考研真題 《化工原理》（第2版）（上冊）配套題庫（真題 課后題 章節(jié)題 模擬題）

夏清主編的《化工原理》(第2版)是我國高校化學(xué)類專業(yè)廣泛采用的權(quán)威教材之一，也被眾多高校(包括科研機(jī)構(gòu))指定為考研考博專業(yè)課參考書目。為了幫助參加研究生入學(xué)考試指定考研參考書目為夏清主編的《化工原理》(第2版)的考生復(fù)習(xí)專業(yè)課，我們根據(jù)教材和名?？佳姓骖}的命題規(guī)律精心編寫了夏清《化工原理》(第2版)輔導(dǎo)用書(均提供免費(fèi)下載，免費(fèi)升級):1.夏清《化工原理》(第2版)筆記和課后習(xí)題(含考研真題)詳解[免費(fèi)下載]2.夏清《化工原理》(第2版)(上冊)配套題庫【名校考研真題+課后習(xí)題+章節(jié)題庫+模擬試題】[免費(fèi)下載]3.夏清《化工原理》(第2版)(下冊)配套題庫【名?？佳姓骖}+課后習(xí)題+章節(jié)題庫+模擬試題】[免費(fèi)下載]考研真題及視頻，可免費(fèi)升級獲得。為了方便題庫上線和讀者閱讀，本題庫分上(1~5章)、下(6～10章)兩冊，每章包括以下四部分：第一部分為名?？佳姓骖}。本部分從指定夏清主編的《化工原理》(第2版)為考研參考書既注重對基礎(chǔ)知識的掌握，讓學(xué)員具有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)；又對一些重難點部分(包括教材中未涉及到的知識點)進(jìn)行詳細(xì)闡釋，以使學(xué)員不遺漏任何一個重要知識點。第二部分為課后習(xí)題及詳解。本部分對夏清主編的《化工原理》(第2版)教材每一章的課第三部分為章節(jié)題庫及詳解。本部分嚴(yán)格按照夏清主編的《化工原理》(第2版)教材內(nèi)容第四部分為模擬試題及詳解。參照夏清主編的《化工原理》(第2版)教材，根據(jù)各高校歷()提供全國各高校化學(xué)類專業(yè)考研考博輔導(dǎo)班【一對一輔導(dǎo)(面授/網(wǎng)授)、網(wǎng)授精講班等】、3D電子書、3D題庫(免費(fèi)下載，免費(fèi)升級)、全套資料(歷年真題及答案、筆記講義等)、化學(xué)類國內(nèi)外經(jīng)典教材名師講堂、考研教輔圖書等。本入學(xué)考試指定考研參考書目為夏清《化工原理》(第2版)的考生，也可供各大院校學(xué)習(xí)《化1.720度立體旋轉(zhuǎn)：好用好玩的全新學(xué)習(xí)體驗2.質(zhì)量保證：每本e書都經(jīng)過圖書編輯隊伍多次反復(fù)修改，顧問團(tuán)隊嚴(yán)格審核目的考試要點，把重要考點全部固化為試題(或講義)形式，形成精準(zhǔn)領(lǐng)先及時的備考e3.免費(fèi)升級：更新并完善內(nèi)容，終身免費(fèi)升級4.功能強(qiáng)大：記錄筆記、答案遮擋等十大功能(1)e書閱讀器——工具欄豐富實用【為考試教輔量身定做】(2)便箋工具——做筆記、寫反饋【獨(dú)家推出】(3)答案遮擋——先看題后看答案，學(xué)習(xí)效果好【獨(dú)家推出】5.品種齊全：包括全部職稱資格考試、、主要包括：、、,共3萬余種，每天新上線約30種e書，每天下載約1萬次。為您處理!()是一家為全國各類考試和專業(yè)課學(xué)習(xí)提供輔導(dǎo)方案【保過班、網(wǎng)授班、3D電子書、3D題庫】的綜合性學(xué)習(xí)型視頻學(xué)習(xí)網(wǎng)站，擁有近100種考試(含418個考試科目)、194種經(jīng)典教材(含英語、經(jīng)濟(jì)、管理、證券、金融等共16大類),合計近萬小時的面授班、網(wǎng)授如您在購買、使用中有任何疑問，請及時聯(lián)系我們，我們將竭誠為您服務(wù)!全國熱線：(8:30～00:30),(8:30～00:30)詳情訪問：http://(理工類)編輯部第一部分名校考研真題第2章流體輸送機(jī)械第3章非均相物系的分離和固體流態(tài)化第二部分課后習(xí)題第2章流體輸送機(jī)械第3章非均相物系的分離和固體流態(tài)化第三部分章節(jié)題庫第1章流體流動第2章流體輸送機(jī)械第四部分模擬試題夏清《化工原理》(第2版)(上冊)配套模擬試題及詳解第一部分名?？佳姓骖}第1章流體流動【答案】0.49680.39421查看答案【解析】管內(nèi)徑d=120-6×2=108mm。在管中心,則流速為v=20×0.054-200×0.0542=0.4968m/s。在管半徑中心處=3m,則流速為V=20×0.027-200×0.0272=03942m/s。由題意可知,則管壁處剪切力為：4.某轉(zhuǎn)子流量計，其轉(zhuǎn)子材料為不銹鋼，當(dāng)測量密度為1.2kg/m3的空氣的流量時，最大流量為400m3h?，F(xiàn)用來測量密度為0.8kg/m3氨氣的流量時，其最大流量為m3/h。[清華大學(xué)2000研]【答案】490查看答案【解析】對轉(zhuǎn)子流量計，在同一刻度下有：因此，其最大流量為=1.225qv=490m2/h二、選擇題1.層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是()。[浙江大學(xué)2004研]A.湍流速度>層流速度B.流道截面大的為湍流，截面小的為層流C.層流的雷諾數(shù)<湍流的雷諾數(shù)D.層流無脈動，湍流有脈動【答案】D查看答案【解析】就層流而言，流體質(zhì)點很有秩序地分層順著軸線平行流動，流速層間沒有質(zhì)點擴(kuò)散現(xiàn)象，流體內(nèi)部沒有漩渦；就湍流而言，流體在流動過程中流體質(zhì)點有不規(guī)則的脈動，并產(chǎn)生大大小小的旋渦。兩者本質(zhì)區(qū)別是：層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈動。2.如圖1-1(a)、(b)、(c)所示的三種裝置中兩測壓孔之間距離L,管徑均相同。當(dāng)管中水的流速相同時，壓差計的讀數(shù)分別為Ri、R?、R3,則：()。[浙江大學(xué)2004研]B.R?=R?=R?C.R?<R?=R?圖1-2摩擦系數(shù)λ=0.025,AB段直管段長度為6m,其兩端所裝U型壓差計讀數(shù)R=40mm(指解：(1)取U型壓差計A處截面為A-A',B處截面為B-B',在A-B間列伯努利方程得(以1-1面為基準(zhǔn)面):①根據(jù)流體靜力學(xué)方程可得：PA-P?=(P=-PR)gR=(13600-1000)×9.將以上各式代入式①化簡得：輸水量(2)000(屬湍流)(3)設(shè)儲水池面為1-1截面，高位槽為2-2截面，并以1-1截面為基準(zhǔn)面，在1-2截面間列機(jī)械能恒等式：②式②中，“-u?≈0,z?-0,z?-16,P?-P?-0(表壓)將以上各式代入式②化簡得：H?=16+185272Q2離心泵工作時，H-H,即25-7.2×10+Q2=16+185272Q2,,解得：Q=0.0059146m3/s>0.0新工況下泵提供的流量能夠達(dá)到原來管路所要求值，故此泵滿足要求。當(dāng)Q=0.0059146m3/s時，有：H=25-72×10?×0.00591462=22.軸功率2.如圖1-4所示，常溫水由高位槽經(jīng)φ89mm×3.5mm的鋼管流向低位槽，兩槽液位恒定。管路中裝有孔板流量計和一個截止閥。已知直管與局部阻力的當(dāng)量長度(不包括截止閥)總和為60m。截止閥在某一開度時其局部阻力系數(shù)為7.5,此時讀數(shù)R=185mmHg。試求：(1)此時管路中的流量及兩槽液面的位差△z。(2)此時閥門前后的壓強(qiáng)差及汞柱壓差計的讀數(shù)R。(3)若將閥門關(guān)小，使流速減為原來的0.9倍，則讀數(shù)R為多少mmHg?截止閥的阻力系側(cè)壓差，Pa;4v為流量，m3/s。流體在管內(nèi)呈湍流流動，管路摩擦系數(shù)λ=0.026。汞的密度為13600kg/m3。[四川大學(xué)2008研]圖1-4解：(1)選取高位槽所在截面為1-1,低位槽液面所在截面為2-2,并以2-2面為基準(zhǔn)面，如圖1-5所示。111A22辭辭R?圖1-5在1-2間列機(jī)械能衡算式：①Ap=(P?-p)gR=(13600-1000)×9.81×0.185=22867.11管內(nèi)流(2)選取閥門前所在截面為A-A面，閥門后所在截面為B-B面，在A-B間列機(jī)械能衡算代入上式化簡得：由流體靜力學(xué)原理PAB-(Pop)gR,整理可得：(3)當(dāng)流速減為原來的0.9倍時，則有：所以R'=0.92R?=0.81×185=149.85mmHg(1)求水的流量為多少?(2)由于工程上的需要，要求水流量增加20%,此時，應(yīng)將水箱的水面升高多少?假設(shè)管①②(1)流體流經(jīng)AB段的壓強(qiáng)差。(2)若泵的軸功率為800W,效率為62%,求AB管段所消耗的功率為泵的有效功率的百(3)若輸送流量提高到原流量的1.8倍，用計算結(jié)果說明該泵是否仍能滿足要求?(設(shè)摩解：(1)孔板流量計顯示壓差為：Ap,=(P?-p)gR=(13600-870)×9.8×0.6-74852.將已知數(shù)據(jù)代入，可得：解得流速為：可計算AB直管阻力損失為因此，可得流體流經(jīng)AB段的壓強(qiáng)差為APpA?=phA+Ap=870×41.62+6×10?=96209.(2)AB所消耗的功率為：已知泵的軸功率N為800W,效率7為62%,則可得AB管段所消耗的功率占泵的有效功率直管AB阻力損失：AB管段阻力損失：AB所消耗的功率為：5.如圖1-8所示的馬利奧特容器，內(nèi)徑為800mm,其上端封閉，在容器側(cè)面接一通大氣的小管B,液體(水)自下端管A(內(nèi)徑為25mm)流出，因液體流出時在容器上端造成真空，外界的空氣可從B管吸入，補(bǔ)充容器內(nèi)的真空區(qū)。根據(jù)圖示的尺寸，確定液體的液面降至排出口A時所需的時間(當(dāng)液體自A端排出時有阻力存在，故需對液體的流量進(jìn)行校正，設(shè)流量系數(shù)C=0.082)。[清華大學(xué)2001研]圖1-8解：流體流出時在容器上端造成真空，外界空氣可從B管吸入，補(bǔ)充容器內(nèi)的真空區(qū)，所以1-1截面上的壓強(qiáng)為大氣壓，如圖1-9所示。BA圖1-9這樣，就可以把液體排出的整個過程分為兩個階段：第一階段，液面下降到1-1截面之前，此時由于1-1處壓強(qiáng)恒定，所以液體流出速度恒定；第二階段，液面從1-1截面處下降至排出口A,隨著液位下降，容器內(nèi)液面上方空間為大氣壓，所以液體流出速度隨著液位下降而減小。(1)在第一階段，在截面1-1至排出口A之間的過程列出伯努利方程有：若忽略阻力損失，則有：ux=√2g7=√2×9.81×0.3=2.426m/s因此，可得實際流速為u=0.82u=0.82×2.426=199m/s故而，液位下降到1-1截面所需的時間為：(2)在第二階段，以某一瞬時的液面為2-2,以排出口為A-A,同樣列出伯努利方程有：因此，可得實際液體流速為u=0.82√2gh=0.82×√2×9.81h=3.632√h又因為有：,則可得：對上式進(jìn)行積分，即可計算第二階段所需時間為：則液面降至排出口A所需的總時間為：6.如圖1-10所示，在兩座尺寸相同的吸收塔內(nèi)各填充不同的填料，并以相同的φ250mm×25mm的管路并聯(lián)組合。每條支管上的管長均為5.0m(包括所有局部阻力損失在內(nèi))。通過填料塔的能量損失可以分別用5u2和4u2計算，流速的單位是m/s。氣體在支管內(nèi)流動的摩擦系數(shù)可取0.02,管路的氣體總流量為0.30m3/s。求：(1)兩塔的通氣量。(2)從A到B的能量損失。[重慶大學(xué)2009研]圖1-10解：(1)由并聯(lián)管路特性得并聯(lián)管路阻力損失相等：根據(jù)沿程阻力損失計算公式得：細(xì)叫，函①②因此管路1流量則管路2流量為9v2=q-4v=0.16m3/s(2)從A到B的能量損失等于管路1或管路2任意一段的能量損失為：7.如圖1-11所示，兩敞口容器液面差為6.0m,A槽底部出口有φ610mm×5mm、長3000m設(shè)摩擦系數(shù)都可取為0.040,求穩(wěn)定流動時A槽向下槽的流量(題中管長均包括所有局部阻力損失的當(dāng)量長度在內(nèi))。[重慶大學(xué)2007研]圖1-11解：對A→B列出機(jī)械能守恒式如下：然一源，8.如圖1-12所示的輸水系統(tǒng)，用泵將水池中的水輸送到敞口高位槽，管道直徑均為φ83mm×3.5mm,泵的進(jìn)、出管道上分別安裝有真空表和壓力表，真空表安裝位置離貯水池的水面高度為4.8m,壓力表安裝位置離貯水池的水而高度為5m。當(dāng)輸水量為36m3/h時，進(jìn)水管道的全部阻力損失為1.96J/kg(上述阻力損失均包括進(jìn)出口),壓力表的讀數(shù)為2.5kgf/cm2,泵的效率為70%,試求該流量下：(1)真空表的讀數(shù)為多少?(2)泵所需的實際功率為多少kW?[浙江工業(yè)大學(xué)2007研]圖1-12解：(1)在水池面0-0和泵入口1-1之間運(yùn)用伯努利方程：9.水流經(jīng)一矩形切口的堰，如圖1-13所示。若已知流量為10kg/s,堰長圖1-13解：試題主要考察對機(jī)械能守恒方程的理解，即對伯努利方程的掌握情況。根據(jù)題意先求出流量“:選取堰面為截面z,流出口處為截面z?,列伯努利方程如下：由u=C,×100kg/s=0.0062m3/s,可得0.00622=2gh。10.水從噴嘴口1-1截面垂直向上噴射至大氣，如圖1-14所示。設(shè)在大氣中流束截面保持圓形，已知噴嘴內(nèi)直徑d?=20mm,出噴嘴口水流速u?=15m/s。問：在高于噴嘴出口5m處水流的直徑是多大?忽略摩擦阻力。[武漢科技大學(xué)2005研]圖1-14解：1-1與2-2之間列伯努利方程。選取1-1為基準(zhǔn)面則有：把已知代入方程可得：又因為u?d2=u?d2,所以有：d?=(u/u?)l/2d?=√川旗強(qiáng)×0.020=0.0231(m)即在高于噴嘴出口5m處水流的直徑是0.0231m。11.如圖1-15所示，某液體在光滑管中以u=1.5m/s的速度流動，其密度為920kg/m3,管徑為50mm,測壓管長為3m,U型壓差計以汞為指示液，測得R=9.1mm試計算該液體的黏度(Re=3000-100000,λ=0.3164/Re?25)。[浙江工業(yè)大學(xué)2005研]圖1-15解：由題可知，在1-1和2-2截面之間運(yùn)用伯努利方程：根據(jù)靜力學(xué)公式：代入伯努利方程整理得：代入數(shù)據(jù)，有：12.如圖1-16所示常溫水由高位槽流向低位槽，管內(nèi)流速為1.5m/s,管路中裝有一個孔板包括截止閥)總和為60m,截止閥在某一開度時的局部阻力系數(shù)(為7.5。設(shè)系統(tǒng)為穩(wěn)定湍流，(1)管路中的質(zhì)量流量及兩槽液面的位差△z。(2)閥門前后的壓強(qiáng)差及汞柱壓差計的讀數(shù)R?。(3)孔板流量計的讀數(shù)R?變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?流量系數(shù)不變)?截止閥的(變?yōu)槎嗌?(4)定性分析閥門前a點處的壓強(qiáng)如何變化?為什么?[華東理工大學(xué)2005研]A圖1-16解：(1)孔板流量計流量計算公式如下：已知管內(nèi)即線流速u=1.5m/s,故質(zhì)量流量為：qm=pqv=puπd2/4=(1000×1.5×3.14×0.052)÷4=圖1-17選取z?為基準(zhǔn)面，故z?=0,zi=△z,又pi=p?=0(表壓),ui=u?≈0。且由局部阻力損失代入上述伯努利方程即可求得兩槽液面的位差為：(2)閥門前后的壓差是由U形管壓差計來計算的，即Ap-gR?(PP)。在閥門前后選取截面A、截面B,在兩截面之間列伯努利方程為：因為A、B兩點處于同一水平面且流速相同，因此有：uA=uB,ZA=ZB。代入上式可得：由上式可以解得閥門前后的壓強(qiáng)差△p為：又U形管壓差計兩端壓強(qiáng)差公式：代入數(shù)據(jù)可求得汞柱壓差計的讀數(shù)R?為：(3)由孔板流量計流速公式：可知R正比于，若流速減為原來的0.8倍，即u'=0.8u=1.2m/s時，故此R?變?yōu)樵瓉淼腟'=2g△zlu2-λ/d=2×9.8×4.44÷1.22-0.(4)本小題仍可通過伯努利方程進(jìn)行定性分析和求解。在截取高位槽和閥門a點之間列伯努利方程為：整理上式，則有：顯然，當(dāng)上式u變?yōu)閡'=0.8u時，即流量變小而其他條件不變時，閥門前a點處的壓強(qiáng)Pa必然增大。13.如圖1-18所示的送水系統(tǒng)中，兩支管路上各裝一個閥門k?和k?,管段的長度為10m(包括局部阻力的當(dāng)量長度在內(nèi)),B點為泵出口處。各管路的內(nèi)徑均為38mm。閥門k?和k?適當(dāng)開啟時，泵只向槽1送水而不向槽2送水，槽2的水也不向下流，此時泵入口e處真空表讀數(shù)為23.4kPa。已知摩擦因數(shù)λ均為0.025,水的密度為1000kg/m3,兩水槽中液位恒定，且與大氣相通。忽略e、B間高差。試求：(1)管段BC(包括所有局部阻力)的總長度為多少?(2)若要泵同時向槽1、槽2輸送水，應(yīng)如何調(diào)節(jié)兩個閥門?[浙江大學(xué)2004研]圖1-18因為阻力損失因為槽2的水不流向B,則兩點的機(jī)械能相同，即EB=E?(以B為基準(zhǔn)),所以有：在B點和出口C之間列伯努利方程：①②(2)根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒，同時向槽1、槽2供水，則應(yīng)減小k?,以增大B點機(jī)械能，而14.如圖1-19所示，用離心泵將水從儲水池送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面離儲水槽的水面高度保持為15m,輸送水量用孔徑為20mm,孔流量系數(shù)為0.61。管路為φ57mm×3.5mm的鋼管，直管長度和局部阻力當(dāng)量長度之和(包括孔板局部阻力當(dāng)量長度)為250m,其中儲水池至孔板前測壓點A的直管長度和局部阻力當(dāng)量長度之和為80m。水的密度為1000kg/m3,水的黏度為1cP,摩擦系數(shù)7.42m3/h時，試確定：(2)在孔板前測壓點A處安裝的U形管壓力計中指示液讀數(shù)R?為多少?(3)孔板流量計的U形管指示液讀數(shù)R?為多少?[西北大學(xué)2004研]圖1-19解：(1)如圖截取1-1、2-2截面，在兩截面之間列伯努利方程為：(2)由A到2-2截面之間列伯努利方程為：(表壓)(3)根據(jù)孔板流量計公式，有：15.如圖1-20所示，用管路連接水槽A、水槽B、水槽C。已知管徑都為φ32mm×2.5mm,點O至水槽A、水槽B、水槽C的管長分別為6m、3m、5m(包括進(jìn)出口、彎頭及三通管件的局部當(dāng)量長度),三槽水面維持恒定；支管OC上有一閘閥k,全開時的阻力系數(shù)為0.17,管的摩擦因數(shù)估計為0.02,流體為常溫水。試求：(1)閘閥的局部阻力系數(shù)為多少時OB管段的流速為零?(2)當(dāng)閘閥全開時各管段內(nèi)水的流向和流量。[浙江大學(xué)1999研]圖1-20解：(1)首先判斷流向。支管AO、OC中的流向必為A→O和O→C,但支管BO中的流體流向則要通過計算判斷，即需預(yù)先計算當(dāng)閘閥k的阻力系數(shù)為多少時支管OB中的流速為零。根據(jù)機(jī)械能衡算式，得：①②聯(lián)立式①、式②,消u,且En=E?(支管OB中流速為零),可得：即當(dāng)閘閥處于阻力系數(shù)為2.96的開度時，支管OB中流速為零。(2)因為：所以當(dāng)閘閥全開時，支管OB中流體流向為B→0,即為匯合管路。在截面1-1c、3-3c間列機(jī)械能衡算式，得：③同理在截面2-2c、3-3c間列機(jī)械能衡算式，可得：質(zhì)量衡算：由式③、式④解出Vi、V?,代入式⑤得：代入式⑥試差，得即各管的流量分別為：即各管段內(nèi)水的流向為0→A,B→O,O→C,流量分別為V-1.73×10~3m3s,V?=4.7×10+m3s,V?=220×10?16.如圖1-21所示的輸水管路系統(tǒng)，AO管長1Ao=100m,管內(nèi)徑75mm,兩支管管長分別為los=loc=75m,管內(nèi)徑均為50mm,支管OC上閥門全開時的局部阻力系數(shù)5=15。所有管路均取摩擦系數(shù)λ=0.03。支管OB中流量為18m3/h,方向如圖所示。除閥門外其他局部阻力的當(dāng)量長度均已包括在上述管長中。試求：(2)A糟上方壓強(qiáng)表的讀數(shù)PA(kPa)。[華東理工大學(xué)2004研]圖1-21解：如圖截取截面1-1"、2-2"。(1)支管OC的流量即體積流量，所必先求流速。根據(jù)分支管路，在截面1-1"、2-2"之間分別列伯努利方程，并對A槽和B槽進(jìn)行機(jī)械能衡算：因A、B處于同一水平面，因此有zA=0,zB=0將相關(guān)數(shù)據(jù)代入上述方程，得：①同理在A槽和C槽間進(jìn)行機(jī)械能衡算：zAg+pAp+u2/2=zcg+pcp+/2+②-①得：求解得：未知數(shù)u?可以通過下式求解：。于是有：將u?代入u?式中，于是解得：u?=2.852m3/s代入公式，則可求得支管體積流量為：(2)根據(jù)式①可以求得PA,而且在(1)中我們已經(jīng)求出了u2,因此p只剩下未知數(shù)uo。分支管路中，AO管路流量為：qo=qi+q?=18+20.15=38.15(m3h)于是，可知流速,代入①式，則可求得A槽上方壓強(qiáng)表的讀數(shù)為：=261.28×103Pa(表壓)一、填空題1.若離心泵入口真空表讀數(shù)為700Pa,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.33kPa,則輸送42℃水時(飽和蒸汽壓為8.2kPa),泵內(nèi)發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。[四川大學(xué)2008研]【答案】會查看答案【解析】由題意可知P=-PHggh=-13.6×9.8×0.7=933913kpa,R=8.2kPa,根據(jù)表壓=絕壓一氣壓，可得：R(絕壓)=101.33-93.3913=7.94<R,所以，會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。2.離心泵的安裝高度超過允許的高度時，離心泵容易發(fā)生現(xiàn)象；在開車前離內(nèi)未充滿液體則將發(fā)生現(xiàn)象。[浙江大學(xué)2003研]【答案】氣蝕氣縛。查看答案如圖2-1所示，若將離心泵出口閥門開大，則流量,泵入口處壓力。[浙江大學(xué)2003B.變大D.不確定圖2-1【答案】BC查看答案【解析】在0-0和1-1之間列伯努利方程。出口閥開大，那么局部的阻力減少，則流量增大；在0-0和2-2之間機(jī)核能守恒：流量增大，H不變，流量減小那么入口的壓三、簡答題1.設(shè)計一實驗流程(畫出實驗流程示意圖),并寫出簡要實驗步驟，完成如下實驗內(nèi)容：(1)進(jìn)行單臺離心泵特性和兩臺離心泵串聯(lián)特性的研究。(2)進(jìn)行90°彎頭的局部阻力與流動雷諾數(shù)關(guān)系的研究。[天津大學(xué)2004研]答：流程示意圖如圖2-2所示，簡要實驗步驟如下：圖2-2實驗流程圖(1)做好準(zhǔn)備工作，啟動系統(tǒng)；(2)進(jìn)行單臺泵性能的測定；(3)進(jìn)行兩臺泵串聯(lián)特性的測定；(4)進(jìn)行局部阻力與流動雷諾數(shù)關(guān)系的測定；(5)關(guān)閉系統(tǒng)，復(fù)原裝置并清掃衛(wèi)生。2.設(shè)計一實驗流程(畫出其實驗流程示意圖),可以完成如下實驗內(nèi)容：(1)進(jìn)行離心泵性能的研究。(2)進(jìn)行水平直管摩擦阻力與流動雷諾數(shù)關(guān)系的研究。[天津大學(xué)2001研]圖2-33.如圖2-4所示的不同型號組成的串聯(lián)泵組，當(dāng)將管路出LJ閥門逐漸開大使管路特性曲線處在0點以下時，試分析會發(fā)生什么現(xiàn)象?[浙江大學(xué)2002研]外外泵2Q圖2-4答：對圖3的串聯(lián)泵組，當(dāng)閥門開大使管路特性曲線處在0點以下區(qū)域時，泵2不但沒有向流體提供能量，還將消耗部分流體能量。若泵2作為串聯(lián)泵組的第一級而安裝在泵1的前面則會增大泵1的吸入管阻力，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致泵1產(chǎn)生氣蝕。4.如圖2-5所示為不同型號組成的并聯(lián)泵組，當(dāng)將管路出口閥門逐漸關(guān)小使管路特性曲線處在0點以上時，試分析泵2內(nèi)的流體流動將會發(fā)生什么現(xiàn)象?[浙江大學(xué)2002研]答：對圖示的并聯(lián)泵組，當(dāng)閥門關(guān)小使管路特性曲線處在O點以上區(qū)域時，流體將倒流入泵2,嚴(yán)重時將使泵2的電機(jī)燒毀。圖2-51.有一離心泵的名牌上標(biāo)有：流量39.6m3/h,揚(yáng)程15m,軸功率2.02kW,效率80%,配用電機(jī)容量2.8kW,轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/分。今欲在以下情況使用是否可以?如不可時采用什么具體措施才能滿足要求(要求用計算結(jié)果說明)。(1)輸送密度為1800kg/m3的溶液，流量38m3/h,揚(yáng)程15m。(2)輸送密度為800kg/m3的溶液，流量40m3/h,揚(yáng)程21m。注：庫房中有大容量電機(jī)。[四川大學(xué)2009研]解：密度的變化對泵的H-Q及"-Q均無影響，據(jù)此可以求解本題。(1)輸送密度為1800kg/m3的溶液時，泵的流量和揚(yáng)程均滿足管路要求，但軸功率為圖2-7(2)輸送p=800kg/m3的溶液時，泵的流量和揚(yáng)程均不能達(dá)到管路所要求值，所以功率也是不足的，因此可以將泵的轉(zhuǎn)速適當(dāng)提高。根據(jù)比例定律可得：(轉(zhuǎn)/分)因此，即如將泵的轉(zhuǎn)速提高到1656.5轉(zhuǎn)/分(前提是泵的強(qiáng)度允許)并采用3kW的電機(jī)容量，即可滿足要求。2.用離心泵將江水送至自來水廠的高位槽(液位恒定),如圖2-6所示。若管路條件不變，定性分析下列參數(shù)隨著江面的下降有何變化(設(shè)泵仍能正常工作)?(1)泵的壓頭H。(2)管路總壓頭損失。(3)泵出口處壓力表讀數(shù)。(4)泵入口處真空表讀數(shù)。[四川大學(xué)2008研]圖2-6解：離心泵工作時，管路的流量即為泵輸出的流量。(1)管路所獲得的壓頭為泵所提供的壓頭，即H-H。選取水池液面為截面1-1,高位槽液面為截面2-2,如圖2-7所示。(表壓),H節(jié)流損失即為閥門關(guān)小后所造成的損失，如圖2-9所示。圖中△H為出口節(jié)流調(diào)節(jié)新產(chǎn)生的節(jié)流損失。圖2-9由泵管路特性曲線原形式：則節(jié)流損失：(b)采用變速調(diào)節(jié)，將導(dǎo)致泵的特性曲線改變而管路特性曲線方程H=10+0.04q3不變。管路特征曲線如圖2-10所示。將其代入原泵的特性曲線方圖2-10②4.用離心泵將水庫中的清水送至高位槽(如圖2-11所示),兩液面差為h,管路系統(tǒng)的壓程為II=28-2.5×103v2(V的單位為m3/s,H的單位為m液柱),效率幫=。試求：圖2-11(1)h=13m時，泵的流量、揚(yáng)程和軸功率。(2)由于干旱水庫液面下降了3.5m(泵仍正常工作),高位槽液位不變，此時流量為多少?(3)水庫液面下降后，定性分析離心泵進(jìn)口處的真空表和出口處的壓力表上的讀數(shù)將如何變化?[四川大學(xué)2006研]解：選取水庫液面為截面1-1,高位槽液面為截面2-2,并以截面1-1為基準(zhǔn)面，在1-2間列機(jī)械能衡等式：代入上式化簡得管路特性曲線為HL=h+3×103v2泵工作時有：H=HH=28-2.5×103V2聯(lián)立上述三式，解得泵的流量為V=522×10?3m3/s泵的揚(yáng)程為H=28-2.5×103×(5.22×10-3)2=21.188m(2)當(dāng)水庫液面下降3.5m后，泵的特性曲線不變，即仍為=嗡-2,管路特性曲線變?yōu)镠?=16.5+3×103v2,如圖2-12所示。圖2-12泵工作時，H=H,再聯(lián)解得：(3)水庫液面下降后，泵的壓頭H增大，流量V減小。選取真空表所在截面為A-A,壓力表所在截面為B-B,在B-B與2-2間列機(jī)械能衡等式：上式中，(Z?-Zs)一定，u減小，因此Ps(表壓)減小。在A-A與B-B間列機(jī)械能衡等式：式中，解式①,有：100m(包括局部阻力的當(dāng)量長度),各管路的內(nèi)徑均為38mm,泵的出口處壓力表讀數(shù)為①②H-△z+H? 藏=1267BBA解：(1)對A→B,由機(jī)械能守恒有：h=hs+hA-98.1+49-147.1(9.如圖2-16所示輸水管路中裝有離心泵，水由下向上輸送，吸入管ABC直徑為80mm,管長6m,阻力系數(shù)λ?=0.02,壓出管直徑為60mm,管長13m,阻力系數(shù)λ?=0.03,在壓出管路E處按裝有閥門，其局部阻力系數(shù)(E=6.4,管路兩端水面高度差為10m,泵進(jìn)口高于水面2m,管內(nèi)流量為0.012m3/s,SA=0.5、ζB=Gr=0.75、ζG=1。(1)每千克流體需要從離心泵獲得多少機(jī)械能?(2)泵進(jìn)、出口斷面的壓強(qiáng)各為多少?(3)若高位槽內(nèi)水沿同樣管路向下流出，管內(nèi)流量仍維持0.012m3/s,計算說明是否需要安裝離心泵?[華東理工大學(xué)2007研]圖2-16解：(1)把流體從水面送到水槽需消耗機(jī)械能，所以要進(jìn)行機(jī)械能衡算。選取水面為截面1-1,高位槽為3-3,則機(jī)械能衡算式為：H,=gh+H-又由體積流速與線速度的關(guān)系，有：再由局部阻力損失計算公式：H,-10×9.811142632-112.3這樣，可求得每千克流體需要從離心泵獲得的機(jī)械能力：Ha?=H?-H-2=142632-0.7996=13.(3)從1-1截面至3-3截面列機(jī)械能衡算H!'=H-3-h=14.2632-10=42入阻力平方區(qū)，此時管路流動摩擦系數(shù)為0.03離心泵入口處真空表B的讀數(shù)為28.0kPa。若保持閥門C的開度及其他管路情況不變，當(dāng)壓力表A讀數(shù)降至43.61kPa時，試求：(1)管路的特性方程。(2)真空表B的讀數(shù)(kPa)。(3)離心泵的有效功率(kW)。(4)試根據(jù)離心泵工作點的概念，圖示定性分析當(dāng)壓力表A的讀數(shù)降低是離心泵的軸功率N將如何變化(清水密度近似取為1000kg/m3;忽略真空表導(dǎo)管的高度)。[天津大學(xué)2007研]圖2-17①其中關(guān)鍵為B值的確定。在水池水面(基準(zhǔn)面)與離心泵入口真空表處截面間列伯努利方程并化簡得：于是流量Q為：聯(lián)立泵的特性方程與式①,便可求得B值，即：20-2.0×103×(4.019×10-3)2=15.91+D(4.01當(dāng)壓力表A的讀數(shù)降至43.61kPa時，由于閥門C的開度不變，管路特性方程中的B值不變，而K值變?yōu)椋河谑枪苈诽匦苑匠虨椋菏街蠬e的單位為m,Qe為m3/s。(2)真空表B的讀數(shù)。聯(lián)立管路特性方程與泵的特性方程，得：20-2.0×10'Q2=10.45+5.3Q-6.14×10?3m3/及u=3.1在水池水面(基準(zhǔn)面)與真空表處截面間列伯努利方程并化簡得：(3)離心泵的特性方程為：H=20-2.0×10°(6.14×10~3)2=12所以可得離心泵的有效功率為：(4)在本題條件下，當(dāng)閥門C的開度不變時，管路特性方程可表示為：當(dāng)PA降低時，管路特性曲線將平行下移，泵的工作點將右移，泵的流量增加，軸功率加大，如圖2-18所示。圖2-1811.用離心泵將水由敞口水槽，送至30m高的水洗塔中，塔內(nèi)表壓為9.807×104N/m2,已知水流量為42.5m3/h,管路總長110m(包括局部阻力，但不包括出口動能),管子規(guī)格為φ108mm×4mm,摩擦系數(shù)λ=0.018,泵的效率為0.62,求泵的軸功率。[浙江工業(yè)大學(xué)2004N,=Ww=415.47×42.5/3600×1000=4904.85(W)N=W./n=4904.85/0.62=0.79(kW)12.用離心泵將水送至10m高的高位槽處(如圖2-19所示),輸送量V=30m3/h,管路總長L=150m(包括局部阻力的當(dāng)量長度),管子尺寸均為φ114mm×4mm,取摩擦阻力系數(shù)λ=0.02,試問：(1)如果選用的離心泵的特性曲線方程為：H=40-0.015V2。式中V的單位為m3/h,H的單位為m,該泵是否適用?(2)此泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，管路實際流量是多少m3/h?(3)為了使流量滿足設(shè)計要求，用出口閥門調(diào)節(jié)流量，則消耗在該閥門上的阻力損失增加了多少J/kg。[西北大學(xué)2006研]圖2-19解：(1)為了分析離心泵是否適用，首先選取液面為截面1,選取高位槽為截面2,然后在兩截面之間列伯努利方程，通過計算比較H與He之間的大小，如果H>He,則泵適用；反將V=30m3/h,d=0.106代入上式，可得：將u?代入伯努利方程，得：H-40-0.015V2=40-0.015×302=2因為H>He,所以該泵適用。(2)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，由于：泵工作時H=He,聯(lián)立兩式有：這樣，可求得管路的實際流量為：(3)根據(jù)范寧公式：可以求得消耗在閥門上的阻力損失為：聯(lián)立上述兩式，即可求得消耗在閥門上的阻力損失增加值為：hr=149J/kg。13.用一臺離心泵將水池中的水(密度為1000kg/m3)送至一表壓為59kPa的水洗塔頂，其流程如圖2-20所示。已知離心泵吸入管段長度(包括局部阻力的當(dāng)量長度，含入口阻力損失，下同)為50m,泵出口閥半開時排出管線長度150m(含出口阻力損失),全部管路均用φ108mm×4mm的碳鋼管，管內(nèi)流體流動摩擦系數(shù)均為0.025,其他數(shù)據(jù)如圖所示。試求：(1)當(dāng)系統(tǒng)水的流量為42.5m3/h時，離心泵入口處的真空表讀數(shù)(kPa)。(2)若離心泵的效率為70%,泵的軸功率(kW)。(3)泵出口閥門半開時管路的特性曲線方程。(4)若塔頂表壓增加到98.1kPa時，測得系統(tǒng)中水的流量為35m3/h,假設(shè)泵的特性曲線方程可以表示為H=A-Bq3,,求泵的特性曲線方程。[大連理工大學(xué)2005研]圖2-20解：(1)選取水池液面(設(shè)為0-0)和真空表所在的截面(設(shè)為1-1)列伯努利方程。取截面0-0為基準(zhǔn)面，壓強(qiáng)取表壓。于是有：即真空度為2(2)在水池液面0-0和水洗塔頂2-2兩截面間列伯努利方程，同樣取0-0截面為基準(zhǔn)面：(3)在水池液面0-0和水洗塔頂2-2兩截面間列伯努利方程，同樣取0-0截面為基準(zhǔn)面：(4)塔頂表壓為98.1kPa時：在水池液面0-0和水洗塔頂2-2兩截面間列伯努利方程，同樣取0-0截面為基準(zhǔn)面：H=(243+1-03)+98.1×1000/(000×9.81)+[0.025×(50+150)/0.]×[1.142/第(2)問中的H以及相關(guān)條件與第(4)問聯(lián)立代入：可以得到：A-43.4514.如圖2-21所示，用泵將水送至吸收塔塔頂，水的密度為1000kg/m3,塔頂操作壓強(qiáng)為19.62kPa(表壓),泵入口段管路總長度(1+1e)=50m,泵出口閥半開時，出口段管路總長度(1+le)=200m,摩擦系數(shù)為0.025,已知該泵的特性曲線為：(1)泵出口閥半開時泵的工作點。(2)泵的入口真空表及出口壓力表的讀數(shù)。[鄭州大學(xué)2005研]圖2-21解：(1)選取液面為截面0,塔頂為截面2,在截面0-2之間列伯努利方程為：z?=0,z?=23m,p?=0,p?=1.962×10+即為工作點。(2)在截面0-3之間列伯努利方程為：=-2.10×10+Pa(表壓)=80.3kPa(真空度)在3、1兩截面間列伯努利議程為：所以(表壓)15.如圖2-22所示的輸水循環(huán)管路，兩臺離心泵型號相同，兩條管路除兩個閥門開度不同外，其他條件完全相同，流向如圖所示。封閉容器B內(nèi)的真空度為7×10+Pa,兩液面的高度差為9m。兩管路內(nèi)的流速均為3m/s,泵1出口閥兩端的水銀U形壓差計讀數(shù)R為300mm。(1)泵1出口閥的局部阻力系數(shù)為多少?(2)泵2出口閥的局部阻力系數(shù)為多少?[華東理工大學(xué)2003研]圖2-22解：(1)求阻力系數(shù)可以根據(jù)阻力公式：其中U形管兩段壓差為：PA-pB=gR(pi-p)代入上式可得泵1出口閥的局部阻力系數(shù)為：=2×9.8×0.3×(13.6-1)×1000/(32×100(2)對于泵2出口閥的局部阻力系數(shù)需要用機(jī)械能衡算式來求解。如圖2-23所示選取截面圖2-23在截面1-1"、2-2"以及泵1、泵2之間列伯努利方程如下：u2=u?≈0,uA=uc=3m/s,Z2-zi=9m,p2=-代入數(shù)據(jù)并整理可得：由H與5的關(guān)系，上式可進(jìn)一步整理為：代入已知數(shù)據(jù)可得泵2出口閥的局部阻力系數(shù)為：16.采用如圖2-24所示的輸送系統(tǒng)，將水池中的清水(密度為1000kg/m3)輸送到密閉高位槽中。離心泵的特性方程為(式中H的單位為m,Q的單位為m3/s,當(dāng)壓力表的讀數(shù)為100kPa時，輸水量為10L/s,此時管內(nèi)流動已進(jìn)入阻力平方區(qū)。若管路及閥門開度不變，當(dāng)壓力表讀數(shù)為80kPa時，試求：(1)管路的特性方程。(2)輸水體積流量。(3)離心泵的有效功率。[天津大學(xué)2003研]解：根據(jù)壓力表讀數(shù)100kPa的已知條件，列出輸送系統(tǒng)的伯努利方程式，與泵的特性方程聯(lián)解來確定管路特性方程的具體關(guān)系式。當(dāng)壓力表讀數(shù)改為80kPa時，則調(diào)整管路特性方程式中的常數(shù)項K。進(jìn)而聯(lián)立泵的特性方程與管路特性方程，計算輸水體積流量和泵的有效功率。截面和基準(zhǔn)面的選取如圖所示。2f2c圖2-24壓力表讀數(shù)P?=135:P時的管路特性方程式為：①將Qe=10L/s代入泵的特性方程及式①聯(lián)解，即：H=40-7.0×10+(0.01)2=20.2+B((1)P?=80kPa時的管路特性方程式。當(dāng)P=80kPa時，由于流動在阻力平方區(qū)，故式②中的B值不變，而式②中的常數(shù)將比20.2值小，則：于是可得即管路的特性方程為：(2)聯(lián)立泵的特性方程式及P?=80kPa時的管路特性方程式便可求得體積流量，即：40-7.0×10+Q2=1815+1.2即水的體積流量為0.0105m3/s。(3)聯(lián)立(2)問中的He,可得離心泵的有效功率為：N=Hg2.p=3228×9.81×0.0105×1000=3325(W)即泵的有效功率為3325W。17.欲用離心泵將江中水送至10m高處水塔(如圖2-25),輸送量V=30m3/h,管路總長L=150m(包括局部阻力的當(dāng)量長度),管子尺寸均為φ114mm×4mm,取摩擦因數(shù)λ=0.02,圖2-25(1)若選用的離心泵的特性曲線為H=40-0.015V2,式中V單位為m3/h,H的單位為m,(2)此泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，管路實際流量為多少m3/h?(3)為了使流量滿足設(shè)計要求，需用出口閥進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。則消耗在該閥門上的阻力損失增加多少J/kg?[浙江大學(xué)2003研]解：(1)根據(jù)管路特性方程可得：其中，流速公式和流動阻力公式分別為：代入管路特性方程，并整理可得：已知V=30m3/h,代入上式解得：he=11.29m因為H=26.5m>11.29m,即離心泵的揚(yáng)程大于管內(nèi)流動總機(jī)械能，故此泵適用。(2)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，根據(jù)管路的特性曲線：(3)為了使流量滿足設(shè)計要求應(yīng)使閥門減小，流量增大，分析整個管路，增加的阻力損失18.如圖2-26所示離心泵輸水管路，將敞口低位槽中的水輸送到塔設(shè)備中。泵的揚(yáng)程可用H=40-6×10*q2(H:m,4v:m3s)表示，管路均為φ50mm×2.5mm,總管長(包括局部阻力當(dāng)量長度)為80m,摩擦系數(shù)λ=0.025。塔內(nèi)壓強(qiáng)為0.1MPa(表)塔內(nèi)出水口與低(1)管路的流量為多少m3/s?泵的有效功率為多少?(2)若塔內(nèi)壓強(qiáng)變?yōu)?.2MPa(表),則此時流量為原流量的百分之幾?[華東理工大學(xué)2002太圖2-26解：如圖2-27所示截取低位槽液面1-1",塔出口處界面2-2":(1)泵的特性曲線方程涉及到管路流量，而且當(dāng)泵處于工作點時H=He,因此可以據(jù)此求圖2-27取1-1"為基準(zhǔn)面，所以zi=0,z?=12m,pi=由于兩截面液面變化不大，所以u?=u?≈0。由于管路流量4v=πd2u/4,于是有：將已知數(shù)據(jù)代入上述伯努利方程，則可得管路特性方程為：另外，由題意可知泵的特性曲線方程為：當(dāng)泵處于工作點時，H=He。聯(lián)立兩個特性方程求得：這樣，可求得管路流量和泵的有效功率分別為：P.=pgHq=1000×9.8×38.88×0.0043=1638(2)根據(jù)(1)中所求得的管路特性方程可知，當(dāng)塔內(nèi)壓強(qiáng)為0.2MPa(表壓)時，將其代入管路特性方程即可得新情況下的管路方程式：同理，聯(lián)立H和He',求得：于是可求得前后兩個流量之比為：r=qv.?/av=2.82×103/4.3×103=65.519.如圖2-28所示離心泵輸水管路，吸入管長3m,泵出口至0點管長及O'點至管出口管長各為15m(均包括全部局部阻力的當(dāng)量長度),管徑均為50mm。泵出口處至水池水面的垂直距離為1m。設(shè)備A和設(shè)備B的阻力損失可表示為：設(shè)備與O點及與O'點間的阻力損失可忽略不計。孔板流量計的孔徑為30mm,流量系數(shù)Co=0.65,U型壓差計中指示液為汞。離心泵特性曲線方程為以上中流量以m3/h表示，揚(yáng)程和設(shè)備A、B的阻力損失以m表示，摩擦因數(shù)λ=0.03。試求：(1)管路中總流量。(2)泵出口處壓力表讀數(shù)P。(3)孔板流量計讀數(shù)R。孔板流量計的孔速u,計算式為：式中，△P為孔板兩側(cè)的壓差。汞的密度為13600kg/m3。[浙江大學(xué)2002研]圖2-28解：(1)由機(jī)械能衡算式得：=0.0202Q2+0.025Q2①對并聯(lián)管路：0.025Q2=0.016Q2②聯(lián)立①-④式可得：(2)水池面至泵出口列機(jī)械能衡算式為：解得p=31660.2Pa(表壓),即泵出口處壓力表讀數(shù)p=31660.2Pa(表壓)。(3)由孔板流量計算式：20.用離心泵將敞口水池中的水送往敞口高位槽，兩液位差為6m。泵的特性方程為：He=28-1.45×1054(He:m,4v:m?s)。(1)泵的有效功率。(2)若高位槽直徑為2m,水池液面高度不變，要使高位槽液位上升1m需多長時間?[華東理工大學(xué)2001研]圖2-29解：(1)泵的有效壓頭：H,=28-1.45×10°a3=28-1.45×103×0.012=泵的有效功率：P-pgqvH,-998×9.81×0.01×13.5-132(2)在水池液面(設(shè)為1-1)與高位槽液面(設(shè)為2-2)列伯努利方程，以1-1面為基準(zhǔn)水其中K在特定管路中為常數(shù)。h=6m時管路特性方程為：假設(shè)在t時刻兩液面位差為h,則有：H,=h+75×10*q2此過程為非定態(tài)過程，但可以微小時刻dt內(nèi)將其擬定態(tài)處理，在t+dt內(nèi)列衡算式：將式①代入上式并兩邊積分：21.某廠自江水中取水去冷卻某物質(zhì)，換熱后的水仍排入江中，流程如圖2-30所示。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為2900r/min時，離心泵的特性方程為該泵吸入管路長為20m,壓出管路長為100m(以上管長均包括了全部局部阻力的當(dāng)量長度，(1)泵的有效功率。(2)泵入口處真空表的讀數(shù)。(3)當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速調(diào)為2700r/min時，泵的有效功率又為多少?[華東理工大學(xué)2001研]個業(yè)1圖2-30解：(1)如圖2-31所示選取截面吸入管路1-1和壓出管路2-2。圖2-31①聯(lián)立管路特性方程和泵特性方程，其中He=H:解上述兩式：Pe=pg9vHe=998×9.81×4.98×10-3×15.8=77(2)泵入口處的截面的水的流速：在吸入管路1-1截面和泵入口端3-3截面列機(jī)械能衡算式以1-1截面為基準(zhǔn)水平面。有：代入數(shù)據(jù)可得真空表讀數(shù)為：(3)采用改變轉(zhuǎn)速的方調(diào)節(jié)流量，管路特性曲線不變，泵的特性曲線變化，且變化后的泵的特性曲線變化后的泵的特性曲線仍與管路特性曲線相交于新的工作點。設(shè)改變轉(zhuǎn)速后流量變?yōu)?v,則有：H!=6.359×10?q2=6.359×103×(4.636×10)2=P-pgavH,-998×9.81×4.636×103×13.65-61有局部阻力的當(dāng)量長度),管內(nèi)徑均為40mm,摩擦因數(shù)λ=0.02,試求：單位為m3/min),求該管路的輸送量(單位為m3/min)。[浙江大學(xué)2001研]解：(1)根據(jù)管路的特性方程：該管路的輸送量為0.212m3/min。23.用4B15型的離心泵將常壓，20℃的清水送往A、B兩槽，其流量均為25m3/h,管段CO長50m,管內(nèi)徑為100mm,OA與OB段管長均為40m,管內(nèi)徑均為60mm(以上各管段長度包括局部阻力的當(dāng)量長度，OB段的閥門除外)。假設(shè)所有管段內(nèi)的流動皆進(jìn)入阻力平方區(qū)，且摩擦系數(shù)λ=0.02。分支點處局部阻力可忽略，如圖2-32所示。試求：(1)泵的壓頭與有效功率。(2)支管OB中閥門的局部阻力系數(shù)6。(3)若吸入管線長(包括局部阻力當(dāng)量長度)為4m。泵的允許吸上真空度為5m,確定泵的安裝高度。[天津大學(xué)2000研]圖2-32解：該題為分支管路計算，流動在阻力平方區(qū)(λ為定值)。(1)各處流速分別為：U?=Q/(πd2/4)=25×2/(3600×π×0.12/4)=1.76UA=UB=25/(3600×π×0.062/4)=2.456在水槽面與A槽面之間列伯努利方程得：=12+0.02×(50/0.1)×((1.768)2/(2×9.81))+0.02×(40/0.06)×(2.4562/(2×Ne=HeQepg=17.69×(25×2/3600)×1000×9.81=2410(W)=2.41(k泵的壓頭為17.68m,有效功率為2.41kW。(2)對A、B兩槽面列伯努利方式得：12+(0.02×40/0.06)×2.4562/19.62=8+(0.02×4支管OB中閥門的局部阻力系數(shù)5為13.01。(3)先求泵的最大安裝高度：=5-1.7682/19.6-0.02×(4/0.1)×(1.768泵的實際安裝高度應(yīng)小于Hg(0.5-1.0)m,故取4m。24.儲槽內(nèi)有40℃的粗汽油(密度p=710kg/m3),維持液面恒定，用泵抽出后分成兩股，一股送到分餾塔頂部，另一股送到吸收解吸塔中部。有關(guān)位置距地面以上的高度如圖2-33所示。若閥門全開時，包括局都阻力當(dāng)量長度的各管段長度如下：1～0段，l?=10m;0～3段，l?=20m,管內(nèi)徑均為50mm,摩擦系數(shù)均為λ=0.03。調(diào)節(jié)0～2段中閥門開度，使送往吸收解吸塔的流量為送往分餾塔的流量的一半。此時，孔板流量計的壓差△P=513mmHg,孔徑do=25mm,流量系數(shù)Co=0.62。試求：(1)總管流量和管路所需的壓頭。(2)若泵效率為60%,求所需泵功率。[華東理工大學(xué)2000研]圖2-33解：(1)孔板流量計計算公式為：在1-1截面與管出口截面3-3間列機(jī)械能衡算式，同時以水平地面為基準(zhǔn)面。(2)泵的有效功率為：pe=pgVHe=710×9.81×6.33×10-3×22.68=1.0(即需泵功率為1.67kW25.如圖2-34所示的管路系統(tǒng)，某液體水平自A向D流動，管路BIC和BⅡC為并聯(lián)管路。各管路直徑d均相同，管長(包括所有局部位置的當(dāng)量長度)均為L,摩擦系數(shù)均為λ。一直流體在AB管的流量為Q。(1)試列出流體流經(jīng)該管路系統(tǒng)自A到D的阻力表達(dá)式。(2)若AD連點壓力相同，且處于同一水平面上，則該管路的管路特性曲線方程如何表達(dá)?(3)若將一臺離心泵安裝在AB管路上，以完成該輸送任務(wù)，則離心泵工作點所對應(yīng)的揚(yáng)程和流量各為多少?[武漢科技大學(xué)2008研]圖2-34由于管路BC為并聯(lián)管路，所以其阻力損失為：由連續(xù)性方程，,u=Q/(0.785d2),所以總的阻力表達(dá)式為：把u=Q/0.785d2)代入上述方程可得：于是得出流體流經(jīng)該管路系統(tǒng)自A到D的阻力表達(dá)式為：(3)因為離心泵安裝在AB管路上，易得其流量仍為Q,于是揚(yáng)程為：,流量為Q。26.如圖2-35所示，在20℃下將水從貯槽中用泵送至反應(yīng)器，輸送管路為長40m、內(nèi)徑為L=35m),一個1/2開啟的標(biāo)準(zhǔn)閥(當(dāng)量長度Le=465m)。管路出口在儲槽液面以上12m,貯槽與大氣相通，大氣壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，反應(yīng)器則在500kPa=5×10sPa(表壓)下操作，若要維持的體積流量，求所需泵的軸功率。已知泵效率為0.5,管路沿程摩擦系數(shù)λ=0.02,20℃水的密度p=1000kg/m3。[武漢科技大學(xué)2007研]A反應(yīng)器圖2-35λ=0.02,L=40m,ZL-35+465=500m,d令∑包括管路進(jìn)口突然縮小ζ=0.5和出口突然擴(kuò)大ζ=1,即ZS=1.5即所需泵的軸功率為N=12(kW)27.如圖2-36所示，管路輸送水系統(tǒng)，貯槽液面與高位槽之間高度差為8m,在閥門C的兩端裝有一個倒U型壓差計，讀數(shù)H為80mm。已知主管總長(包括所有局部位置的當(dāng)量長度但不包括并聯(lián)管路部分)為30m,規(guī)格為φ108mm×4mm,閥門C的局部阻力系數(shù)5=0.5,并聯(lián)管路規(guī)格均為φ55mm×2.5mm,長均為10m(包括所有局部位置的當(dāng)量長度),水的密均取0.02。[武漢科技大學(xué)2006研]圖2-36=0.785×0.052(1.772+1.879)=0.007165m3/s=2在1-1和2-2截面之間列伯努利方程有：=8+0.02(12.746+35.99)=8.故可得離心泵的軸功率：N=HQpg/η=8.975×0.007165×1000×9.81/0.6即離心泵的軸功率為1.051kW。28.有一離心泵，其特性曲線為H=125-4.0×10-34,(9v的單位：m3h),轉(zhuǎn)速為2900r/min,現(xiàn)擬用該泵將水庫中的水送到高度為58.5m的常壓高位水槽，輸送管路的管內(nèi)徑均為150mm,當(dāng)泵出口閥門全開時，管路總長(包括所有局部阻力當(dāng)量長度)為900m。已知水的密度p=1000kg/m3,摩擦系數(shù)為0.025。(1)若該泵的實際安裝高度為1.5m,吸入管總長(包括所有局部阻力當(dāng)量長度)為60m,求系統(tǒng)流量在80m3/h時泵入口處的真空度為多少(kPa)。(2)求出口閥全開時管路的特性曲線方程。(3)求該泵在出口閥門全開時的工作點，若泵的效率為70%,求泵的軸功率Pa。(4)若用出口閥將流量調(diào)至80m3/h,求由于流量調(diào)節(jié)損失在閥門上的壓頭是多少m?(5)若通過降低泵的轉(zhuǎn)速，將流量調(diào)至80m3/h(泵出口閥門全開),求在新的轉(zhuǎn)速下泵的特性曲線方程，并說明在泵出口閥門全開的條件下，泵的流量、揚(yáng)程變化情況。[江蘇工業(yè)學(xué)院2007研]圖2-37解：(1)流速公式為：據(jù)此可求流速u:在水池液面0-0和真空表所在液面1-1間列伯努利方程：這樣，可求得泵入口處的真空度為：(2)閥門全開時，在水池液面0-0和高位槽所在液面2-2間列伯努利方程為：代入數(shù)據(jù)，即可求得出口閥全開時管路的特征曲線方程為：(3)管路特性曲線方程為：泵的特性曲線方程為：令H=H。,聯(lián)立上述兩式求得：這樣，可求得泵的軸功率為：(4)出口閥將流量調(diào)至80m?/h,將9v=80m?/h代入泵的特性方程得：H=125-4.0×10?3×802=9將9v=80m3/h代入管路特性方程得：H,-59.5+0.00189×802=7則損失在閥門上的壓頭為：(5)由題意可知，新轉(zhuǎn)速n"下的特性曲線方程為：將H=71.6m,qv=80m?/h代入得：29.用泵將貯槽1中的石油送至高位槽2中，兩槽液面恒定不變，且其液面差為15m。管子規(guī)格為φ89mm×4.5mm,管路總長為200m(包括局部阻力的當(dāng)量長度內(nèi))。要求流量為21m3/h。已知一石油密度為920kg/m3,黏度為0.5N·S/m2。試計算：(1)泵的有效功率。(2)整理并寫出管路特性曲線方程(注明式中變量的單位)。[浙江工業(yè)大學(xué)2006研]解：(1)根據(jù)流量公式，可得：由此可見，該流體處于層流狀態(tài)，所以有：在貯槽1-1和高位槽面2-2之間運(yùn)用伯努利方程：其代入已知數(shù)據(jù)，整理得：于是，可求得泵的有效功率為：N,=VH.pg=21/3600×79.4×920×9.8=42(kW)(2)根據(jù)揚(yáng)程公式：將數(shù)據(jù)代入整理，得：又根據(jù)流量公式：這樣，可求得管路特性曲線方程為：30.用泵自貯油池向高位槽輸送礦物油，流量為38.4噸/小時，高位槽中液面比油池中液面高20m,管路總長(包括閥門及管件的當(dāng)量長度)330m,進(jìn)出口阻力不計。管徑為φ108mm×4mm,若油在輸送溫度下的比重為0.96,黏度為3430cP,求泵所需的實際功率，設(shè)泵的效率η=50%。[合肥工業(yè)大學(xué)2005研]解：對貯油池液面至高位槽液面列伯努利方程為：u=ms/0.785d2rRe=dup/μ=0.1×1.415×960/3430×10-3=39He=20+1.616×(330/0.1)×(1.4152/2×9.81)=5于是泵所需的實際功率為：N=QHe·pg/n即泵所需的實際功率為118.1kW。第3章非均相物系的分離和固體流態(tài)化【答案】尺寸形狀密度是否變形查看答案等);④設(shè)備因素：包括體現(xiàn)為壁效用。2.恒壓過濾某種懸浮液(介質(zhì)阻力可忽略，濾餅不可壓縮),已知10min單位過濾面積上(1)做好準(zhǔn)備工作，啟動系統(tǒng)。(2)進(jìn)行過濾濾液體積和過濾時間關(guān)系曲線的測定。(3)改變過濾壓差，再進(jìn)行不同壓差下過濾濾液體積和過濾時間關(guān)系曲線的測定，至少測定3條曲線。(4)關(guān)閉系統(tǒng)，復(fù)原裝置并清掃衛(wèi)生。實驗流程示意圖如圖3-1所示。圖3-13.為什么工業(yè)上氣體的除塵常放在冷卻之后進(jìn)行?而在懸浮液的過濾分離中，濾漿卻不宜在冷卻后才進(jìn)行過濾?[江蘇工業(yè)學(xué)院2008研]答：根據(jù)沉降公式：可見，沉降速度u與黏度μ成反比，對于氣體溫度升高其黏度增大，溫度下降，黏度減少。所以對氣體的除塵常放在冷卻后進(jìn)行，這樣可增大沉降速度ur。而懸浮液的過濾，過濾速率基本方程為：即黏度為過濾阻力。從上述公式可看出，當(dāng)懸浮液的溫度降低時黏度卻增大，為提高過濾速率，所以不宜冷卻后過濾。4.從地下開采出來的原油由油、水、氣組成，如圖3-2所示為一原油連續(xù)計量裝置的示意圖，其原理是將原油中的油、水、氣分離后用各自的流量計分別測定其流量(計量),然后再將油、水、氣匯合一起流向下游。具體工藝如下；原油首先切向進(jìn)入一旋風(fēng)分離器，使氣與液(油和水)從旋風(fēng)分離器頂部流出，計量后進(jìn)入油、水、氣匯合點。除去氣的液體(油和水)從旋風(fēng)分離器的下部流出，經(jīng)檔板后進(jìn)入一沉降區(qū)，在沉降區(qū)中由于油、水的密度差，油逐漸向下走實現(xiàn)油與水的分離，分離后的油(含有部分水)從上部流出的計量，分離后的水(含有少量油)從下部流出計量(圖中三個閥門均為調(diào)節(jié)閥，其作用是通過調(diào)節(jié)閥門的開度來維持氣油界面、油水界面的穩(wěn)定)。問：(1)給定的原油連續(xù)計量裝置，若原油流量增加，則油路(含有流量計的支管)中油含水率將如何變化?水路(含水流量計的支管)中水中含有率將如何變化?請簡要說明理由。(2)在某計量過程中，發(fā)現(xiàn)水路流動正常，但油路流動不暢發(fā)生部分堵塞現(xiàn)象即使油路閥門全開，仍流動不暢),且油的溫度并無明顯變化。請分析油路流動不暢的原因，并提出解決的辦法。[浙江大學(xué)2006研]圖3-2答：(1)根據(jù)斯托克沉降速率公式：對于處理量為Vs的原油能夠100%除去的顆粒最小直徑為：由上式可知，處理量Vs增加，流體的粘度、密度均不變時，顆粒直徑d增加，即對單位水分子粒子來說，處于油層的水分子的粒子直徑增加，也就是說油中含水率提高，同理水中含油率下降。(2)如果出現(xiàn)油路不暢，水路正常的現(xiàn)象，且油的溫度并無明顯變化，這說明油中含水率極小，油的粘度過大，導(dǎo)致流通不暢，出油少。此時應(yīng)該采取措施是調(diào)節(jié)水的流量計，使水的流量減小。5.已知過濾基本方程為：A——過濾面積，m2; 濾餅的壓縮性指數(shù)，無因次：單位壓差下濾餅的比阻，1/m2; 濾餅體積與相應(yīng)濾液體積之比，m3濾餅/m3濾液；V過濾介質(zhì)的虛擬濾液體積，m3。試根據(jù)該式分析強(qiáng)化過濾操作的途徑。[天津大學(xué)2003研]答：根據(jù)過濾基本方程式，可通過如下途徑提高過濾速率或過濾機(jī)的生產(chǎn)能力：(1)提高過濾推動力△P。(2)允許的話，可采用助濾劑或其他物理方法改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)、降低濾餅阻力(減小r'、s)。(3)將料漿適當(dāng)升溫，降低濾液黏度μ。(4)選擇阻力較低的過濾介質(zhì)，定期清洗或更換濾布，以減小Ve或Le。(5)合理選定每批操作的濾餅厚度L(即合理設(shè)計過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸及操作周期)。6.若分別采用下列各項措施，試分析轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的生產(chǎn)能力將如何變化。已知濾布阻力可以忽略，濾餅不可壓縮。(1)轉(zhuǎn)筒尺寸按比例增大50%。(2)轉(zhuǎn)筒浸沒度增大50%。(3)操作真空度增大50%。(4)轉(zhuǎn)速增大50%。(5)升溫，使濾液粘度減小50%。分析上述各種措施的可行性。[四川大學(xué)2009研]答：當(dāng)介質(zhì)阻力忽略不計(即V。=0)時，轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的生產(chǎn)能力,其中(1)轉(zhuǎn)鼓過濾面積域=,當(dāng)D'=1.5D時，A'=1.5A,其他條件不變時，則,即轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的生產(chǎn)能力為原來的1.5倍。(2)浸沒度Q′=1.50時，若其他條件不變，則,即轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的生產(chǎn)能力為原來的1.225倍。(3)當(dāng)真空度增大50%,即P-1.5,即：,即轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的生產(chǎn)能力為原來的1.225倍。(4)當(dāng)轉(zhuǎn)速n'=1.5n時，,即轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的生產(chǎn)能力為原來的1.225倍。1.用小型板框壓濾機(jī)對某懸浮液進(jìn)行恒壓過濾實驗，過濾壓強(qiáng)差為150kPa。測得過濾常數(shù)K=2.5×10??m2/s,q=0.02m3/m2。今擬用一轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)過濾該懸浮液，過濾介質(zhì)與實驗時相同，操作真空度為60kPa,轉(zhuǎn)速為0.5r/min,轉(zhuǎn)筒的浸沒度為1/3。若要求轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的生產(chǎn)能力為5m3濾液/h,試求轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的過濾面積。以知濾餅不可壓縮。[天津大學(xué)2000研]解：恒壓過濾計算，操作壓差改變引起K的變化。由于S=0,故過濾常數(shù)：K'=(△P/△P)K=(60/150)×2.5×10-?=1×101根據(jù)恒壓過濾基本方程：q=[1×10??(40+4)]0.5-0.02=0.04A=Q/(60ng)=5/(60×0.5×0.04633)=3.597(m2)(取3.6m2)2.用板框過濾機(jī)恒壓過濾某一懸浮液，當(dāng)過濾時間為1800s時得到的總濾液量為8m3,當(dāng)過濾時間為3600s時結(jié)束過濾，并得到總的濾液量為11m3。接著在相同的壓力下用3m3的清水進(jìn)行洗滌，試計算所需的洗滌時間，設(shè)介質(zhì)阻力忽略不計。[華南理工大學(xué)2009研]3.用一過濾面積為0.05m2的板框過濾機(jī)過濾某懸浮液，操作壓強(qiáng)為399kN/m2,過濾300s所得到的濾液量為0.025m3,再過濾300s時再得到0.015m3的濾液量，此時板框已充滿濾餅，(1)過濾常數(shù)K(m2/s)和當(dāng)量濾液量Vm(m3)。(2)過濾終了時的過濾速率。[華南理工大學(xué)2007研]解：(1)恒壓過濾方程為V2+2VV=KAtt?=600s,V?=0.025+0.015=0(2)表面過濾基本方程,在過濾終了時，V=0.04m3,因此可得：(1)試導(dǎo)出在Re,=1-500范圍內(nèi)":的表達(dá)式為：計算式適用。[清華大學(xué)2002研]解：(1)由題意可知,整理化簡得：(2)計算雷諾數(shù)：上述":的計算式要適用，雷諾數(shù)要保證范圍：Re:=1~500=6367×103d14所以dp的范圍為7.794×10?3~1.416×10?3m,上述“:的計算式適用。5.有一板框壓濾機(jī)，在一定壓力下，過濾某種懸浮液，當(dāng)濾渣完全充滿濾框時的濾液量為10m3,過濾時間為1h。隨后在相同的壓力下，用10%濾液量的清水(物性可視為濾液相同)(1)求該機(jī)的生產(chǎn)能力，以m3(濾液)/h表示。(2)如果該壓濾機(jī)的每一個濾框厚度減半、長寬不變，而框數(shù)加倍，仍用同樣濾布，洗滌水用量不變，但拆裝時間增為15min。試問在同樣操作條件下進(jìn)行上述過濾，則其生產(chǎn)能力將變?yōu)槎嗌?[清華大學(xué)2001研]解：(1)根據(jù)題意，列出過濾基本方程為÷288=K,整理可得：對于板框壓濾機(jī)，洗滌時有如下關(guān)系：因此，根據(jù)辦礦過濾機(jī)的生產(chǎn)能力的定義可求得該機(jī)的生產(chǎn)能力為：KA2=4KA2=4×130=520V.=0.6352×0.025×38=0.389.采用板框過濾機(jī)恒壓過濾某懸浮液，過濾1h時得濾液16m3,然后用2m3的清水在過濾(1)洗滌時間。津大學(xué)2007研]解：(1)由公式：=對于板框壓濾機(jī)橫穿洗滌法，洗滌速率是過濾終點速率的1/4,即：于是洗滌時間：(2)再得16m3時濾液所需過濾時間：若不進(jìn)行洗滌，欲再得濾液16m3,需繼續(xù)過濾的時聞為3h。10.在200kPa的表壓下用一小型板框壓濾機(jī)進(jìn)行某懸浮液的過濾實驗，測得過濾常數(shù)K為1.25×10?m2/s,qe為0.02m3/m2。今要用一轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)過濾同一懸浮液，濾布與實驗時相同。已知濾餅不可壓縮，操作真空度為80kPa,轉(zhuǎn)速為0.5r/min,轉(zhuǎn)筒在料漿中的浸沒度為1/3,轉(zhuǎn)筒直徑為1.5m,長為1m。試求：(1)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的生產(chǎn)能力為多少m3濾液/h?(2)如濾餅體積與濾液體積之比為0.2,轉(zhuǎn)筒表面的濾餅最終厚度為多少mm?[西北大學(xué)2005研]解：(1)由過濾方程系數(shù)：由于濾餅不可壓縮，故S=0。轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動一周的過濾時間為：過濾面積為：由真空過濾方程：q-√A+kt-4.-0.022+40×5×10*-0.02=0.Q=ngA=0.5×60×0.029×4.17(2)由濾餅濾液之比：V=0.2×0.13667=0.02733:11.擬用一板框過濾機(jī)在恒壓下過濾某懸浮液，要求在1.5小時內(nèi)得到2m3濾液，已知過濾常數(shù)K=5×10-3m2/h,過濾介質(zhì)阻力可忽略不計。試求：(1)若用尺寸為900mm×900mm×30mm的板框，則需要濾框和濾板各多少?(2)過濾終了時，用0.4m3的洗滌水進(jìn)行洗滌，洗滌水的黏度和濾液黏度相同，洗滌壓強(qiáng)差與最終過濾壓強(qiáng)差相同，則洗滌時間為多少?(3)過濾輔助時間為0.5小時，則該過濾機(jī)的生產(chǎn)能力為多少?[鄭州大學(xué)2005研]解：(1)根據(jù)恒壓過濾方程：且A=n×092×2則需要濾框15個，濾板16個。(2)根據(jù)公式：板框壓濾機(jī)洗滌時間(3)根據(jù)生產(chǎn)能力計算式：Zt=T+T+tp=15+2.4+0.512.采用降塵室除去礦石焙燒爐出口的爐氣中含有的粉塵。在操作條件下爐氣流量為16000m3/h,在降塵室內(nèi)的流速為2m/s,密度為0.6kg/m3,黏度為2×1(1)所需降塵室的底面積和高(其寬為2m)。(2)用上述計算確定的降塵室，要將爐氣中直徑為70μm的塵粒完全除掉，求爐氣的允許處理量。[鄭州大學(xué)2005研]解：(1)設(shè)沉降處于斯托克斯區(qū)，則有：Rep<2所以因為所以(2)同樣設(shè)沉降處于斯托克斯區(qū)，有：,故假設(shè)成立4m=Axu,=5.66×0.601=3.13.一小型板框壓濾機(jī)有10個框，長寬各為0.2m,在240kPa(表壓)下恒壓過濾2h濾框充滿濾液，且得濾液160L。每次洗滌和裝卸時間為1h,若濾餅不可壓縮，且過濾介質(zhì)阻力(1)洗滌速度。(2)若表壓增加一倍，其他條件不變，此時的生產(chǎn)能力為多少?[西北大學(xué)2004研]解：(1)因介質(zhì)阻力忽略不計，所以：Ve=0,Te=0,于是有：A-2/2n-2×022×10-0.8(2)表壓增加一倍，所以有：△P'=2AP監(jiān)S=(不可壓縮)Ko△P因為在原板框過濾機(jī)過濾，懸浮液濃度未變，當(dāng)n=10板框充滿濾餅時，所得濾液量仍為即此時的生產(chǎn)能力為0.08m3濾液/h。14.在實驗室進(jìn)行恒壓過濾操作，忽略過濾介質(zhì)阻力，過濾時間為0時，所得濾液量為V?,