ρ煤油gΔh，P4=ρ水g（H-h）+ρ煤油g（Δh+h）謝謝閱讀聯(lián)立這幾個方程得到ρ水銀gR=ρ水g（H-h）+ρ煤油g（Δh+h）-ρ煤油gΔh即精品文檔放心下載ρ水銀gR=ρ水gH+ρ煤油gh-ρ水gh帶入數(shù)據(jù)精品文檔放心下載1.03×103×1-13.6×103×0.068=h(1.0×103-0.82×103)謝謝閱讀ｈ=0.418ｍ5．用本題附圖中串聯(lián)Ｕ管壓差計測量蒸汽鍋爐水面上方的蒸氣壓，Ｕ管壓差計的指示液為謝謝閱讀水銀，兩Ｕ管間的連接管內(nèi)充滿水。以知水銀面與基準面的垂直距離分別為：ｈ1﹦謝謝閱讀2.3m，ｈ2=1.2m,ｈ3=2.5m,ｈ4=1.4m。鍋中水面與基準面之間的垂直距離ｈ5=3m。大精品文檔放心下載氣壓強ｐa=99.3×103ｐａ。試求鍋爐上方水蒸氣的壓強Ｐ。1－1截面，再選取感謝閱讀等壓面，最后根據(jù)靜力學基本原理列出方程，求解解：設(shè)1－1截面處的壓強為Ｐ1對左邊的Ｕ管?。?ａ等壓面，由靜力學基本方程Ｐ0+ρ水g(h5-h4)=Ｐ1+ρ水銀g(h3-h4)代入數(shù)據(jù)精品文檔放心下載Ｐ0+1.0×103×9.81×(3-1.4)=Ｐ1+13.6×103×9.81×(2.5-1.4)謝謝閱讀對右邊的Ｕ管?。?ｂ等壓面，由靜力學基本方程Ｐ1+ρ水g(h3-h2)=ρ水銀g(h1-h2)+ｐａ精品文檔放心下載代入數(shù)據(jù)Ｐ1+1.0×103×9.81×﹙2.5-1.2﹚=13.6×103×9.81×﹙2.3-1.2﹚+99.3×103感謝閱讀解著兩個方程得Ｐ0=3.64×105Pa6.根據(jù)本題附圖所示的微差壓差計的讀數(shù)，計算管路中氣體的表壓強ｐ。壓差計中以油和謝謝閱讀水為指示液，其密度分別為920㎏／ｍ3,998㎏／ｍ3,Ｕ管中油﹑水交接面高度差R=300感謝閱讀ｍｍ，兩擴大室的內(nèi)徑D均為60ｍｍ，Ｕ管內(nèi)徑ｄ為6ｍｍ。當管路內(nèi)氣體壓強等于大感謝閱讀氣壓時，兩擴大室液面平齊。謝謝閱讀出兩個方程，聯(lián)立求解解：由靜力學基本原則，選取1－1‘為等壓面，對于Ｕ管左邊ｐ表+ρ油g(h1+R)=Ｐ1感謝閱讀對于Ｕ管右邊Ｐ2=ρ水gR+ρ油gh2精品文檔放心下載ｐ表=ρ水gR+ρ油gh2-ρ油g(h1+R)謝謝閱讀=ρ水gR-ρ油gR+ρ油g（h2-h1）謝謝閱讀當ｐ表=0時，擴大室液面平齊即π（D/2）2謝謝閱讀（h2-h1）=π（d/2）2Rh2-h1=3mmｐ表=2.57×102Pa7.列管換熱氣的管束由121根φ×2.5mm的鋼管組成?？諝庖?m/s速度在列管內(nèi)流動。精品文檔放心下載空氣在管內(nèi)的平均溫度為50℃﹑壓強為196×103Pa(表壓)，當?shù)卮髿鈮簽?8.7×103Pa謝謝閱讀試求：⑴空氣的質(zhì)量流量；⑵操作條件下，空氣的體積流量；⑶將⑵的計算結(jié)果換算成謝謝閱讀標準狀況下空氣的體積流量。解：空氣的體積流量ＶS=uA=9×π/4×0.022×121=0.342m3/s感謝閱讀質(zhì)量流量ws=ＶSρ=ＶS×(MP)/(RT)謝謝閱讀=0.342×[29×(98.7+196)]/[8.315×323]=1.09㎏/s感謝閱讀換算成標準狀況V1P1/V2P2=T1/T2ＶS2=P1T2/P2T1×ＶS1=(294.7×273)/(101×323)×0.342精品文檔放心下載=0.843m3/s8.高位槽內(nèi)的水面高于地面8m108×4mm的管道中流出，管路出口高于地面2m。感謝閱讀在本題特定條件下，水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按∑ｈf=6.5u2計算，其中u為水在管道的謝謝閱讀流速。試計算：⑴A—A'截面處水的流速；⑵水的流量，以m3/h計。感謝閱讀精品文檔放心下載是高位槽1—1,和出管口2—2,,如圖所示，選取地面為基準面。感謝閱讀解：設(shè)水在水管中的流速為u，在如圖所示的1—1,，2—2,處列柏努力方程感謝閱讀Z1ｇ+0+Ｐ1/ρ=Z2ｇ+ｕ2／2+Ｐ2/ρ+∑ｈf感謝閱讀（Z1-Z2）g=u2/2+6.5u2代入數(shù)據(jù)謝謝閱讀(8-2)×9.81=7u2,u=2.9m/s謝謝閱讀換算成體積流量VS=uA=2.9×π/4×0.12×3600感謝閱讀=82m3/h9.20℃水以2.5m/s的流速流經(jīng)φ38×2.5mm的水平管，此管以錐形管和另一φ53×3m的精品文檔放心下載水平管相連。如本題附圖所示，在錐形管兩側(cè)A、B處各插入一垂直玻璃管以觀察兩截面感謝閱讀的壓強。若水流經(jīng)A﹑B兩截面的能量損失為1.5J/精品文檔放心下載并在本題附圖中畫出兩玻璃管中水面的相對位置。分析:根據(jù)水流過A、B兩截面的體積流量相同和此兩截面處的伯努利方程列等式求解精品文檔放心下載解：設(shè)水流經(jīng)Ａ﹑Ｂ兩截面處的流速分別為uA、uB感謝閱讀uAAA=uBAB∴uB=（AA/AB）uA=（33/47）2×2.5=1.23m/s感謝閱讀在Ａ﹑Ｂ兩截面處列柏努力方程Z1ｇ+ｕ12／2+Ｐ1/ρ=Z2ｇ+ｕ22／2+Ｐ2/ρ+∑ｈ謝謝閱讀f∵Z1=Z2∴（Ｐ1-Ｐ2）/ρ=∑ｈf+（ｕ12-ｕ22）／2感謝閱讀g（h1-h2）=1.5+(1.232-2.52)/2感謝閱讀h1-h2=0.0882m=88.2mm精品文檔放心下載即兩玻璃管的水面差為88.2mm10.用離心泵把20℃的水從貯槽送至水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定，各部分相對位置如本精品文檔放心下載76×2.5mm24.66感謝閱讀×103Pa,水流經(jīng)吸入管與排處管（不包括噴頭）的能量損失可分別按∑ｈf,1=2u2，∑hf,2=10u2謝謝閱讀u為吸入或排出管的流速ｍ/s。排水管與噴頭連接處的壓強為精品文檔放心下載98.07×103Pa分析：此題考察的是運用柏努力方程求算管路系統(tǒng)所要求的有效功率把整個系統(tǒng)分成兩部分來處理，謝謝閱讀從槽面到真空表段的吸入管和從真空表到排出口段的排出管，在兩段分別列柏努力方程。精品文檔放心下載解：總能量損失∑hf=∑hf+，1∑hf，2u1=u2=u=2u2+10u2=12u2在截面與真空表處取截面作方程：z0g+u02/2+P0/ρ精品文檔放心下載=z1g+u2/2+P1/ρ+∑hf，1（P0-P1）/ρ=z1g+u2/2+∑hf，1∴u=2m/s精品文檔放心下載∴ws=uAρ=7.9kg/s在真空表與排水管-噴頭連接處取截面z1g+u2/2+P1/ρ謝謝閱讀+We=z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf，2∴We=z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf，2—（z1g+u2/2+P1/ρ）精品文檔放心下載=12.5×9.81+（98.07+24.66）/998.2×103+10×22精品文檔放心下載=285.97J/kgNe=Wews=285.97×7.9=2.26kw感謝閱讀11.本題附圖所示的貯槽內(nèi)徑D為2d0為33mm謝謝閱讀充，其液面高度h0為2m精品文檔放心下載可按∑hf=20u2公式來計算，式中u為液體在管內(nèi)的流速m／s。試求當槽內(nèi)液面下降1m所感謝閱讀需的時間。分析：此題看似一個普通的解柏努力方程的題，分析題中槽內(nèi)無液體補充，則管內(nèi)流速并不感謝閱讀是一個定值而是一個關(guān)于液面高度的函數(shù)，抓住槽內(nèi)和管內(nèi)的體積流量相等列出一個微分方感謝閱讀程，積分求解。解：在槽面處和出口管處取截面1-1，2-2列柏努力方程感謝閱讀h1g=u2/2+∑hf=u2/2+20u2∴u=(0.48h)1/2=0.7h1/2槽面下降dh，管內(nèi)流出uA2dt的液體∴Adh=uA2dt=0.7h1/2A2dt∴dt=A1dh/（A20.7h1/2）對上式積分：t=1.⒏h12.1100kg／m336m3謝謝閱讀的直徑相同，鹽水由A流經(jīng)兩個換熱器而至B的能量損失為98.1J／kg，由B流至A的能謝謝閱讀量損失為49J／kg，試求：（170%時，泵的抽功率為若干kw？（2A謝謝閱讀處的壓強表讀數(shù)為245.2×103Pa時，B處的壓強表讀數(shù)為若干Pa？精品文檔放心下載分析：本題是一個循環(huán)系統(tǒng)，鹽水由A經(jīng)兩個換熱器被冷卻后又回到A繼續(xù)被冷卻，很明感謝閱讀顯可以在A-換熱器-B和B-A兩段列柏努利方程求解。精品文檔放心下載解：（1）由A到B截面處作柏努利方程0+uA2/2+PA/ρ1=ZBg+uB2／2+PB／ρ+9.81感謝閱讀管徑相同得uA=uB∴（PA-PB）/ρ=ZBg+9.81精品文檔放心下載由B到A段，在截面處作柏努力方程BZBg+uB2／精品文檔放心下載2+PB/ρ+We=0+uA2+PA/ρ+49∴We=（PA-PB）/ρ-ZBg+49=98.1+49=147.1J/kg謝謝閱讀∴WS=VSρ=36/3600×1100=11kg/s感謝閱讀Ne=We×WS=147.1×11=1618.1w感謝閱讀泵的抽功率N=Ne/76%=2311.57W=2.31kw謝謝閱讀（2）由第一個方程得（PA-PB）/ρ=ZBg+9.81得感謝閱讀PB=PA-ρ（ZBg+9.81）=245.2×103-1100×(7×9.81+98.1)精品文檔放心下載=6.2×104Pa13.用壓縮空氣將密度為1100kg/m3感謝閱讀管路直徑均為ф60×3.5mm，其他尺寸見本題附圖。各管段的能量損失為∑ｈf，AB=∑ｈf，感謝閱讀CD=u2fBC=1.18u2R1=45mmh=200mm謝謝閱讀（1）壓縮空氣的壓強P1為若干？（2）U管差壓計讀數(shù)R2為多少？精品文檔放心下載解：對上下兩槽取截面列柏努力方程0+0+P1/ρ=Zg+0+P2/ρ+∑ｈf∴P1=Zgρ+0+P2+ρ∑ｈf=10×9.81×1100+1100（2u2+1.18u2）感謝閱讀=107.91×103+3498u2在壓強管的B，C處去取截面，由流體靜力學方程得PB+ρg（x+R1）=Pc+ρg（hBC+x）+ρ水銀R1g感謝閱讀PB+1100×9.81×（0.045+x）=Pc+1100×9.81×（5+x）+13.6×103×9.81×0.045精品文檔放心下載PB-PC=5.95×104Pa在B，C處取截面列柏努力方程0+uB2/2+PB/ρ=Zg+uc2/2+PC/ρ+∑ｈf，BC謝謝閱讀∵管徑不變，∴ub=ucPB-PC=ρ（Zg+∑ｈf，BC）=1100×（1.18u2+5×9.81）=5.95×104Pa感謝閱讀u=4.27m/s壓縮槽內(nèi)表壓P1=1.23×105Pa（2）在B，D處取截面作柏努力方程0+u2/2+PB/ρ=Zg+0+0+∑ｈf，BC+∑ｈf，CD謝謝閱讀PB=（7×9.81+1.18u2+u2-0.5u2）×1100=8.35×104Pa精品文檔放心下載PB-ρgh=ρ水銀R2g8.35×104-1100×9.81×0.2=13.6×103×9.81×R2精品文檔放心下載R2=609.7mm14.在實驗室中,用玻璃管輸送20℃的70%醋酸.管內(nèi)徑為1.5cm,流量為10kg/min,用SI和精品文檔放心下載物理單位各算一次雷諾準數(shù),并指出流型。解：查20℃，70％的醋酸的密度ρ=1049Kg/m3,粘度μ=2.6mPa·s精品文檔放心下載用SI單位計算：d=1.5×10-2m,u=WS/(ρA)=0.9m/s感謝閱讀∴Re=duρ/μ=(1.5×10-2×0.9×1049)/(2.6×103)謝謝閱讀=5.45×103用物理單位計算：ρ=1.049g/cm3,u=WS/(ρA)=90cm/s,d=1.5cm謝謝閱讀μ=2.6×10-3Pa?S=2.6×10-3kg/(s?m)=2.6×10-2g/s?cm-1感謝閱讀∴Re=duρ/μ=(1.5×90×1.049)/(2.6×10-2)謝謝閱讀=5.45×103∵5.45×103>4000∴此流體屬于湍流型15.在本題附圖所示的實驗裝置中，于異徑水平管段兩截面間連一倒置U謝謝閱讀兩截面的壓強差。當水的流量為10800kg/h時，U管壓差計讀數(shù)R為100mm，粗細管的精品文檔放心下載直徑分別為Ф60×3.5mm與Ф45×3.5mm。計算：（1）1kg水流經(jīng)兩截面間的能量損失。感謝閱讀（2）與該能量損失相當?shù)膲簭娊禐槿舾蒔a？解：（1）先計算A，B兩處的流速：uA=ws/ρsA=295m/s，uB=ws/ρsB謝謝閱讀在A，B截面處作柏努力方程：zAg+uA2/2+PA/ρ=zBg+uB2/2+PB/ρ+∑hf感謝閱讀∴1kg水流經(jīng)A，B的能量損失：∑hf=（uA2-uB2）/2+（PA-PB）/ρ=（uA2-uB2）/2+ρgR/ρ=4.41J/kg精品文檔放心下載（2）.壓強降與能量損失之間滿足：∑hf=ΔP/ρ∴ΔP=ρ∑hf=4.41×103感謝閱讀16.密度為850kg/m3，粘度為8×10-3Pa·s的液體在內(nèi)徑為14mm的鋼管內(nèi)流動，溶液的謝謝閱讀流速為1m/s。試計算：（12謝謝閱讀3147×103Pa，液體流經(jīng)多長的管精品文檔放心下載子其壓強才下降到127.5×103Pa？解：（1）Re=duρ/μ=（14×10-3×1×850）/（8×10-3）=1.49×103>2000∴此流體屬于滯流型（2）由于滯流行流體流速沿管徑按拋物線分布，令管徑和流速滿足感謝閱讀y2=-2p（u-um）當ｕ=0時,y2=r2=2pum∴p=r2/2=d2/8感謝閱讀當ｕ=ｕ平均=0.5ｕmax=0.5m/s時,y2=-2p（0.5-1）=d2/8=0.125d2∴即與管軸的距離r=4.95×10-3m(3)在147×103和127.5×103兩壓強面處列伯努利方程謝謝閱讀u12/2+PA/ρ+Z1g=u22/2+PB/ρ+Z2g+∑ｈf謝謝閱讀∵u1=u2,Z1=Z2∴PA/ρ=PB/ρ+∑ｈf損失能量ｈf=（PA-PB）/ρ=（147×103-127.5×103）/850精品文檔放心下載=22.94∵流體屬于滯流型∴摩擦系數(shù)與雷若準數(shù)之間滿足λ=64/Re又∵ｈf=λ×（ι/d）×0.5u2∴ι=14.95m∵輸送管為水平管，∴管長即為管子的當量長度即：管長為14.95m17.流體通過圓管湍流動時，管截面的速度分布可按下面經(jīng)驗公式來表示：ur=umax（y/R）感謝閱讀1/7，式中y為某點與壁面的距離，及y=R—r。試求起平均速度u與最大速度umax的比值。感謝閱讀分析：平均速度u為總流量與截面積的商，而總流量又可以看作是速度是ur的流體流過精品文檔放心下載2πrdr的面積的疊加即：V=∫0Rur×2πrdr感謝閱讀解：平均速度u=V/A=∫0Rur×2πrdr/（πR2）謝謝閱讀=∫0Rumax（y/R）1/7×2πrdr/（πR2）感謝閱讀=2umax/R15/7∫0R（R–r）1/7rdr感謝閱讀=0.82umaxu/umax=0.8218.一定量的液體在圓形直管內(nèi)做滯流流動。若管長及液體物性不變，而管徑減至原有的感謝閱讀1/2，問因流動阻力而產(chǎn)生的能量損失為原來的若干倍？感謝閱讀解：∵管徑減少后流量不變∴u1A1=u2A2而r1=r2∴A1=4A2∴u2=4u由能量損失計算公式∑ｈf=λ?（ι/d）×（1/2u2）得感謝閱讀∑ｈf，1=λ?（ι/d）×（1/2u12）∑ｈf，2=λ?（ι/d）×（1/2u22）=λ?（ι/d）×8（u1）2謝謝閱讀=16∑ｈf，1∴hf2=16hf119.內(nèi)截面為1000mm×1200mm的矩形煙囪的高度為30A1m。平均分子量為感謝閱讀30kg/kmol，平均溫度為400℃的煙道氣自下而上流動。煙囪下端維持49Pa的真空度。在感謝閱讀煙囪高度范圍內(nèi)大氣的密度可視為定值，大氣溫度為20℃，地面處的大氣壓強為101.33×謝謝閱讀103Pa。流體經(jīng)煙囪時的摩擦系數(shù)可取為0.05，試求煙道氣的流量為若干kg/h？謝謝閱讀解：煙囪的水力半徑rН=A/п=(1×1.2)/2(1+1.2)=0.273m謝謝閱讀當量直徑de=4rН=1.109m流體流經(jīng)煙囪損失的能量∑ｈf=λ?（ι/de）·u2/2=0.05×(30/1.109)×u2/2=0.687u2空氣的密度ρ空氣=PM/RT=1.21Kg/m3謝謝閱讀煙囪的上表面壓強(表壓)P上=-ρ空氣gh=1.21×9.81×30謝謝閱讀=-355.02Pa煙囪的下表面壓強(表壓)P下=-49Pa煙囪內(nèi)的平均壓強P=(P上+P下)/2+P0=101128Pa感謝閱讀由ρ=PM/RT可以得到煙囪氣體的密度ρ=（30×10-3×101128）/（8.314×673）謝謝閱讀=0.5422Kg/m3在煙囪上下表面列伯努利方程P上/ρ=P下/ρ+Zg+∑ｈf∴∑ｈf=(P上-P下)/ρ–Zg=(-49+355.02)/0.5422–30×9.81感謝閱讀=268.25=0.687u2流體流速u=19.76m/s質(zhì)量流量ωs=uAρ=19.76×1×1.2×0.5422謝謝閱讀=4.63×104Kg/h20.每小時將2×103kg的溶液用泵從反應(yīng)器輸送到高位槽。反應(yīng)器液面上方保持26.7×103感謝閱讀Pa的真空讀，高位槽液面上方為大氣壓強。管道為的鋼管，總長為50m精品文檔放心下載開的閘閥，一個孔板流量計（局部阻力系數(shù)為45個標準彎頭。反應(yīng)器內(nèi)液面與管路出謝謝閱讀口的距離為15m。若泵效率為0.7，求泵的軸功率。精品文檔放心下載解：流體的質(zhì)量流速ωs=2×104/3600=5.56kg/s謝謝閱讀流速u=ωs/(Aρ)=1.43m/s雷偌準數(shù)Re=duρ/μ=165199>4000謝謝閱讀查本書附圖1-29得5個標準彎頭的當量長度:5×2.1=10.5m謝謝閱讀2個全開閥的當量長度:2×0.45=0.9m精品文檔放心下載∴局部阻力當量長度∑ιe=10.5+0.9=11.4m謝謝閱讀假定1/λ1/2=2lg(d/ε)+1.14=2lg(68/0.3)+1.14謝謝閱讀∴λ=0.029檢驗d/(ε×Re×λ1/2)=0.008>0.005感謝閱讀∴符合假定即λ=0.029∴全流程阻力損失∑ｈ=λ×(ι+∑ιe)/d×u2/2+ζ×u2/2精品文檔放心下載=[0.029×(50+11.4)/(68×103)+4]×1.432/2謝謝閱讀=30.863J/Kg在反應(yīng)槽和高位槽液面列伯努利方程得P1/ρ+We=Zg+P2/ρ+∑ｈWe=Zg+(P1-P2)/ρ+∑ｈ=15×9.81+26.7×103/1073+30.863精品文檔放心下載=202.9J/Kg有效功率Ne=We×ωs=202.9×5.56=1.128×103感謝閱讀軸功率N=Ne/η=1.128×103/0.7=1.61×103W感謝閱讀=1.61KW21.從設(shè)備送出的廢氣中有少量可溶物質(zhì)，在放空之前令其通過一個洗滌器，以回收這些精品文檔放心下載物質(zhì)進行綜合利用，并避免環(huán)境污染。氣體流量為3600m3/h，其物理性質(zhì)與50℃的空感謝閱讀氣基本相同。如本題附圖所示，氣體進入鼓風機前的管路上安裝有指示液為水的U管壓差精品文檔放心下載30mm250mm精品文檔放心下載之和為50m，放空機與鼓風機進口的垂直距離為20m，已估計氣體通過塔內(nèi)填料層的壓強精品文檔放心下載降為1.96×103Pa。管壁的絕對粗糙度可取0.15mm，大氣壓強為101.33×103。求鼓風機精品文檔放心下載的有效功率。解：查表得該氣體的有關(guān)物性常數(shù)ρ=1.093,μ=1.96×10-5Pa·s精品文檔放心下載氣體流速u=3600/(3600×4/π×0.252)=20.38m/s謝謝閱讀質(zhì)量流量ωs=uAs=20.38×4/π×0.252×1.093謝謝閱讀=1.093Kg/s流體流動的雷偌準數(shù)Re=duρ/μ=2.84×105為湍流型精品文檔放心下載所有當量長度之和ι總=ι+Σιe=50mε取0.15時ε/d=0.15/250=0.0006查表得λ=0.0189精品文檔放心下載所有能量損失包括出口,入口和管道能量損失即:∑ｈ=0.5×u2/2+1×u2/2+(0.0189×50/0.25)·u2/2謝謝閱讀=1100.66在1-1﹑2-2兩截面處列伯努利方程u2/2+P1/ρ+We=Zg+u2/2+P2/ρ+∑ｈ謝謝閱讀We=Zg+(P2-P1)/ρ+∑ｈ而1-1﹑2-2兩截面處的壓強差P2-P1=P2-ρ水gh=1.96×103-103×9.81×31×103感謝閱讀=1665.7Pa∴We=2820.83W/Kg泵的有效功率Ne=We×ωs=3083.2W=3.08KW精品文檔放心下載22.100mm的鋼質(zhì)放水管相連，謝謝閱讀15m處安有以水銀為指示液的U感謝閱讀管道相連，另一臂通大氣。壓差計連接管內(nèi)充滿了水，測壓點與管路出口端之間的長度為感謝閱讀20m。（1）.當閘閥關(guān)閉時，測得R=600mm，h=1500mm；當閘閥部分開啟時，測的感謝閱讀R=400mm，h=1400mm。摩擦系數(shù)可取0.025，管路入口處的局部阻力系數(shù)為0.5。問每謝謝閱讀小時從管中水流出若干立方米。（2）.當閘閥全開時，U管壓差計測壓處的靜壓強為若干（Pale/d精品文檔放心下載≈15，摩擦系數(shù)仍取0.025。解:⑴根據(jù)流體靜力學基本方程,設(shè)槽面到管道的高度為x謝謝閱讀ρ水g(h+x)=ρ水銀gR103×(1.5+x)=13.6×103×0.6精品文檔放心下載x=6.6m部分開啟時截面處的壓強P1=ρ水銀gR-ρ水gh=39.63感謝閱讀×103Pa在槽面處和1-1截面處列伯努利方程Zg+0+0=0+u2/2+P1/ρ+∑ｈ精品文檔放心下載而∑ｈ=［λ(ι+Σιe)/d+ζ］·u2/2謝謝閱讀=2.125u2∴6.6×9.81=u2/2+39.63+2.125u2感謝閱讀u=3.09/s體積流量ωs=uAρ=3.09×π/4×(0.1)2×3600=感謝閱讀87.41m3/h⑵閘閥全開時取2-2,3-3截面列伯努利方程謝謝閱讀Zg=u2/2+0.5u2/2+0.025×(15+ι/d)u2/2感謝閱讀u=3.47m/s取1-1﹑3-3截面列伯努利方程P1'/ρ=u2/2+0.025×(15+ι'/d)u2/2精品文檔放心下載∴P1'=3.7×104Pa23.10℃的水以500L/min的流量流過一根長為300m的水平管，管壁的絕對粗糙度為精品文檔放心下載0.05。有6m的壓頭可供克服流動阻力，試求管徑的最小尺寸。精品文檔放心下載解:查表得10℃時的水的密度ρ=999.7Kg/m3μ=130.77×10-5Pa·s感謝閱讀u=Vs/A=10.85×10-3/d2∵∑ｈf=6×9.81=58.86J/Kg感謝閱讀∑ｈf=(λ·ι/d)u2/2=λ·150u2/d精品文檔放心下載假設(shè)為滯流λ=64/Re=64μ/duρ∵Hfg≥∑ｈf∴d≤1.5×10-3檢驗得Re=7051.22>2000∴不符合假設(shè)∴為湍流假設(shè)Re=9.7×104即duρ/μ=9.7×104謝謝閱讀∴d=8.34×10-2m則ε/d=0.0006查表得λ=0.021要使∑ｈf≤Hfg成立則λ·150u2/d≤58.86d≥1.82×10-2m24.某油品的密度為800kg/m3，粘度為41cP，由附圖所示的A槽送至B槽，A槽的液面精品文檔放心下載比B槽的液面高出1.5m89×3.5mm感謝閱讀略。試求：（1）油的流量（m3/h2）若調(diào)節(jié)閥門的開度，使油的流量減少20%，此精品文檔放心下載時閥門的當量長度為若干m？解：⑴在兩槽面處取截面列伯努利方程u2/2+Zg+P1/ρ=u2/2+P2/ρ+∑ｈf精品文檔放心下載∵P1=P2Zg=∑ｈf=λ·(ι/d)·u2/21.5×9.81=λ?(50/82×10-3)·u2/2①感謝閱讀假設(shè)流體流動為滯流,則摩擦阻力系數(shù)λ=64/Re=64μ/duρ②聯(lián)立①②兩式得到u=1.2m/s核算Re=duρ/μ=1920<2000假設(shè)成立感謝閱讀油的體積流量ωs=uA=1.2×π/4(82×103)2×3600感謝閱讀=22.8m3/h⑵調(diào)節(jié)閥門后的體積流量ωs'=22.8×(1-20％)=18.24m3/h感謝閱讀調(diào)節(jié)閥門后的速度u=0.96m/s同理由上述兩式1.5×9.81=λ?(ι/82×10-3)·0.962/2謝謝閱讀λ=64/Re=64μ/duρ可以得到ι=62.8m感謝閱讀∴閥門的當量長度ιe=ι-50=12.8m25.精品文檔放心下載5m感謝閱讀管內(nèi)徑為200mm。通過田料層的能量損失可分別折算為5u12與4u22，式中u為氣體在謝謝閱讀管內(nèi)的流速m/s，氣體在支管內(nèi)流動的摩擦系數(shù)為0.02。管路的氣體總流量為0.3m3/s。精品文檔放心下載試求：（1）兩閥全開時，兩塔的通氣量；（2）附圖中AB的能量損失。感謝閱讀分析：并聯(lián)兩管路的能量損失相等，且各等于管路總的能量損失,各個管路的能量損失由兩精品文檔放心下載感謝閱讀f=λ·(ι＋∑ιe/d)·u2/2＋ｈf填而且并聯(lián)管路氣體總流量為個支路之和,即Vs=Vs1+Vs2感謝閱讀解：⑴兩閥全開時，兩塔的通氣量由本書附圖１－２９查得d=200mm時閥線的當量長度ιe=150m精品文檔放心下載∑ｈf1=λ·(ι1＋∑ιe1/d)·u12/2+5u12謝謝閱讀=0.02×(50+150)/0.2·u12/2+5u12精品文檔放心下載∑ｈf2=λ·(ι2＋∑ιe2/d)·u22/2+4u12精品文檔放心下載=0.02×(50+150)/0.2·u22/2+4u12感謝閱讀∵∑ｈf1=∑ｈf2∴u12/u22=11.75/12.75即u1=0.96u2精品文檔放心下載又∵Vs=Vs1+Vs2=u1A1+u2A2,A1=A2=(0.2)2π/4=0.01π精品文檔放心下載=(0.96u2+u2)?0.01π=0.3∴u2=4.875m/su1A=4.68m/s感謝閱讀即兩塔的通氣量分別為Vs1=0.147m3/s,Vs12=0.153m3/s精品文檔放心下載⑵總的能量損失∑ｈf=∑ｈf1=∑ｈf2=0.02×155/0.2·u12/2+5u12感謝閱讀=12.5u12=279.25J/Kg26.用離心泵將20℃水經(jīng)總管分別送至A，B容器內(nèi)，總管流量為89m/h3，總管直徑為謝謝閱讀ф127×5mm。原出口壓強為1.93×105Pa，容器B內(nèi)水面上方表壓為1kgf/cm2，總管的流感謝閱讀動阻力可忽略，各設(shè)備間的相對位置如本題附圖所示。試求：（1He；精品文檔放心下載（2）兩支管的壓頭損失Hf，o-A，Hf，o-B。精品文檔放心下載解：（1）離心泵的有效壓頭總管流速u=Vs/A而A=3600×π/4×(117)2×10-6精品文檔放心下載u=2.3m/s在原水槽處與壓強計管口處去截面列伯努利方程Z0g+We=u2/2+P0/ρ+∑ｈf∵總管流動阻力不計∑ｈf=0謝謝閱讀We=u2/2+P0/ρ-Z0g=2.32/2+1.93×105/998.2-2×9.81謝謝閱讀=176.38J/Kg∴有效壓頭He=We/g=17.98m⑵兩支管的壓頭損失在貯水槽和Α﹑Β表面分別列伯努利方程Z0g+We=Z1g+P1/ρ+∑ｈf1謝謝閱讀Z0g+We=Z2g+P2/ρ+∑ｈf2得到兩支管的能量損失分別為精品文檔放心下載∑ｈf1=Z0g+We–(Z1g+P1/ρ)感謝閱讀=2×9.81+176.38–(16×9.81+0)謝謝閱讀=39.04J/Kg∑ｈf2=Z0g+We-(Z2g+P2/ρ)感謝閱讀=2×9.81+176.38–(8×9.81+101.33×103/998.2)謝謝閱讀=16.0J/Kg∴壓頭損失Hf1=∑ｈf1/g=3.98m謝謝閱讀Hf2=∑ｈf2/g=1.63m27.用效率為80%的齒輪泵將粘稠的液體從敞口槽送至密閉容器中，兩者液面均維持恒定，精品文檔放心下載容器頂部壓強表讀數(shù)為30×103Pa感謝閱讀14m3/h66×3mm80m謝謝閱讀5m3/h32×2.5mm20m謝謝閱讀管路的流型相同，忽略貯槽液面至分支點o之間的能量損失。被輸送液體的粘度為感謝閱讀50mPa·s，密度為1100kg/m3，試計算：（1）泵的軸功率（2）旁路閥門的阻力系數(shù)。謝謝閱讀解：⑴泵的軸功率分別把主管和旁管的體積流量換算成流速主管流速u=V/A=14/[3600×(π/4)×(60)2×10-6]精品文檔放心下載=1.38m/s旁管流速u1=V1/A=5/[3600×(π/4)×(27)2×10-6]感謝閱讀=2.43m/s先計算主管流體的雷偌準數(shù)Re=duρ/μ=1821.6<2000屬于滯流精品文檔放心下載摩擦阻力系數(shù)可以按下式計算λ=64/Re=0.03513在槽面和容器液面處列伯努利方程We=Z2g+P2/ρ+∑ｈf=5×9.81+30×103/1100+0.03513×1.382×80/(60×10-3)謝謝閱讀=120.93J/Kg主管質(zhì)量流量ωs=uAρ=1.38×(π/4)×(60)2×1100感謝閱讀=5.81Kg/s泵的軸功率Ne/η=We×ωs/η=877.58W精品文檔放心下載=0.877KW⑵旁路閥門的阻力系數(shù)旁管也為滯流其摩擦阻力系數(shù)λ1=64/Re1=0.04434謝謝閱讀有效功We=0+u12/2+0+∑ｈf謝謝閱讀=u12/2+λ·u12/2·20/d1+ε?u12/2謝謝閱讀∴旁路閥門的阻力系數(shù)ε=(We-u12/2-λ·u12/2·20/d1)-2/u12=7.11精品文檔放心下載28BC與BD兩支管排出，謝謝閱讀高位槽液面與兩支管出口間的距離為11m，AB段內(nèi)徑為38mm，長為58m；BC支管內(nèi)徑謝謝閱讀為32mm，長為12.5m；BD支管的內(nèi)徑為26mm，長為14m，各段管長均包括管件及閥感謝閱讀門全開時的當量長度。AB與BC管的摩擦系數(shù)為0.03。試計算：感謝閱讀(1)當BD支管的閥門關(guān)閉時，BC支管的最大排水量為若干m3/h？感謝閱讀(2)當所有的閥門全開時，兩支管的排水量各為若干m3/h？BD支管的管壁絕對粗糙度為精品文檔放心下載0.15mm，水的密度為1000kg/m3，粘度為0.001Pa·s。精品文檔放心下載分析：當BD支管的閥門關(guān)閉時，BC管的流量就是AB總管的流量；當所有的閥門全開時，感謝閱讀AB總管的流量應(yīng)為BC，BD兩管流量之和。而在高位槽內(nèi)，水流速度可以認為忽略不計。謝謝閱讀解:（1）BD支管的閥門關(guān)閉VS,AB=VS,BC即u0A0=u1A1u0π382/4=u1π322/4感謝閱讀∴u0=0.71u1分別在槽面與C-C,B-B截面處列出伯努利方程0+0+Z0g=u12/2+0+0+∑ｈf,AC感謝閱讀0+0+Z1g=u02/2+0+0+∑ｈf,AB精品文檔放心下載而∑ｈf,AC=λ?(ιAB/d0)·u02/2+λ?(ιBC/d1)·u12/2感謝閱讀=O.03×(58000/38)×u02/2+0.03·(12500/32)×u12/2謝謝閱讀=22.89u02+5.86u12∑ｈf,AB=λ?(ιAB/d0)·u02/2=O.03×(58000/38)×u02/2=22.89u02∴u1=2.46m/sBC支管的排水量VS,BC=u1A1=7.1m3/s感謝閱讀⑵所有的閥門全開VS,AB=VS,BC+VS,BDu0A0=u1A1+u2A2u0π382/4=u1π322/4+u2π262/4謝謝閱讀u0382=u1322+u2262①假設(shè)在BD段滿足1/λ1/2=2lg(d/ε)+1.14感謝閱讀∴λD=0.0317同理在槽面與C-C,D-D截面處列出伯努利方程Z0g=u12/2+∑ｈf,AC=u12/2+λ?(ιAB/d0)·u02/2+λ?(ιBC/d1)·u12/2②精品文檔放心下載Z0g=u22/2+∑ｈf,AD=u22/2+λ?(ιAB/d0)·u02/2+λD?(ιBD/d2)·u22/2③精品文檔放心下載聯(lián)立①②③求解得到u1=1.776m/s,u2=1.49m/s精品文檔放心下載核算Re=duρ/μ=26×10-3×1.49×103/0.001=38.74×103精品文檔放心下載(d/ε)/Reλ1/2=0.025>0.005感謝閱讀∴假設(shè)成立即D,C兩點的流速u1=1.776m/s,u2=1.49m/s謝謝閱讀∴BC段和BD的流量分別為VS,BC=32×10×(π/4)×3600×1.776謝謝閱讀=5.14m3/sVS,BD=26×10×(π/4)×3600×1.49精品文檔放心下載=2.58m3/s29.在Φ38×2.5mm16.4mm感謝閱讀20℃的苯，采用角接取壓法用U管壓差計測量孔板兩測的壓強差，以水銀為指示液，策壓謝謝閱讀連接管中充滿甲苯。測得U管壓差計的讀數(shù)為600mm，試計算管中甲苯的流量為若干精品文檔放心下載kg/h？解：查本書附表20℃時甲苯的密度和粘度分別為ρ=867Kg/m3,μ=0.675×10-3感謝閱讀假設(shè)Re=8.67×104當A0/A1=(16.4/33)=0.245時,查孔板流量計的C0與Re,A0/A1的關(guān)系得到精品文檔放心下載C0=0.63體積流量VS=C0A0[2gR(ρA-ρ)/ρ]1/2謝謝閱讀=0.63×π/4×16.42×10-6×[2×9.81×0.6×(13.6-0.867)/0.867]1/2精品文檔放心下載=1.75×10-3m3/s流速u=VS/A=2.05m/s核算雷偌準數(shù)Re=duρ/μ=8.67×104與假設(shè)基本相符精品文檔放心下載∴甲苯的質(zhì)量流量ωS=VSρ=1.75×10-3×867×3600謝謝閱讀=5426Kg/h第二章流體輸送機械1.在用水測定離心泵性能的實驗中，當流量為26m3/h時，泵出口處壓強表和入口處真空精品文檔放心下載表的讀數(shù)分別為152kPa和24.7kPa，軸功率為2.45kw，轉(zhuǎn)速為2900r/min，若真空表和謝謝閱讀壓強表兩測壓口間的垂直距離為0.4m，泵的進出口管徑相同，兩測壓口間管路流動阻力可謝謝閱讀忽略不計，試求該泵的效率，并列出該效率下泵的性能。感謝閱讀解：取20℃時水的密度ρ=998.2Kg/m3謝謝閱讀在泵出口和入口處列伯努利方程u12/2g+P1/ρg+Η=u12/2g+P2/ρg+Ηf+Z謝謝閱讀∵泵進出口管徑相同,u1=u2不計兩測壓口見管路流動阻力Ηf=0∴P1/ρg+Η=P2/ρg+ZΗ=(P2-P1)/ρg+Z=0.4+(152+24.7)×103/998.2×9.8精品文檔放心下載=18.46m該泵的效率η=QHρg/N=26×18.46×998.2×9.8/(2.45×103×3600)感謝閱讀=53.2.﹪2.用離心泵以40m3/h的流量將貯水池中65℃的熱水輸送到?jīng)鏊?，并?jīng)噴頭噴出而落謝謝閱讀入涼水池中，以達到冷卻的目的，已知水進入噴頭之前需要維持49kPa的表壓強，噴頭入謝謝閱讀口較貯水池水面高6m，吸入管路和排出管路中壓頭損失分別為1m和3m，管路中的動壓謝謝閱讀101.33kPa計。精品文檔放心下載解：∵輸送的是清水∴選用B型泵查65℃時水的密度ρ=980.5Kg/m3精品文檔放心下載在水池面和噴頭處列伯努利方程u12/2g+P1/ρg+Η=u12/2g+P2/ρg+Ηf+Z感謝閱讀取u1=u2=0則Η=(P2-P1)/ρg+Ηf+Z=49×103/980.5×9.8+6+(1+4)謝謝閱讀=15.1m∵Q=40m3/h由圖2-27得可以選用3B19A29004感謝閱讀65℃時清水的飽和蒸汽壓PV=2.544×104Pa精品文檔放心下載當?shù)卮髿鈮害=P/ρg=101.33×103/998.2×9.81=10.35m感謝閱讀查附表二十三3B19A的泵的流量:29.5—48.6m3/h精品文檔放心下載為保證離心泵能正常運轉(zhuǎn),選用最大輸出量所對應(yīng)的ΗS'精品文檔放心下載即ΗS'=4.5m輸送65℃水的真空度ΗS=[ΗS'+(Ηa-10)-(PV/9.81×103–0.24)]1000/ρ謝謝閱讀=2.5m∴允許吸上高度Hg=ΗS-u12/2g-Ηf,0-1精品文檔放心下載=2.5–1=1.5m即安裝高度應(yīng)低于1.5m3．常壓貯槽內(nèi)盛有石油產(chǎn)品，其密度為760kg/m3，粘度小于20cSt，在貯槽條件下飽和謝謝閱讀蒸汽壓為80kPa65Y-60B型油泵將此油品以15m3流量送往表壓強為177kPa的設(shè)感謝閱讀5m謝謝閱讀損失為1m和4m。試核算該泵是否合用。若油泵位于貯槽液面以下1.2m處，問此泵能謝謝閱讀否正常操作？當?shù)卮髿鈮喊?01.33kPa計.解:查附錄二十三65Y-60B型泵的特性參數(shù)如下精品文檔放心下載流量Q=19.8m3/s,氣蝕余量△h=2.6m精品文檔放心下載揚程H=38m允許吸上高度Hg=(P0-PV)/ρg-△h-Ηf,0-1感謝閱讀=-0.74m>-1.2揚升高度Z=H-Ηf,0-2=38–4=34m精品文檔放心下載如圖在1-1,2-2截面之間列方程u12/2g+P1/ρg+Η=u22/2g+P2/ρg+Ηf,1-2+△Z感謝閱讀其中u12/2g=u22/2g=0管路所需要的壓頭:Ηe=(P2–P1)/ρg+△Z+Ηf,1-2謝謝閱讀=33.74m<Z=34m游品流量Qm=15m3/s<Q=19.8m3/s精品文檔放心下載離心泵的流量,揚升高度均大雨管路要求,且安裝高度有也低于最大允許吸上高度精品文檔放心下載因此,能正常工作4.用例2-2附圖所示的管路系統(tǒng)測定離心泵的氣蝕性能參數(shù)，則需在泵的吸入管路中安裝謝謝閱讀謝謝閱讀不變。若離心泵的吸入管直徑為100mm，排出管直徑為50mm，孔板流量計孔口直徑為感謝閱讀35mm，測的流量計壓差計讀數(shù)為0.85mHg吸入口真空表讀數(shù)為550mmHg時，離心泵恰謝謝閱讀發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。試求該流量下泵的允許氣蝕余量和吸上真空度。已知水溫為20℃，當?shù)卮缶肺臋n放心下載氣壓為760mmHg。解:確定流速A0/A2=(d0/d2)2=(35/50)2精品文檔放心下載=0.49查20℃時水的有關(guān)物性常數(shù)ρ=998.2Kg/m3,μ=100.5×10-5,PV=2.3346Kpa感謝閱讀假設(shè)C0在常數(shù)區(qū)查圖1-33得C0=0.694則精品文檔放心下載u0=C0[2R(ρA-ρ)g/ρ]1/2=10.07m/su2=0.49u0=4.93m/s核算:Re=d2u2ρ/μ=2.46×105>2×105謝謝閱讀∴假設(shè)成立u1=u2(d2/d1)2=1.23m/s感謝閱讀允許氣蝕余量△h=(P1-P2)/ρg+u12/2g謝謝閱讀P1=Pa-P真空度=28.02Kpa感謝閱讀△h=(28.02-2.3346)×103/998.2×9.81感謝閱讀=2.7m允許吸上高度Hg=(Pa-PV)/ρg-△h-∑Ηf感謝閱讀∵離心泵離槽面道路很短可以看作∑Ηf=0∴Hg=(Pa-PV)/ρg-△h=(101.4–2.3346)×103/(998.2×9.81)–2.7謝謝閱讀=7.42m5.水對某離心泵做實驗，得到下列各實驗數(shù)據(jù)：QL/min0100200300400500H，m37.2383734.531.828.5送液體的管路系統(tǒng)：管徑為ф76×4mm，長為355m謝謝閱讀129.5kPa精品文檔放心下載質(zhì)與水相近。解:⑴根據(jù)管路所需要壓頭Ηe與液體流量Qe的關(guān)系:Ηe=K+BQe2謝謝閱讀而K=△Z+△P/ρg且吸入排出空間為常壓設(shè)備,△P=0感謝閱讀∴K=△Z=4.8B=λ?(ι+Σιe)/d·1/2g(60×103A)2謝謝閱讀=(0.03×355/0.068)/2×9.81(0.0682×π×60×103/4)2感謝閱讀=1.683×10-4∴管道特性方程為:Ηe=4.8+1.683×10-4Qe2謝謝閱讀由下列數(shù)據(jù)繪出管道特性曲線Ηe--QeQe,L/min0100200300400500感謝閱讀Ηe,m4.86.4811.5331.7346.8819.95繪出離心泵的特性曲線H--Q于同一坐標系中,如圖所示:兩曲線的交點即為該泵在運轉(zhuǎn)感謝閱讀時的流量∴泵的流量為400L/min⑵若排出空間為密閉容器,則K=△Z+△P/ρg=4.8+129.5×103/998.2×9.81謝謝閱讀=1.802∵而B的值保持不變∴管路的特性方程為Ηe=18.02+1.683×10-4Qe2精品文檔放心下載重新繪出管路的特性曲線和泵的特性曲線Qe,L/min0100200300400500感謝閱讀Ηe,m18.0219.7024.7533.1744.9560.10精品文檔放心下載可以得到泵的流量為310L/min6.某型號的離心泵，其壓頭與流量的關(guān)系可表示為H=18-0.6×106Q2（H單位為m，Q謝謝閱讀單位為m3/s）若用該泵從常壓貯水池將水抽到渠道中，已知貯水池截面積為100m2，池感謝閱讀中水深7m。輸水之初池內(nèi)水面低于渠道水平面2m，假設(shè)輸水渠道水面保持不變，且與大感謝閱讀氣相通。管路系統(tǒng)的壓頭損失為Hf=0.4×10Q2（Hf單位為m，Q單位為m3/s感謝閱讀水池內(nèi)水全部抽出所需時間。解:列出管路特性方程Ηe=K+HfK=△Z+△P/ρg∵貯水池和渠道均保持常壓∴△P/ρg=0∴K=△Z∴Ηe=△Z+0.4×106Q2在輸水之初△Z=2m∴Ηe=2+0.4×106Q2聯(lián)立H=18-0.6×106Q2，解出此時的流量Q=4×10-3m3/s精品文檔放心下載將貯水槽的水全部抽出△Z=9m∴Ηe=9+0.4×106Q'2再次聯(lián)立H=18-0.6×106Q2，解出此時的流量Q'=3×10-3m3/s精品文檔放心下載∵流量Q隨著水的不斷抽出而不斷變小∴取Q的平均值Q平均=（Q+Q'）/2=3.5×10-3m3/s謝謝閱讀把水抽完所需時間τ=V/Q平均=55.6h7.用兩臺離心泵從水池向高位槽送水，單臺泵的特性曲線方程為H=25—1×106Q2管路精品文檔放心下載特性曲線方程可近似表示為H=10+1×106Q2兩式中Q的單位為m3/s，H的單位為m。感謝閱讀試問兩泵如何組合才能使輸液量最大？（輸水過程為定態(tài)流動）精品文檔放心下載分析：兩臺泵有串聯(lián)和并聯(lián)兩種組合方法串聯(lián)時單臺泵的送水量即為管路中的總量，泵感謝閱讀謝謝閱讀一半解：①串聯(lián)He=2H10+1×105Qe2=2×(25-1×106Q2)感謝閱讀∴Qe=0.436×10-2m2/s②并聯(lián)Q=Qe/225-1×106×Qe2=10+1×105(Qe/2)2精品文檔放心下載∴Qe=0.383×10-2m2/s總送水量Qe'=2Qe=0.765×10-2m2/s感謝閱讀∴并聯(lián)組合輸送量大8.現(xiàn)采用一臺三效單動往復泵，將敞口貯罐中密度為1250kg/m3的液體輸送到表壓強為感謝閱讀1.28×106Pa的塔內(nèi)，貯罐液面比塔入口低10m，管路系統(tǒng)的總壓頭損失為2m，已知泵感謝閱讀活塞直徑為70mm，沖程為225mm，往復次數(shù)為2001/min，泵的總效率和容積效率為0.9感謝閱讀和0.95。試求泵的實際流量，壓頭和軸功率。解：三動泵理論平均流量QT=3ASnr=3×π/4×(0.07)2×0.025×200精品文檔放心下載=0.52m3/min實際流量Q=ηQT=0.95×0.52=0.494m3/min感謝閱讀泵的壓頭H=△P/ρg+△u2/2g+ΣHf+Z取△u2/2g=0感謝閱讀=△P/ρg+ΣHf+Z=1.28×106/1250×9.81+2+10謝謝閱讀=116.38m軸功率N=HQρ/102η=13.05Kw感謝閱讀9．用一往復泵將密度為1200kg/m3的液體從A池輸送到B槽中，A池和B槽液面上方均精品文檔放心下載為大氣壓。往復泵的流量為5m3/h。輸送開始時，B槽和A池的液面高度差為10m。輸送謝謝閱讀過程中，AB30mm15m（包括局部精品文檔放心下載A池截面積為12m2，B槽截面積為4.15m2。液體在管中流動時摩擦系數(shù)精品文檔放心下載為0.04。試求把25m3液體從A池輸送到B槽所需的能量。感謝閱讀解：列出此往復泵輸送的管路特性方程Ηe=K+BQe2而K=△P/ρg+△u2/2g+Z∵A，B槽上方均大氣壓∴△P/ρg=0，△u2/2g=0在輸送開始時，h0=10m輸送完畢后A池液面下降：25/12=2.01m謝謝閱讀B池液面上升：25/4.15=6.1m∴h=10+2.01+6.1=18.11m感謝閱讀B=λ?(ι+Σιe)/d·1/2g(3600A)2謝謝閱讀=0.4×15/0.03×1/[(3600×π/4×0.032)2×2×9.81]謝謝閱讀=0.157輸送開始時管路的特性方程Ηe=10+0.157Qe2感謝閱讀輸送完畢時管路的特性方程Ηe'=18.4+0.157Qe2精品文檔放心下載取平均壓頭Η平均=(Ηe+Ηe')/2=（10+0.157Qe2+8.4+0.157Qe2）/2，Qe=5m3/s精品文檔放心下載=18m輸送所需要的時間τ=V/Q=25/5=5h=18000謝謝閱讀輸送有效功率Ne=HQρg=18×5/3600×1200×9.81=294.3精品文檔放心下載所需要的能量W=Neτ=5.3×106J=5300KJ謝謝閱讀10.已知空氣的最大輸送量為14500kg/h，在最大風量下輸送系統(tǒng)所需的風壓為1600Pa謝謝閱讀40196Pa感謝閱讀的設(shè)備相連。試選合適的離心通風機。當?shù)卮髿鈮簽?3.3kPa。感謝閱讀解：輸送潔凈空氣應(yīng)選用4-72-11型通風機40℃，真空度為196Pa時空氣的密度ρ'=MP/RT=1.04Kg/m3精品文檔放心下載將輸送系統(tǒng)的風壓HT'按HT=HT'ρ/ρ'精品文檔放心下載HT=1600×1.2/1.04=1850.72m精品文檔放心下載輸送的體積流量Q=Qm/ρ=14500/1.04=13942.31m3/h感謝閱讀根據(jù)輸送量和風壓選擇4-72-11No6c型可以滿足要求感謝閱讀其特性參數(shù)為轉(zhuǎn)速(r/min)風壓(Pa)風量(m3/h)效率(％)功率（Kw）感謝閱讀20001941.8141009110.011.15℃的空氣直接由大氣進入風機在通過內(nèi)徑為800mm的水平管道送到爐底，爐底表壓謝謝閱讀為10kPa?？諝廨斔土繛?0000m/h100m（包括局部阻力當量長感謝閱讀0.3mm感謝閱讀機是否合用？當?shù)卮髿鈮簽?01.33kPa。轉(zhuǎn)速，r/min風壓，Pa風量，m3/h14501265021800解：輸送系統(tǒng)的風壓HT'=（Z2–Z1）ρg+P2–P1+（u22-u12）/2+ρΣhf感謝閱讀∵水平管道輸送，∴Z2–Z1=0u22-u12）/2=0感謝閱讀空氣的流動速度u=Q/A=20000/（π/4·0.82×3600）謝謝閱讀=11.06m/s查本書附圖可得15℃空氣的粘度μ=1.79×10-3Pa·s，密度ρ=1.226Kg/m3精品文檔放心下載Re=duρ/μ=0.8×1.226×11.06/1.79×10-3謝謝閱讀=6059.1ε/d=0.3/800=0.000375根據(jù)Re-ε/d圖可以得到其相對粗糙度λ=0.0365精品文檔放心下載∴Σhf=λ?(ι+Σιe)/d?u2/2=0.0365×100/0.8×11.062/2=279.1輸送系統(tǒng)風壓HT'=P2–P1+ρΣhf=10.8×103+1.226×279.1=11142.12Pa<12650Pa且Q=20000〈21800∴此風機合用12.某單級雙缸雙動空氣壓縮機，活塞直徑為300mm，沖程為200mm，每分鐘往復480精品文檔放心下載次。壓縮機的吸氣壓強為9.807×104Pa，排氣壓強為34.32×104Pa。試計算該壓縮機的排謝謝閱讀氣量和軸功率。假設(shè)汽缸的余隙系數(shù)為8%，排氣系數(shù)為容積系數(shù)的85%，絕熱總效率為感謝閱讀0.7?？諝獾慕^熱指數(shù)為1.4。解：雙缸雙動壓縮機吸氣量Vmin=（4A-a）snr謝謝閱讀活桿面積與活塞面積相比可以略去不計∴吸收量Vmin'=4Asnr=4×π/4×0.32×0.2×480感謝閱讀=27.13m3/min壓縮機容積系數(shù)λ0=1-ε[(P2/P1)1/r-1]精品文檔放心下載=1-0.08[（34.32/9.80）1/1.4-1]精品文檔放心下載=0.8843λd=0.85λ0=0.7516∴排氣量Vmin=λd?Vmin'=20.39m3/min精品文檔放心下載實際壓縮功率Na=P1Vmin·к/（к-1）[(P2/P1)κ/(κ-1)–1]精品文檔放心下載=50.19Kw該壓縮機的軸功率N=Na/ηa=50.19/0.7=71.7Kw感謝閱讀13.用三級壓縮把20℃的空氣從98.07×103kPa壓縮到62.8×105Pa謝謝閱讀到最后一級的空氣冷卻到20℃，各級壓縮比相同。試求：謝謝閱讀（1）.2）三級壓縮消耗的感謝閱讀理論功（按絕熱過程考慮?？諝饨^熱指數(shù)為1.4，并以1kg感謝閱讀謝謝閱讀的流量為上一次的0.25倍解：⑴各級的活塞沖程及往復次數(shù)相同壓縮機總的壓縮比χ=（P2/P1）1/3=4感謝閱讀V1：V2：V3=A1：A2：A3=16：4：1精品文檔放心下載⑵20℃時1Kg空氣的體積V1=mRT/MP=1×8.315×293/(29×98.07)感謝閱讀=0.8566m3根據(jù)W=P1V1·iκ/（κ-1）·[(P2/P1)(к-1)/iк-1]精品文檔放心下載=98.07×10×0.8566×3×1.4/0.4×（40.4/1.4-1）謝謝閱讀=428.7KJ第三章機械分離和固體流態(tài)化1.試樣500g，作為篩分分析，所用篩號及篩孔尺寸見本題附表中第一，二列，篩析后稱精品文檔放心下載取各號篩面的顆粒截留量于本題附表中第三列，試求顆粒群的平均直徑。謝謝閱讀篩號篩孔尺寸，截留面，g篩號篩孔尺截留面，g謝謝閱讀mm寸,mm101.6510650.20860.0141.16820.01000.14730.0感謝閱讀200.83340.01500.10415.0謝謝閱讀280.58980.02000.07410.0感謝閱讀350.4171302700.0535.0謝謝閱讀480.295110共計500解：先計算篩分直徑d1=（d10+d14）/2=1.4095，d2=（d14+d20）/2=1.084感謝閱讀同理可以計算出d3=0.711，d4=0.503，d5=0.356，d6=0.252精品文檔放心下載d7=0.1775，d8=0.1225，d9=0.089，d10=0.0635感謝閱讀根據(jù)顆粒平均比表面積直徑公式1/da=1/GΣGi/d得到1/GΣGi/d=1/500感謝閱讀（20/1.4095+40/1.084+80/0.711+130/0.503+110/0.356+60/0.252+感謝閱讀30/0.1775+15/0.1255+10/0.089+5/0.0635）謝謝閱讀=2.899顆粒平均直徑相當于平均比表面積直徑，即顆粒平均直徑d=da=1/2.899=0.345精品文檔放心下載2.密度為2650kg/m3的球型石英顆粒在20℃空氣中自由沉降，計算服從斯托克斯公式的謝謝閱讀最大顆粒直徑及服從牛頓公式的最小顆粒直徑。解：（1）服從斯托克斯公式查有關(guān)數(shù)據(jù)手冊得到20℃時空氣的密度ρ=1.205Kg/m3，粘度μ=1.81×10-5Pa·s精品文檔放心下載要使顆粒服從斯托克斯公式，必須滿足Re〈1即謝謝閱讀Re=dutρ/μ〈1，而ut=d2（ρs-ρ）g/18μ精品文檔放心下載由此可以得到d3〈18u2/（ρs-ρ）ρg謝謝閱讀∴最大顆粒直徑dmin=[18u2/（ρs-ρ）ρg]1/3感謝閱讀=[18×（1.81×10-5）2/（2650-1.205）×9.81×1.205]1/3精品文檔放心下載=0.573×10-4m=57.3μm要使顆粒服從牛頓公式，必須滿足103〈Re〈2×103即感謝閱讀103〈Re=dutρ/μ〈2×103，而ut=1.74[d（ρs-ρ）g/ρ]精品文檔放心下載由此可以得到d3〉106μ2/［1.742ρ（ρs-ρ）g］謝謝閱讀∴最小直徑dmin=0.001512m=1512μm謝謝閱讀3.在底面積為40m2的除塵室內(nèi)回收氣體中的球形固體顆粒。氣體的處理量為3600m3/h，謝謝閱讀固體的密度ρs=3600kg/m3，操作條件下氣體的密度ρ=1.06kg/m3，粘度為3.4×10-5Pa?s。感謝閱讀試求理論上完全除去的最小顆粒直徑。解：根據(jù)生產(chǎn)能力計算出沉降速度ut=Vs/bι=3600/40m/h=0.025m/s感謝閱讀假設(shè)氣體流處在滯流區(qū)則可以按ut=d2（ρs-ρ）g/18μ進行計算感謝閱讀∴d2=18μ/（ρs-ρ）g·ut可以得到d=0.175×10-4m核算Re=dutρ/μ〈1，符合假設(shè)的滯流區(qū)感謝閱讀∴能完全除去的顆粒的最小直徑d=0.175×10-4m=17.5μm謝謝閱讀4.8μm4000kg/m3感謝閱讀4.1m1.8m4.2m，氣體溫度為427℃，粘度為3.4Pa?s，密度為0.5kg/m3謝謝閱讀小時的爐氣量為2160標準m3，試確定降塵室內(nèi)隔板的間距及層數(shù)。精品文檔放心下載解：假設(shè)沉降在滯流區(qū)，按ut=d2（ρs-ρ）g/18μ計算其沉降速度感謝閱讀ut=(8×10-6)2×(4000-0.5)×9.8/(18×3.4×10-5)感謝閱讀=41×10-4m/s核算Re=dutρ/μ〈1，符合假設(shè)的滯流區(qū)感謝閱讀把標準生產(chǎn)能力換算成47℃時的生產(chǎn)能力Vs=V(273+427)/273=5538.46m3/h謝謝閱讀由Vs=blut（n-1）得n=Vs/blut-1=5538.46/（4.1×1.8×41×10-4×3600）-1感謝閱讀=50.814–1=49.8取n=50層，板間距△h=H/（n+1）=4.2/51精品文檔放心下載=0.0824m=82.4mm5.含塵氣體中塵粒的密度為2300kg/m31000m3/h3.6×10-5Pa?s密謝謝閱讀度為0.674kg/m33-8所示的標準型旋風分離器進行除塵。若分離器圓筒直徑為感謝閱讀0.4m，試估算其臨界直徑，分割粒徑及壓強降。解：(1)臨界直徑選用標準旋風分離器Ne=5，ξ=8.0B=D/4，h=D/2由Vs=bhui得Bh=D/4·D/2=Vs/ui精品文檔放心下載∴ui=8Vs/D2根據(jù)dc=[9μB/(πNeρsui)]1/2計算顆粒的臨界直徑謝謝閱讀∴dc=[9×3.6×10×0.25×0.4/(3.14×5×2300×13.889)]1/2感謝閱讀=8.04×10-6m=8.04μm（2）分割粒徑根據(jù)d50=0.27[μD/ut（ρs-ρ）]1/2計算顆粒的分割粒徑感謝閱讀∴d50=0.27[3.6×10-5×0.4/(13.889×2300)]1/2感謝閱讀=0.00573×10-3m=5.73μm（3）壓強降根據(jù)△P=ξ·ρui2/2計算壓強降∴△P=8.0×0.674×13.8892/2=520Pa精品文檔放心下載6.風分離器出口氣體含塵量為0.7×10-3kg/標準m3，氣體流量為5000標準m3/h，每小精品文檔放心下載時捕集下來的灰塵量為21.5kg。出口氣體中的-灰塵粒度分布及捕集下來的灰塵粒度分布測精品文檔放心下載定結(jié)果列于本題附圖表中：粒徑范圍0-55-1010-2020-3030-4040-50>50精品文檔放心下載在出口灰塵中所占的質(zhì)量分率%16252920721感謝閱讀在捕集的灰塵中所占的質(zhì)量分率%4.41126.62018.711.33精品文檔放心下載試求：（1）除塵效率（2）繪出該旋風分離器的粒級效率曲線。精品文檔放心下載解：出口氣體中每小時產(chǎn)生的灰塵量：0.7×10-3×5000=2.35Kg除塵效率：η0=21.5/（21.5+3.5）=0.86=86％謝謝閱讀計算出每一小段范圍捏顆粒的粒級效率ηP1=21.5×4.4/（21.5×4.4+3.5×16）=62.8％感謝閱讀ηP2=21.5×11/（21.5×11+3.5×25）=73.0％謝謝閱讀ηP3=21.5×26.6/（21.5×26.6+3.5×29）=84.93％精品文檔放心下載ηP4=86％ηP5=94.26％ηP6=97.2％ηP7=94.85％精品文檔放心下載繪出粒級效率曲線如圖所示