化工原理习题(含答案)

2－2如图所示，用某离心泵将水从一敞口水池输送到另一高位槽中，高位槽的压力为0.2kgf/m2，要求送水量为每小时50m3，管路总长（包括所有局部阻力的当量长度）为150m，吸入管和排出管路均Ф108×4mm的光滑管，当Re=3000~106时，管路的摩擦系数λ=0.3164Re-0..25。试求：（1）该泵的扬程和轴功率。已知泵的效率为65%，水的密度为1000kgm-3，水的粘度为1×10-3Pas。（2）若阀门开度不变，该泵现改为输送密度为1200kgm-3某液体，（该液体的其他物性可视为与水相同）。试说明：①流量有无变化？②扬程有无变化？③离心泵的轴功率有无变化？画图表明工作点的变化趋势。习题2－2附图解：（1）代入有关数据得：u=1.769m/s，Re=176900湍流=0.01542在两液面列柏努利方程0,20,0,022212112222121121uumzzphpugZwpugZfe代入有关数据得：∑hf1-2=3.689mH2O，He=We/g=25.69m，N=5.38kW(2)泵特性曲线H＝A-BQ，与密度无关，H～Q不变管路特性曲线H＝H0+f（Q），密度增大H0减小，曲线下移，因此密度增大，工作点向右下方移动，流量增大，压头减小。gHQN密度增大，轴功率增大2－3欲用离心泵将常压和20℃水（饱和蒸气压为0.24mH2O柱）以30m3h－1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2mH2O柱，压出管路全部阻力为3mH2O柱，若已知泵的允许气蚀余量为7m，问上述安装高度是否合适？水的密度可取1000kg.m-3。若改为输送80℃水，其他条件不变，泵的安装高度是否合适？（80℃水的饱和蒸气压为47.4Kpa）解：泵的允许安装高度mmHgpNPSHgpHfvrg209.12724.033.10101安装高度不合适改为输送80℃水安装高度不合适2－5图示离心泵管路系统，将水从低位槽送往高位槽，吸入管（泵前）直径d1=80mm,长l1=6m,摩擦系数λ1=0.02。排出管（泵后）直径d2=60mm,长l2=13m,摩擦系数λ2=0.03，在排出管C处装有阀门，其局部阻力系数ζ＝6.4，吸入管路和排出管路各有一个90º弯头，ζ=0.75。管路两端水面高度差H＝10m，泵进口高于水面2m，管内水流量为12Ls－1。试求：（1）每kg流体需从泵获得多少机械能（泵的有效功W）？(2)泵进、出口断面的压强PA和PB各为多少？(3)如果是高位槽中的水沿同样管路向下（低位槽）流出，管内流量不变，问是否需要安装离心泵？习题2－5附图解：(1)泵吸入管内的流速为u1＝,/39.208.01012442321smdV泵压出管内的流速为u2＝smudd/24.406.008.039.22222221在断面1-1和2-2之间列机械能衡算式，并移项整理得mmHg25.32781.9100010004.4733.10kgJWkgJudludlhuukgJgHPPgHhuuPPWdobsbiff/6.2375.1391.98/5.139224.4)175.04.606.01303.0239.275.05.008.0602.02)22(2)(,02,/1.981018.9,02222221112121221221212212＋＋＋＋（）＋＋＝（（2）以断面1-1为基准，在断面1-1和A之间列机械能衡算式可得aAAfiAaAPpkgJhugzpp4225121088.7/8.78239.2)75.05.008.0602.0(239.2281.9100010013.12－在断面B和2-2之间列机械能衡算式可得PapkgJuhpzzgpBofBaBB52522210025.3,/5.302224.475.04.606.01303.0100010013.1881.92)(＝）＋＋＋（＋＝(3)在断面2-2和1-1之间列机械能衡算式，可求得沿同一管路（无泵）输送同样流量所需要的势能差为：,/5.136239.2175.008.0602.0224.44.675.05.006.01303.02)2)(222111222212kgJudludlhhPioffr＝）＋＋＋（）＋＋＋＝（＋（＋＝管路两端流体的实际势能差为kgJgHP/1.981018.9因rPP所以单靠势能差是不足以克服管路在规定流量下的阻力，所差部分需要由输送机械提供.