化工原理计算题
水平串联的两直管1、2，管径d =d /2，管道1长为100m，已知流体在管道1中的雷诺数(Re) =1800，今测得某流体流经管道１的压强降为0.64(m液柱)，流经管道２的压强降为64(m液柱)，试计算管道２的长度(设局部阻力可略去)。(各5分)
如图,离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸入管路为φ108×4mm，长2m的钢管。泵压出管路为φ76×3mm,长30m的钢管, 压出管路上装有标准阀一只，闸阀一只，90℃弯头4 只。在压出管路上还装有孔板流量计，孔板孔径为40mm，孔流系数C =0.62，水银差压计读数R=456mm。吸收塔喷咀处压力为0.5kgf/cm (表压)，碱液密度ρ=1100kg/m ，泵的效率η=0.6，直管阻力系数λ=0.02(吸入、压出管道取近似相同值)，ξ弯头=0.75，ξ标准阀=6，ξ闸阀=0.17，ξ孔板=8，试求泵所需功率。
以复式水银压差计测量某密闭容器内的压力P。已知各液面标高分别为△1 =2.6m，△2=0.3m，△3=1.5m，△4=0.5米,△5=3.0米。求此密闭容器水面上方的压强p (kN/m )(表压)
水在管内流动，截面1处管内径为0.2m，流速为0.5m/s，由于水的压强产生水柱高1m; 截面2处管内径为0.1m 。若忽略水由1至2处的阻力损失，试计算截面1、2处产生的水柱高度差h为多少m?
水塔供水系统，管路总长Lm(包括局部阻力在内当量长度),1-1'到2-2'的高度Hm,规定
供水量Vm /h。当忽略局部阻力和动压头损失时，试导出管道最小直径dmin的计算式。若L=150ｍ，H=10ｍ,V=10ｍ /h,λ=0.023，求d
一输油管，原输送ρ =900kg/m ，μ =1.35P的油品，现改输送ρ =880kg/m ，μ =1.25P的另一油品。若两种油品在管内均为层流流动，且维持输油管两端由流动阻力所引起的压强降-△pf 不变,则输送的油量(质量流量m )有何变化?(用百分数表示) 密度为1000kg/m ，粘度为1cP的水，以10m /h的流量在φ51×3mm 的水平管道内流过, 在管路上某处流体静压强为1.5kgf/cm (表压)，若管路的局部阻力可略去不计，问距该处100m下游处流体静压强为多少Pa?(Re=3×10 -1×10 时,λ=0.3164/Re )
某流体在管内作层流流动，若体积流量不变，而输送管路的管径增加一倍，求因摩擦损失而引起的压力降有何变化？
用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为38.4T/h, 高位槽中液面比油池中液面高
20m,管路总长(包括阀门及管件的当量长度)430m,进出口阻力不计。管径为φ108×4mm,若油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cP,求泵所需的实际功率,设泵的效率η=50%。
在实验室流体沿程阻力测定装置上，对φ1"镀锌管(内径27mm)，进行测试，测压点间距为5290(mm)，当水流量为2(l/s )时，水银压差计上读数为400(mm)。求:(各5分)
⑴此时的λ 值是多少?
⑵在同样条件下测定φ1/2″镀锌管(管内径为16.25[mm])的λ 值;当管内流速5.80[m/s] 时,试估计测得的λ 值应比λ 高还是低?为什么?水的粘度μ=1cP,密度ρ=1000kg/m 某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中, 输
液管为φ38×2.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的Σhf=20.6u /2 J/kg,
因扩大生产，须再建一套同样的系统,所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%,
问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少?
用泵将密度为850kg/m ，粘度为190cP的重油从贮油池送至敞口高位槽中，升扬高度
为20mm。输送管路为φ108×4mm的钢管，总长为1000m(包括直管长度及所有局部阻力的当
量长度)。管路上装有孔径为80mm的孔板以测定流量，其油水压差计的读数R=500mm。孔流
系数Co=0.62，水的密度为1000/m 。试求:
⑴输油量是多少m /h?(5分)
⑵若泵的效率为0.55，计算泵的轴功率。(10分)
用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.807×10 N/m ,水槽液面恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m,在某送液量下,泵对水作的
功为317.7J/kg，管内摩擦系数为0.018，吸入和压出管路总长为110m (包括管件及入口的
当量长度,但不包括出口的当量长度) 输送管尺寸为φ108×4mm,水的密度为1000kg/m 。求输水量为多少m /h。
有一敞口储油罐，为测定其油面高度，在罐下部装一Ｕ形管压差计(如图示)，油的密
度为ρ ，指示液密度为ρ ，(U形管压差计B侧指示液面上充以高度为h 的同一种油), 当储油罐充满时，U形管指示液面差为R，试导出：当储油罐油量减少后，储油罐内油面下降高度H 与U 形管B 侧液面下降高度h 之间的关系。
如图所示，D=100mm,d=50mm,H=150mm,ρ气体=1.2kg/m 。当R=25mm时,将水从水池中
吸入水平管中间,问此时V气体=?m /s(阻力可忽略)
如图所示的管路系统中，有一直径为φ38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB, 并装有
孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co=0.63。流体流经孔板永久压强降为3.5×10 N/m ，AB段的摩擦系数可取为0.024。试计算:
⑴液体流经AB管段的压强差；
⑵若泵的轴功率为500W，效率为60%，则AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。
用离心泵经φ57×3.5mm的钢管,将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为800kg/m , 粘度为20cP)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持16m，见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度)为25m，反应器内的压力恒定为4kgf/cm (表压)，有机溶液输送量为6m /h，泵的效率为60%，试确定泵的轴功率。
有一用20℃,760mmHg的空气标定的转子流量计,玻璃管上的最低刻度代表Vmin=4m /h最高刻度代表Vmax=4.0m /h。但若用该流量计来测量30℃、真空度为200mmH O 的空气流量，求其Vmin和Vmax各为若干(设C 不变)。已知当地大气压为760mmHg,
V=C A [2gV (ρ -ρ)/A ρ]
如图示, 液位恒定的A、B、C三水槽,通过a、b、c三条等径管线同时向D槽(液位恒定) 供水, 三管线与三水槽的连接方式以及插入D槽中的深度均相同。三条管线的长度(包括所有局部阻力的当量长度)为l =2l ，l =3l 。当水温为20℃时, 通过各管线的体积流量分别为Va、Vb和Vc。摩擦系数λ=0.3164/Re 。试求每根管线的摩擦阻力损失。
冷冻盐水的循环系统，如图所示，盐水的密度为1100kg/m ，管路的直径相同，盐水由A 流经两个换热器而至B的总能量损失为98.1J/kg，由B流至A的管路能量损失为49J/kg, A至B的位差为7m，若A处的压力表读数为2.45×10 N/m (表压)时，B处的压力表读数为
若干N/m (表压)?
精馏塔塔顶列管式冷凝器壳方的冷凝液体经AB管线流至塔顶，管路系统的部分参数如附图所示。已知管径为φ22×2mm，AB管路总长与所有局部阻力(包括进、出口)的当量长度之和为25m。操作条件下液体的密度为1000kg/m ，粘度为25cP。冷凝器壳方各处压强
近似相等。求液体每小时的体积流量。摩擦系数可按下式计算:层流时,λ=64/Re;湍流时,
λ=0.3164/Re 。
在附图所示的管路系统中，有一直径为φ38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其
中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co为0.63，流体流经孔板
的永久压降为6×10 Pa，AB段摩擦系数λ取为0.022，试计算：
⑴液体流经AB段的压强差；
⑵若泵的轴功率为800W，效率为62%，求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。已知:操作条件下液体的密度为870kg/m ,U形管中的指示液为汞,其密度为13600kg/m 。
有二个敞口水槽，其底部用一水管相连, 水从一水槽经水管流入另一水槽, 水管内径0.1m,管长100m,管路中有两个90°弯头,一个全开球阀,如将球阀拆除,而管长及液面差H等其他条件均保持不变,试问管路中的流量能增加百分之几?设摩擦系数λ为常数,λ=0.023, 90°弯头阻力系数ξ=0.75，全开球阀阻力系数ξ=6.4。
如图所示，油在光滑管中以u=2m/s的速度流动，油的密度ρ=920kg/m ，管长L=3m，直径d=50mm，水银压差计测得R=15.0mm，ρ =13600kg/m 。试求：
⑴油在管中的流动形态；⑵油的粘度；⑶若保持相同的平均流速反向流动，压差计读数有何变化？层流:λ=64/Re;湍流:λ=0.3164/Re
密度ρ=900kg/m 的某液体由敞口高位槽A经内径为50mm的管道液入敞口贮槽B中。如
图示K点的真空度为6kN/m ，K点至管路出口处之管长20m，有3个90°弯头和一个阀门。
已知各阻力系数为：ξ入口=0.5,ξ出口=1.0,ξ9 0 °弯头=0.75,摩擦系数λ=0.025。试
求阀门M之阻力系数ξ为若干?大气压力Pa=101KN/m 。
用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。两储槽液
面高度差为10m,密闭槽液面上有一真空表P 读数为600mmHg(真),泵进口处真空表P 读数
为294mmHg(真)。出口管路上装有一孔板流量计,其孔口直径d =70mm,流量系数α= 0.7, U形水银压差计读数R=170mm。已知管路总能量损失为44J/kg，试求：
⑴出口管路中水的流速。
⑵泵出口处压力表P (与图对应)的指示值为多少?(已知P 与P 相距0.1m)。
由水库将水打入一水池，水池水面比水库水面高50m，两水面上的压力均为常压，要求的流量为90m /h，输送管内径为156mm，在阀门全开时，管长和各种局部阻力的当量长
度的总和为1000m，对所使用的泵在Q=65～135m /h范围内属于高效区,在高效区中，泵的
性能曲线可以近似地用直线H=124.5-0.392Q表示,此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量m /h,
泵的转速为2900r.p.m.，管子摩擦系数可取为λ=0.025，水的密度ρ=1000kg/m 。
⑴核算一下此泵能否满足要求。
⑵如在Q=90m /h时泵的效率可取为68%，求泵的轴功率，如用阀门进行调节，由于阀门关
小而损失的功率增加为多少？
在管路系统中装有离心泵，如图。管路的管径均为60mm,吸入管直管长度为6m,压出管直管长度为13米,两段管路的摩擦系数均为λ=0.03,压出管装有阀门,其阻力系数为ξ=6.4
管路两端水面高度差为10m，泵进口高于水面2m，管内流量为0.012[m /s]试求：
⑴泵的扬程
⑵泵进口处断面上的压强为多少
⑶如果是高位槽中的水沿同样管路流回，不计泵内阻力，是否可过同样流量。(用数字比较)
注：标准弯头的局部阻力系数ξ=0.75，当地大气压强为760mmHg，高位槽水面维持不变。
如图所示，水从槽底部沿内径为100mm的管子流出，槽中水位稳定。阀门关闭时测得R=50cm，h=1.8m。
求：⑴阀门全开时的流量
⑵阀门全开时B处的表压(阀全开时le /d=15，入管口及出管口的阻力系数分别为0.5 及1.0，设摩擦系数λ=0.018)
如图所示输水系统。已知: 管路总长度(包括所有局部阻力当量长度)为100m，压力表为80m, 管路摩擦系数λ=0.025，管子内径为0.05m，水的密度ρ=1000kg/m ,泵的效率为
0.8, 输水量为10m /h，求:
⑴泵轴功率N轴=?
⑵压力表的读数为多少kgf/cm
某液体密度800kg/m ，粘度73cP，在连接两容器间的光滑管中流动，管径300mm，总
长为50m(包括局部当量长度)，两容器液面差为3.2m(如图示)。
求：⑴管内流量为多少?
⑵若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少?按该管折算的当量长度又是多少? 层流:λ=64/Re; 湍流λ=0.3164/Re 用泵向压力容器输水,已知:管内径d=0.1m,粗糙度ε=10 m,管路总长(包括有局部阻力的当量长度)l=120m，水的物性：ρ=1000kg/m ，μ=10 N·s/m , 容器内压力
p =10 N/m (表)，外加能量W=2981J/kg，摩擦系数计算式
1/(λ) = -2log[ε/3.7d+2.51/Re(λ) ]
试求：⑴总阻力损失Σhf =? J/kg
⑵管内流速u=? m/s
如图的输水系统。已知管内径为d=50mm,在阀门全开时输送系统的Σ(l+le )=50m, 摩
擦系数可取λ=0.03, 泵的性能曲线, 在流量为6m /h至15m /h范围内可用下式描述:
H=18.92-0.82Q ，此处H为泵的扬程m, Q为泵的流量m /h, 问:
⑴如要求流量为10m /h，单位质量的水所需外加功为多少?单位重量的水所需外加功为多少?此泵能否完成任务?
⑵如要求输送量减至8m /h(通过关小阀门来达到)，泵的轴功率减少百分之多少?(设泵的效率变化忽略不计)
说明毕托管的工作原理。并求出流体在园形管中作层流流动时，在垂直于流速的截面上, 相当于流体平均速度的点的位置。
油品在φ120×6mm的管内流动，在管截面上的速度分布可以表达为：u=20y-200y 式中y--截面上任一点至管壁的径向距离，m；u--该点上的流速，m/s。
试求：⑴管中心和管半径中点处的流速；⑵管壁处的剪应力。油的粘度为0.05Pa·s 利用虹吸管将池A中的溶液引出。虹吸管出口B与A中液面垂直高度h=2m。操作条
件下,
溶液的饱和蒸汽压P =1.23×10 N/m 。试计算虹吸管顶部C的最大允许高度H为若干m。
计算时可忽略管路系统的流动阻力。溶液的密度ρ=1000kg/m ,当地大气压为760mmHg。
水在图示的不等径园管内作稳定流动,各段管路截面的相对大小为s /s =s /s = √2 , 各段间的阻力损失分别为:Σhf =0.5u /2g, Σhg =0.5×u /2g,
试求各测压管液位高度h的相对大小。
光滑球形颗粒在流体中沉降时，颗粒受到的阻力F 与粒径dp ，颗粒与流体主体的相对速度u以及流体密度ρ、粘度μ有关，试用因次分析法导出有关的准数。
如图所示为测得直管段ab(相距l)的能量损失Σhf J/kg,采用倒U形压差计,压差计液面上方充以压缩空气。试推导用R 表示的hf 计算式。(管内水的密度以ρ表示) 水在光滑的圆管中流动，测得直管摩擦系数λ与雷诺数Re 之间的关系为图示中的直线, 试用经验方程式表示之。
一测量管道阻力的装置,如图所示。已知D =2D ,ρ水银=13600kg/m ,u =1m/s。试计算阻力损失hf J/kg。
用往复泵将某粘稠液体从敞口贮槽B送至密闭容器A内，用旁路调节流量。主管路上装有孔
板流量计C,其流程如本题附图所示。主管直径为φ66×3mm，OA管段长度为80cm(包括所有
局部阻力当量长度)；旁管直径为φ38×3mm，操作流量下孔流系数Co为0.63。被输送液体
粘度为100cp，密度为1100kg/m ；U形管中指示液的密度为13600kg/m ，其读数为0.3m; A槽内液面上方压强表读数为0.5kgf/cm 。已知主管和支管中流型相同。试求：
⑴支管内的液体流量，m /h；(15分)
⑵泵的轴功率，kw(泵的总效率为85%)。(5分)
计算时可忽略从贮槽液面至O点之间主管段的压头损失。摩擦系数可按下式计算：
滞流λ=64/Re；湍流λ=0.3164/Re
孔板孔径do=30mm, 支管段总长度为50m (含所有局部阻力当量长度)
如图所示，用泵将水由低位槽打到高位槽(均敞口，且液面保持不变)。已知两槽液面
距离为20m，管路全部阻力损失为5m水柱，泵出口管路内径为50mm，其上装有U管压强计，
AB长为6m,压强计读数,R为40mmHg,R'为1200mmHg,H为1mH O。设摩擦系数为0.02。求:
⑴泵所需的外加功(J/kg)
⑵管路流速(m/s)
⑶A截面压强(kg/cm )
如图所示, 水通过倾斜变径管段(A-B), DA =100mm,DB =240mm,水流量为2m /min,在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0.3m 试求：
⑴A、B两点的压差等于多少Pa?
⑵A、B管段阻力损失为多少mmHg?
⑶若管路水平放置，而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化?
有一串联水平管路已知l =100m, l =50m, l =40m,d =100mm,d =50mm,d =40mm
(皆指内径)。现有20℃的水沿管路作湍流流动，若允许产生的最大压强降为6mH O，试求
水的最大流量，m /h。(管路局部阻力可不计。水在20℃时物性：ρ=1000kg/m ，
μ=0.001Pa·S，摩擦系数λ=0.3164/Re 。)
用离心泵将原油从油库沿管内径为0.15m、长2公里(包括局部阻力的当量长度)的水平管送往炼油厂。输油量为40m /h。油泵的总效率为0.65，求泵的轴功率。
某天，该油泵突然发生故障，于是开动一台备用泵，其压头仅为原来泵的80%，问此泵能输送原油多少m /h。
输送条件下, 原油的密度为890kg/m , 粘度为0.4Pa s。设油库和炼油贮罐均为常压。
如图Ｓ?B57离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为2.5at的塔内,管径为φ108×
4mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度)。已知：水的流量为56.5m /h，水的粘度为
1厘泊，密度为1000kg/m ，管路摩擦系数可取为0.024，试计算并回答：
⑴水在管内流动时的流动形态；
⑵管路所需要的压头和功率；
⑶在泵的性能曲线图上标明其工作点，写出泵实际工作时的压头；并求出由于流量调节而额外损失在阀门上的压头。
一敞口高位水槽A中水流经一喉径为14mm的文丘里管, 将浓碱液槽B中的碱液(密度为
1400kg/m ) 抽吸入管内混合成稀碱液送入C 槽，各部分标高如附图所示; 输水管规格为φ57×3mm，自A至文丘里喉部M处管路总长(包括所有局部阻力损失的当量长度在内) 为
20m，摩擦系数可取0.025。
⑴当水流量为8m /h时，试计算文丘里喉部M处的真空度为多少mmHg；
⑵判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内(说明判断依据)。如果能被吸入，吸入量的大小
与哪些因素有关?
如附图所示，水槽中水位恒定。水可从BC、BD管中同时流出。AB段为φ45×2.5mm、长为60m (忽略AB间局部阻力)的钢管，BC段管长为6m，阀门全开时，该段局部阻力总和的
当量长度为9m；BD段管长为9m，当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长度为15m,BC、BD
两管段均为Φ30×2.5mm。试求：⑴当D处阀门关闭而C处阀门全开时的流量m /h?
⑵当C、D两处阀门均全开时各自的流量及总流量m /h?
管内摩擦系数均可取0.03，水的密度ρ=1000kg/m ，其它参数见图。
如图示常温水由高位槽以1.5m/s流速流向低位槽，管路中装有孔板流量计和一个截止阀, 已知管道为φ57×3.5mm的钢管，直管与局部阻力的当量长度(不包括截止阀)总和为60m,截止阀在某一开度时的局部阻力系数ζ为7.5。设系统为稳定湍流,管路摩擦系数λ为0.026。
求：⑴管路中的质量流量及两槽液面的位差△Z；
⑵阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数R 。
若将阀门关小，使流速减为原来的0.8倍，设系统仍为稳定湍流，λ近似不变。问:
⑶孔板流量计的读数R 变为原来的多少倍?截止阀的阻力系数ζ变为多少?
⑷阀门前的压强Pa如何变化?为什么?
如图示，水以1m/s的流速稳定流过内径为0.025m，长为2m(AB段)的光滑管。A、B
两端
接一U形液柱压差计,B端接一压强计,指示液密度均为1590kg/m 。已知水的粘度为1cP,管
路摩擦系数可以下式计算：λ=0.3164/Re (当2.5×10 求：⑴管路AB段的阻力 ⑵压差计读数R 及B点的压强(R =0.2m) 当A、B两截面的压强均升高到原来的1.4倍时，问： ⑶流量变为多少? ⑷R 变为多少? 如图示，用泵将20℃的水从水池送到某一容器A，输送量为56m /h，容器A内液面高于水 池面24m，管路均为φ114×4mm钢管，摩擦系数λ=0.024，吸入管路总长L =22.5m，排出 管路总长L =62.5m(均包括局部阻力的当量长度在内),容器A内压力为1700mmH O(表压), 试求泵的有效功率Ne为多少Kw? 若泵安装位置离池面1m已定，现库存有几台口径为φ106mm的离心泵，扬程为16m，流量为 15.5l/s，效率为0.8，允许吸上真空度H =3m，试问：此泵可以用否?如何使用?正常运转(流量为56m /h)单泵的轴功率N为多少Kw? 如图所示，用离心泵将水从贮水池输送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面离贮水池的水面高度保持为10m，输送水量用孔板流量计测得。孔板安装在离高位槽水面0.8m处, 孔径为20mm，孔流系数为0.61。管路为φ57×3.5mm的钢管，直管长度和局部阻力当量长 度之和(包括孔板局部阻力当量长度)为250m，其中贮水池至孔板前测压点A的直管长度和局部阻力当量长度之和为50m 。水的密度为1000kg/m ，水的粘度为1cp, 摩擦系数近似为λ=0.3164/Re 。U形管中指示液均为水银, 其密度为13600kg/m 。当水的流量为6.86m /h时，试确定： ⑴水通过泵所获得的外加能量为多少? ⑵在孔板前测压点A处安装的U形管压力计中指示液读数R 为多少? ⑶孔板流量计的U形管中指示液读数R 为多少? 如下图所示的输水系统, 用泵将水池中的水输送到敞口高位槽, 管道直径均为φ83×3.5mm,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮水池的水面高度为4.8m,压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。当输水量为36m /h时，进水管道的 全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道的全部阻力损失为4.9J/kg，压力表的读数为 2.5kgf/cm ，泵的效率为70%，试求： ⑴两液面的高度差H为多少m? ⑵泵所需的实际功率为多少KW? ⑶真空表的读数多少kgf/cm ? 假设湍流时的流速分布,假设可由下式表示：U /Umax =(y/R) ，y=R-r，求证: Uav/Umax =2n /(n+1)(2n+1) 式中：U --点速；Umax --最大流速；Uav --平均流速；R--管的内半径；r--管内任意点 半径；n--已知数。 如图所示的送水系统中，两支管路上各装一个阀门V 和V ，AB管段的长度为100m (包扩局部阻力的当量长度)，各管路的内径均为38mm，泵出口处压力表读数为3kgf/cm , 试求：⑴当泵只向E槽送水而不向F槽送水，F槽的水也不向下流(V 和V 两线均适当开启 时，管段BC(包括所有局部阻力)的总长度为多少m? ⑵若要泵同时向E、F输送水，应如何调节两个阀门? 注:λ均为0.025,ρ水=1000kg/m ,⑵只作定性分析。两水槽中液位恒定,且与大气相通。 某液体油在图示的管路中作稳定的滞流流动。已知油的粘度0.6泊, 密度900kg/m ，各支管的直径相同d =d =d =40mm，长度l =l =l =50m，两贮槽液面距离H=4m，若 管路的总局部阻力损失Σhf 局部=0，求油的流量为多少m /h。 密度为900kg/m ,粘度为72cP的油,在φ108×4mm的水平园管内以38T/h的流量流过，假定流体系牛顿型，试求：管中央处与离管壁d/4处的剪应力τ为多少N/m ? 已知：流体在园管内层流时速度分布为U =Umax [1-(r/R) ]，湍流时可用 U =Umax (1-r/R) 。 用板框过滤机在5kgf/cm 的压差下对某种精细悬浮液进行恒压过滤。滤框尺寸为510×510×25mm，共5个框。已测定过滤常数K=1.0×10 m /s,每1m 滤浆可得滤饼0.07m 。悬浮液的密度为1070kg/m 。滤饼不可压缩，滤布阻力可忽略。 过滤装置如下图所示。正位移泵的流量为4m /h，效率为90%。敞口滤浆槽液面维持恒定。输送管出口与槽内液面的垂直高度为0.4m。假设整个输送管路系统的压头损失始终为1.5m，动能项可忽略。试求使滤框充满滤饼时，该泵需耗多少度电?(一度电为一千瓦小时) 某离心泵在一定转速下的特性方程为H=26-0.4×10 Q ,用该泵将水从贮槽抽送至某高位水槽,两槽皆敞口,两槽液面高度差为10m。管路系统的阻力损失Σhf =0.6×10 Q (Σhf 的单位为m, Q的单位为m /s)。试计算： ⑴若两槽中水位恒定，求流量。 ⑵开始时，两槽液面高差仍为10m，过程中，如高位槽中液位恒定，求低位槽中液面下降 2m所需的时间。低位槽面积为100m (泵始终处于正常工作状态)。 如图a，一高位水槽由一根下水管引水下流，今将下水管锯去一截，改造成图b式样。 A)水流为理想流体, B)水流为实际流体。试问改造以后水流量会不会发生变化？如何变化? 简要说明理由； ①流体在管路中流动时，有几种流动形态？写出判断流型的具体根据。 ①孔板流量计与转子流量计在测量原理上的主要区别是什么? 在安装上各有什么要求? ①一液面恒定的敞口水槽接一根装有阀门的水平管，再连接两根一端通大气的垂直玻璃管，其中ａ管的另一端面插入管壁与内壁面平，而ｂ管的另一端弯成90°角， 置于水管的中心，且流水方向相对，两根玻璃管的下端面在水管的同一截面处。 当打开阀门，水经水管流出，若忽略水管内的摩擦阻力时，请在图中画出a、b两管内水的位置，若a、b两管内的液面高度不等，其差值表示什么意义？ ①如图，有一敞口高位槽，由管线与密闭的低位水槽相连接，在什么条件下，水由高位槽向低位槽流动？为什么？ ①如图，有一塔分为两段，泵将下段的水打入上段，上段的水则自流入下段，要求泵打入上段的水流量等于上段自流入下段的水流量。在操作中你如何判断是否达到上述要求？为什么? ①根据化工原理所学内容，提出一种测量液体粘度的简易方法并叙述其原理。 如图所示，假设两种流动状态的摩擦系数相等，离心泵的效率相等。如将输送流量增加到原来流量的２倍，则其有效功率应增加为原来的几倍。 如图（ａ）所示两个容器与一水银压差计用橡皮管相连接，此二容器中均充满水，设水银压差计读数Ｒ为６５０ｍｍＨｇ，试求： （１）二容器的压力差为多少？ （２）如果将二容器由图（ａ）改为图（ｂ）位置时，此时的压力差和读数有何改变？为什么？ 将２０℃的水由水池打至一敞口高位槽中，槽内的水面与水池内的水面的垂直距离为３１．６ｍ。管路总能量损失为５０Ｊ／ｋｇ，流量为２０ｍ ／ｈ，试求理论功率为多少ｋｗ？ 某油品在Φ８９×４ｍｍ的无缝钢管中流动。在Ａ和Ｂ的截面处分别测得压强P ＝１５．２×１０ Ｎ／ｍ ，Ｐ ＝１４．８×１０ Ｎ／ｍ 。试计算管路中油品的流量。已知：Ａ、Ｂ间长为４０ｍ，其间还有２个９０ 弯头（每个弯头的当量长度 ｌ ＝３５ｄ），ρ油＝８２０ｋｇ／ｍ ，μ油＝１２１ｃｐ。 密度为１２００ｋｇ／ｍ 的盐水，以２５ｍ ／ｈ的流量流过内径为７５ｍｍ的无缝钢管。两液面间的垂直距离为２５ｍ，钢管总长为１２０ｍ，管件、阀门等的局部阻力为钢管阻力的２５％。试求泵的轴功率。 假设：（１）摩擦系数λ＝０．０３； （２）泵的效率η＝０．６。 水在内径为２５０ｍｍ的钢管内流动。已知截面１－１处的流速为１ｍ／ｓ，测压管中水柱高为１ｍ；在截面２－２处管内径为１５０ｍｍ。试计算在截面１－１与２－２处产生的水柱高度差ｈ为多少ｍ水柱？（忽略阻力损失） 图示为水泵进水管的装置。管子尺寸为φ５７×３．５ｍｍ；管的下端位于储水池水面下２ｍ，并装有底阀及滤网，该处之局部阻力压头损失为１２ｕ ／（２ｇ）；截 面２－２处的真空度为４ｍ水柱；由１－１至２－２截面的沿程压头损失为９ｕ ／（２ｇ）。试求：（１）进水管的流量为多少ｍ ／ｈ； （２）进水口１－１处的表压为若干Ｎ／ｍ ？ 水在一倾斜管中流动，如附图所示，已知压差计读数为２００ｍｍ，试问测量段的阻力为多少？ １５℃水在内径为１０ｍｍ的钢管内流动，流速为０．１５ｍ／ｓ，试问： （１）该流动类型是层流还是湍流？ （２）如上游压强为７ｋｇｆ／ｃｍ ，流经多长管子，流体的压强降至３kgf/cm ？（３）在距管壁何处的点速度等于平均速度？ １５℃水的密度为９９９．１ｋｇ／ｍ ，粘度为１．１４ｃｐ。 某受压设备，用串联Ｕ形管压差计测量其表压，装置如附图所示，写出１、２、３、４各点及Ｐ 的压强计算式。 （连通Ｕ形管压差计水银面上充满水） 一直立煤气管，在底部测压管测得水柱差ｈ ＝１００ｍｍ，在Ｈ＝２０ｍ高处的测压管中测得水柱差ｈ ＝１１５ｍｍ，管外空气的密度ρ ＝１．２９ｋｇ／ｍ ，求管中静止煤气的密度ρ 为多大？ 如图所示:水以一定流速自下向上流动，在Ｕ形压差计中测得读数ｈ＝１００ｍｍ，二测压孔间距为１ｍ，求： （１）流体由１－１截面流至２－２截面的能量损失ｈ 为多少ｍ水柱？ （２）１－１与２－２截面间静压差ΔＰ为多少ｍ水柱？ （３）若流体作反向流动，则Ｕ形压差计读数ｈ 为多大？ 如图所示，用内径ｄ＝１００ｍｍ的管道，从水箱中引水。如水箱中水面恒定，水 面高出管道出口中心高度Ｈ＝４ｍ，忽略水箱入管道的入口阻力损失，水在管内流动损失，沿管长均匀发生，ｈ ＝３·ｕ ／（２ｇ）。求： （１）水在管内的流速ｕ及流量Ｑ （２）管道中点处Ｍ的静压强Ｐ 。 若烟囱的直径为Ｄ＝１ｍ，烟气的质量流量Ｇ＝１８０００ｋｇ／ｈ，烟气的密度 ρ＝０．７ｋｇ／ｍ ，周围空气的密度ρ ＝１．２ｋｇ／ｍ ，在１－１截面处安 置一个Ｕ形压差计，并测得Ｒ＝１０ｍｍＨ Ｏ，烟气流经此烟囱的压降损失Ｈ ＝０．０６Ｈ／Ｄ×（ｕ ／（２ｇ））〔ｍ柱〕。试求此烟囱的高度Ｈ为多少？ 水从蓄水箱，经过一水管和喷嘴在水平方向射出，如附图所示。假如，Ｚ ＝１２ｍ，Ｚ ＝Ｚ ＝６．５ｍ，ｄ ＝２０ｍｍ，ｄ ＝１０ｍｍ，水流经ｄ 管段的阻 力损失为２ｍＨ Ｏ，流经ｄ 管段的阻力损失为１ｍＨ Ｏ，求： （１）管嘴出口处的流速ｕ ； （２）接近管口２－２截面处的流速ｕ 及压强Ｐ ； （３）水射到地面处与管嘴相距的水平距离Ｘ。 ４０℃水由高位槽经异径收缩管向下流动，为保证水在流经收缩管时不产生气化现象，收缩管的管径应限制在多大？（不考虑流动阻力损失）。 当地大气压为９７ｋＮ／ｍ ，４０℃水的密度为９９２ｋｇ／ｍ ，饱和蒸汽压 Ｐ ＝７．３８ｋＮ／ｍ 。 如本题附图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为１００ｍｍ钢管相连，管路 上装有一个闸阀，阀前离管路入口端１５ｍ处安有一个指示液为汞的Ｕ管压差计，测压 点与管路出口端之间距离为２０ｍ。 １．当闸阀关闭时测得Ｒ＝６００ｍｍ，ｈ＝１５００ｍｍ；当闸阀部分开启时， 测得Ｒ＝４００ｍｍ，ｈ＝１４００ｍｍ，管路摩擦系数取０．０２，入口处局部阻力 系数取０．５，问每小时从管中流出水量为多少ｍ 。 ２．当阀全开时（取闸阀全开ｌ ／ｄ＝１５，λ＝０．０１８），测压点Ｂ处的 静压强为若干Ｎ／ｍ （表压）。 水在下图管道中流动，流量为４２．４ｍ ／ｈ，Ａ、Ｂ两截面的内径分别为５０ ｍｍ与１００ｍｍ，从Ａ流向Ｂ的扩大阻力损失为ζ （ｕ ／（２ｇ）），从Ｂ流 向Ａ的缩小阻力损失为ζ （ｕ ／（２ｇ）），可取ζ ＝０．５６，ζ ＝0.42， 压差计指示液为汞。 （１）流体从Ａ流向Ｂ，问Ｒ 值为多少？ （２）流体从Ｂ流向Ａ，问Ｒ 值为多少？ 喷水泉的喷嘴为一截头圆锥体，其长度ｌ＝０．５ｍ，其两端的直径ｄ ＝４０mm，ｄ ＝２０ｍｍ，竖直装置。若把表压为９８０７０Ｎ／ｍ 的水引入喷嘴，而喷嘴的 阻力损失为１．５ｍ·Ｈ Ｏ，如不计空气阻力，试求喷出的流量和射流的上升高度。 水的密度为１０００ｋｇ／ｍ 。 有一内径为ｄ＝５０ｍｍ的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板的孔流系数Ｃ ＝０．６２，孔板内孔直径ｄ ＝２５ｍｍ，Ｕ形压差计的指示液为汞：（１）Ｕ形压差计读数Ｒ＝２００ｍｍ，问水的流量为多少？ （２）Ｕ形压差计的最大读数Ｒ ＝800mm，问能测量的最大水流量为多少? （３）若用上述Ｕ形压差计，当需测量的最大水流量为Ｖ ＝３０ｍ ／ｈ时， 则孔板的孔径应该用多大？ （假设孔板的孔流系数不变） 用内径为３００ｍｍ的钢管输送２０℃的水，为了测量管内水流量，在２ｍ长主管 上并联了一根总长为１０ｍ（包括局部阻力的当量长度）内径为５３ｍｍ的水煤气管， 支管上流量计读数为２．７２ｍ ／ｈ，求总管内水流量为多大？ 取主管的摩擦系数为０．０１８，支管的摩擦系数为０．０３。 如图所示装置，水以４ｍ／ｓ流速从Ａ段流向Ｂ段，用四点法测量突然扩大局部阻 力系数，假设ｈ ＝ｈ ，ｈ ＝ｈ ，Ａ段管内径为25mm，Ｂ段管内径为５０ｍｍ，测得Ｒ ＝２００ｍｍ，Ｒ ＝４３０ｍｍ，Ｕ形管压差计指示液为汞，求突然扩大局部阻力系数为多少？ 粘度为３０ｃｐ，密度为９００ｋｇ／ｍ 的液体，自Ａ经内径为４０ｍｍ的管路 进入Ｂ，两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门。当阀全关时，阀前后压力 表读数分别为０．９ａｔ和０．４５ａｔ。现将阀门打至１／４开度，阀门阻力的当量 长度为３０ｍ，阀前管长５０ｍ，阀后管长２０ｍ（均包括局部阻力的当量长度。试求：（１）管路的流量ｍ ／ｈ？ （２）阀前后压力表读数有何变化？ 如附图所示，Ａ为一密闭容器，其截面积为１ｍ ，底部与截面积为０．２ｍ 的 Ｂ管相通。当Ａ、Ｂ的液面高度均为１ｍ时，Ａ容器内的压力为１kgf/cm （绝），今 将外界空气压入Ａ中，使Ａ内空气的质量为原来质量的２倍，而温度保持不变，试求：（１）Ｂ管内水面高度； （２）Ａ容器内压力表读数。 水的密度可取ρ＝１０００ｋｇ／ｍ 。 有两个水库，水位差为８ｍ，先由一内径为６００ｍｍ，管长为３０００ｍ的管道 Ａ将水自高位水库引出，然后由两根长各为３０００ｍ，内径为４００ｍｍ的Ｂ、Ｃ管 接到下水库。若管内流动时摩擦系数λ＝０．０３，试求总流量为多少ｍ ／ｈ？ 如图所示，水以３．７８ｌ／ｓ的流量流经一扩大管段，已知ｄ ＝４０ｍｍ， ｄ ＝８０ｍｍ，倒Ｕ形压差计中水位差Ｒ＝１７０ｍｍ，试求：①水流经扩大管段的 摩擦损失ｈ 。②如将粗管一端抬高，使管段成倾斜放置，而流量不变，问此时Ｒ读数 有何变化？ 一水平输油管，原来是按输送ρ＝９００ｋｇ／ｍ ，运动粘度ν＝１５ｃｍ ／ｓ的油而设计的。输油管线建成后，决定改送另一种油（ρ＝８８０ｋｇ／ｍ ，μ＝ １０ｐ（泊））输送压降保持不变。油在管内的流动型态为层流。试问油品的体积流量 变化多少？ 用清水泵将池中水打到高位槽中，泵的特性曲线可用Ｈ＝２５－０．００４Ｑ 表达，式中Ｑ的单位为ｍ ／ｈ，吸入管路的阻力损失为４ｍ水柱，泵出口处装有压力表，图中Ｃ是文氏管，其进口处直径为７５ｍｍ，喉管直径为２５ｍｍ（均指内径）。流体 流经文氏管阻力损失可忽略不变，两Ｕ形管压差计读数Ｒ ＝８００ｍｍ，Ｒ ＝700mm, 指示液为汞，连通管水银面上充满水，求： （１）管路中水的流量为多少ｍ ／ｈ； （２）泵出口处压力表读数为多大ｋｇｆ／ｃｍ ； （３）并联一台相同型号离心泵，写出并联后泵的特性曲线方程； （４）管路性能曲线方程Ｌ＝１３．５＋０．００６Ｑ ，求并联后输水量为多少ｍ ／ｈ； （５）高位槽处出口管距离心泵吸入管水平段的高度Ｚ为多大？ 比重计如图示，枢杆直径５ｍｍ，质量４０ｇ，试确定标志比重１．００和１．０４之间的刻度线距离是多少？ 在如附图所示的贮水箱中，用两块隔板分成三部分，各部分之间用孔口管嘴连通，右侧壁有一外伸管嘴。已知ｄ ＝１００ｍｍ，ｄ ＝５０ｍｍ，ｄ ＝７０ｍｍ，Ｈ＝１．４ｍ＝常数。设流量系数Ｃ ＝０．６２，Ｃ ＝０．９８，Ｃ ＝０．８２，稳定时试求Ｈ ＝？Ｈ ＝？Ｈ ＝？流量Ｑ ＝？ 当Ｒｅ＝１０ ，光滑管内湍流速度分布为 ｕ ＝ｕ （１－ｒ／Ｒ） 试求（１）管内的平均速度ｕ （２）动能校正系数α 注：α＝ｕ ／（（ｕ ） ） 如图示，一敞口贮液筒，液面恒定（２．５ｍ），在侧壁开有两孔口，流量系数Ｃ ＝０．９７。已知上孔口离液面１．０ｍ，如两孔口的流股溅落在底平面上的同一点，问下孔口离液面多少距离？ 提示：溅落点坐标ｘ＝ｕτｙ＝（１／２）ｇτ 有一敞口储油罐，为测定其油面高度，在罐下方装一Ｕ形管压差计（如图示）。油的密度为ρ ，指示液密度为ρ ，在压差计Ｂ侧指示液上充以高度为ｈ 的同一种油，当储油罐充满油时，Ｕ形压差计指示液的液面差为Ｒ，当储油量减少时，油罐内油面下降高度Ｈ，压差计Ｂ侧液面下降高度为ｈ。 试导出Ｈ与ｈ之间的关系。 ? 若流体在圆形直管内作层流流动，流动ｌ段管长后，压强降为△Ｐ，试导出流体在管内流动的点速度、最大速度及平均速度的计算公式 如图所示，在充满水且具有不同压力的两密闭容器Ａ和Ｂ的上、下两侧，各连接一个管径与高度均不相同的压差计，连接管内充满水，压差计的指示液为水银，试导出两压差计读数Ｒ与Ｈ间的关系。 稳态流动时，试证层流时，管壁处摩擦剪应力： τ ＝８μｕ／ｄ 式中：τ －－－管壁处摩擦剪应力，Ｎ／ｍ μ－－－流体粘度，Ｎ·Ｓ／ｍ ｕ－－－流速，ｍ／ｓ ｄ－－－管内径，ｍ。 某液体由一敝口贮槽经泵送至精馏塔。管道入塔处与贮槽液面间的垂直距离１２米。换热器压力损失为０．８[公斤／厘米2 ]精馏塔压强为１[kgf/cm ]（表压）。排出管路为 １１４×４[mm]的钢管，管长为１２０m（包括局部阻力的当量长度），流速为１．５[m/s]，比重为０．９６，摩擦系数λ＝０．０３，其他物性均与水极为接近。泵吸入 管路阻力损失为１[米液柱]。下述几种型号的离心泵哪一种较为合适？ 型号Ｑe Ｈe η [m /时] [m ] [％] 2B19 22 16 66 3B57A 50 37.5 64 4B91 90 91 68 欲用离心泵将２０℃水以３０ｍ /h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１ｍＨ Ｏ柱，压出管路全部阻力为３ｍＨ Ｏ柱，泵的效率为０．６，求泵的轴功率。 若已知泵的允许吸上真空高度为６ｍ，问上述安装高度是否合适？（动压头可忽略）。水的密度可取１０００Kg /m 。 有一台离心泵，其性能表上注明允许的吸上真空高度为５．４ｍ，使用中，其进口处真空表读数已达５００ｍｍＨg ，试问操作是否正常？当地大气压为７６０ｍｍＨg 。 现有一台离心泵，铭牌上标出允许吸上真空度Ｈ ＝６ｍ，用来输送２０℃的清水，已知吸入管路的全部阻力损失为１．５ｍＨ Ｏ，当地大气压为１０ｍＨ Ｏ，若略去泵入口处的动压头。试计算此泵的允许安装高度Ｈg 为多少米？ 如附图所示，计划在蓄水池Ａ的一侧安装一台离心泵，将水输送至列管换热器Ｂ的壳程内作冷却用，要求水的流量为１８ｍ /h，水自换热器出来后流进高位水槽Ｃ中，回收他用。 已知：（１）蓄水池Ａ水面标高３ｍ，高位槽Ｃ处进水管末端标高２３ｍ； （２）输水管为φ６０×３．５ｍｍ的钢管； （３）管路部份的压头损失∑ｈf ＝１９×Ｕ ／（２ｇ）ｍＨ Ｏ，换热器Ｂ壳程的压力损失ΔＰ＝７３．６×Ｕ ／（２ｇ）KN/m ；（式中，Ｕ为管内流体流速，ｍ／ｓ）ρ水＝１０００ｋｇ／ｍ 今库存有一台２Ｂ－３１型离心泵，其特性曲线附后，试核算选用此泵是否合适。 用泵将贮槽１中的石油送至高位槽２中，两槽液面恒定不变，且其液面差为１５ｍ。管子规格为φ８９×４．５ｍｍ，管路总长为２００ｍ（包括局部阻力的当量长度内。）要求流量为２１ｍ /h 。已知石油密度为９２０Kg/m ，粘度为０．５N.S/m 。 试计算：（１）由于阻力引起的压降； （２）泵的有效功率； （３）整理并写出管路特性曲线方程。（注明式中变量的单位）某液体由一敝口贮槽经泵送至精馏塔，管道入塔处与贮槽液面间的垂直距离为12m , 体流经换热器的压力损失为０．３Kg/cm ，精馏塔压强为１Kgf/cm （表），排出管路? １１４×４ｍｍ的钢管，管长为１２０ｍ（包括局部阻力的当量长度），流速为１．５ ｍ／ｓ，比重为０．９６，摩擦系数λ＝０．０３，其它物性均与水极为接近。泵吸入管路压力损失为１[ｍ液柱]，吸入管径为φ１１４×４。 （１）试通过计算，选择下列较合适的离心泵； （２）泵与贮槽液面间的最大垂直距离不能超过多少米？ 型号ＱＨηＨs ｍ /h ｍ％ｍ ２Ｂ１９22 16 66 6.0 ３Ｂ５７Ａ50 37.5 64 6.4 ４Ｂ９１90 91 68 6.2 欲用离心泵将比重为１．１的液体（性质与水相近）以２０ｍ /h的流量由贮槽打到高位槽。两槽均通大气。位差为１５ｍ。（设液面保持不变）管路全部压头损失为３ｍ 液柱，求泵的扬程和有效功率。 今库房有下列型号的离心泵，选用哪台合适？ 型号流量ｍ /h 扬程ｍ ２Ｂ３１２０３０．８ ２Ｂ３１Ａ２０２５．２ ３Ｂ３３Ａ２５２６．２ 如图所示输水系统，管长、管径(均以ｍ计)和各局部阻力的阻力系数ζ均标于图中。直管部分的λ值均为０．０３。求： （ａ）以流量Ｑm /min和压头ｈe m表示的管路特性曲线方程； （ｂ）输水量为１５m /h时，要求泵提供的有效功率（以KW计）。 在如图管路系统中，用离心泵将４０℃的油品（ρ＝８００Kg/m ）（饱和蒸汽压为300ｍｍＨg ）由容器Ａ送往罐Ｂ，全部管线的直径均为φ５７×３．５ｍｍ，今测得流量为１０．６ｍ /hr，泵前后压力表读数分别为０．８atg及４．８atg（两压力表之间 的垂直距离很小，可忽略）。容器Ａ液面上方压强为０．６４atg，罐Ｂ则与大气相通 （７３５．５ｍｍＨg ）。在操作过程中，Ａ、Ｂ液面及其上方的压强均保持不变，油品在管内的流动处于阻力平方区，摩擦系数为０．０３。 试求：（１）泵在该流量下的有效扬程（ｍ）； （２）自Ａ至Ｂ全部管线的总当量长度（包括局部阻力的当量长度）； 欲将敝口水池Ａ的水用一台离心泵以５０ｍ /h的流量输送至塔Ｂ的顶部，塔Ｂ顶部的压力为２０４KN/m (表)，设计管路如图所示，采用输水管规格为φ140×１０mm的钢 管，管长共２００ｍ（包括所有局部阻力的当量长度在内），摩擦系数λ可取０．０２（１）今库存有一台３Ｂ－５７型离心泵（其特性曲线见附图），试通过计算确定此泵是否适用。 （２）如将此泵实际安装到所设计的管路中，试估计管路内可达到的实际流量有多大？轴功率和效率各约是多少？ 工厂某装置上有一台３Ｂ－３３型单级单吸悬臂离心泵，如图所示。 （１）如果想测定泵进口的液体压强，应安装刻度为多大的压力的弹簧式压力表。 （２）为了调节液体的流量，调节阀应安装在泵的进口还是出口，说明理由。 （３）调节阀的开度增大时，试分析泵进口压强将如何变化。 用泵将河水打入沿海口高位槽中，如图示。已知水在管中流速为１．４ｍ／ｓ，管径均为φ１０８×４ｍｍ，管路总长为４２３ｍ（包括全部局部阻力的当量长度）。试求：（１）当泵的效率为６０％时，所需轴功率； （２）当河水水位下降２ｍ时，泵的流量、扬程及功率将有何变化，试定性说明。 摩擦系数λ＝０．０２，水的密度为１０００Kg/m 某离心泵安装在高出井水面５．９[ｍ]处，其流量为８０[ｍ /ｈ]，此流量下允许吸上 真空度７[ｍ]。吸入管为φ１１４×４钢管，吸入管中总的阻力损失为0.25[ｍＨ Ｏ] （包括管路入口损失）。试求： （１）泵入口处真空度Ｐ(入)应为多少？用[ｍｍＨg ]表示。 （２）若水温为２０℃，当地大气压力为9.5 [ｍＨ Ｏ]，问目前这样安装是否合适？（３）若将此安装好的水泵的转速提高３０％。试说明可能发生哪些情况？ 欲用离心泵在两敞口容器间输液,该水泵铭牌标有：流量３９．６ｍ /h，扬程15m，轴功率２.０２Kw,效率８０%，配用２．８KW电机，转数１４００r/min。今欲在以下情况使用是否可以？如不可时采用什么措施才能满足要求（要用计算结果说明） （１）输送比重为１．８的溶液，流量为３８ｍ /h，扬程３０ｍ。 （２）输送比重为０．８的油类，流量为４０ｍ /h，扬程３０ｍ。 （３）输送比重为０．９的清液，流量为３０ｍ /h，扬程１５ｍ。 用３Ｂ５７Ａ离心泵将２０℃水由水池送到操作压力为１．２ａｔ（表压）的塔内。流程如图所示。已知管径为φ108×4mm，管线全长３００ｍ（包括局部阻力的当量长度）要求输水量为４５ｍ /h。水的粘度为１cP，密度ρ＝１０００Kg/m ，摩擦系数λ可取为０．０２５。试求： １管路特性曲线方程，管路需要的压头。 ２标出泵在此管路中的工作点，在图中读出泵实际工作的各特性参数值为多少？ ３由于采用阀门调节方法而损失于阀上的功率增加为多少KW？ 用一离心泵将２０℃的水，由池中送至高位槽Ｃ。其流程如图ａ所示。已知泵的排出口压力表Ｂ读数为２．５ａｔ（表压），排出段管总长为１８０ｍ（包括局部阻力的当量长度），系统的摩擦系数λ可取０．０２４。其它数据如图ａ所示。试求： １系统输送的流量ｍ /h； ２若系统所用泵为３Ｂ３３型离心泵，其特性曲线如图ｂ所示。试求泵的工作点及克服系统阻力所耗的轴功率； ３如果泵的吸入底阀Ａ轻微堵塞，则系统的流量、泵的扬程及出口压力表读数有何变化？若严重堵塞有何现象发生？试用图说明。 如图所示的输水系统，输水量为３６ｍ /h，输水管均为φ８０×２ｍｍ的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为０．２ｍ水柱，压出管路的阻力损失为０．５ｍ水柱, 压出管路上压力表的读数为２．５Kgf/cm ，试求： （１）水泵的升扬高度; （２）若水泵的效率η＝７０％，水泵的轴功率（KW）； （３）水泵吸入管路上真空表的读数（ｍｍＨg 柱）。 注：当地大气压为７５０ｍｍＨg 柱。 用离心泵向水洗塔送水，在泵出口阀全开时，管路特性曲线方程为： Ｈ＝２０＋１．１×１０ Ｑ 式中：Ｑ－－－－管路中的流量，ｍ /s 在Ｑ＝０．０１３ｍ /s流量下，泵提供的压头为４５ｍ，为适应泵的特性，将泵出口阀关小以增加管路阻力。试求：因增加阻力而多消耗的功率，并写出关小阀门后管路的特性曲线方程。 某型号的离心泵，在一定的转速下，在输送范围内，其压头与流量的关系可用 Ｈ＝１８－６×１０ Ｑ （Ｈ单位为ｍ，Ｑ单位为ｍ /s）来表示。 用该泵从贮槽将水送至高位槽，如附图所示。两槽均为敝口，且水面维持恒定。管路系统的总长为２０ｍ（包括所有局部阻力的当量长度），管径为φ４６×３ｍｍ，摩擦系数可取为０．０２，试计算： （１）输水量ｍ /h； （２）若泵的效率为６５％，水的密度为１０００Kg/m ，离心泵在运转时的轴功 率KW； （３）若将该输送系统的高位槽改为密闭容器，其内水面上方的压强为０．５Kgf/cm （表压），其它条件均不变，试分析此情况下的输水量与泵的轴功率将如何变化（不必计算，用公式与特性曲线图示说明）。 某生产系统要求以４Kg/s的流量将容器Ａ中处于饱和温度的液体用离心泵送往容器Ｂ（见图），两容器中的液面高度维持恒定，液体ρ＝８００Kg/m ，μ＝１．５CP。 已知：压力表读数ＰA ＝０．２Kgf/cm ，ＰB ＝１．２Kgf/cm Ｚ ＝２ｍ，Ｚ ＝２０ｍ； 管长Ｌ ＝２０ｍ，Ｌ ＝５０ｍ（均包括当量长度在内）； 管路采用φ５５×２．５ｍｍ的镀锌铁管； 现库存有一台离心泵，铭牌上标明扬程为４０ｍ，流量为２０ｍ /h，允许气蚀余量为２．３ｍ，问此泵是否可用（说明理由），其安装高度是否合适？ （提示：Ｚ ＝（Ｐ －Ｐ ）／(ρｇ)－Δｈ－∑ｈf ） 计算中取λ＝0.01227 + 0.7543／Ｒe 某离心泵原操作情况如图ａ所示，已知流量Ｖ1 ＝０．２５ｍ /min。为增大流量，另添一台与原有的相同的泵并联操作，如图ｂ所示。并联的两泵的操作状态相同。问：Ｖ ＝？ 已知该泵的扬程～流量关系为：Ｈｅ＝３５．４－44Ｖ ， 式中Ｈe 单位是ｍ，Ｖ的单位是ｍ /min。 设在两种情况下，０～１段及１～２段管路的阻力（包括沿程及局部阻力，但不包括流过泵的阻力）可用ＫＶ 表示，其中Ｋ为常数，且Ｋ ＝Ｋ 。 欲用一离心泵将敝口储槽Ｃ中的水（ρ水＝１０００Kg/m ，μ水＝１CP）同时输送到容器Ａ和Ｂ中，输送管路的管径为φ１０８×４ｍｍ，ＯＡ和ＯＢ段管路中的最大流量分别为５６．５吨／时和２８．５吨／时。ＯＡ、ＯＢ和ＯＣ段管路的管长（包括局部阻力的当量长度）分别为２００ｍ、３００ｍ和４０ｍ。容器Ａ和Ｂ内的压力分别为 １．３Kgf/cm （表）和０．２Kgf/cm （表）。管道的摩擦系数 λ＝０．３２／Ｒe 0 . 2 5 。现有下列型号的离心泵（特性曲线见附图）可用。试问：（１）要完成上述任务 ρ∮媚囊恢中秃诺睦胄谋茫? （２）若容器Ｂ发生故障，需将ＯＢ管路上的阀门关闭，问此时ＯＡ管路中的流量为多少吨／时？泵的轴功率又为多少KW ？ 如图所示的输水系统，输水量为36ｍ /h，输水管路均为φ８０×２ｍｍ的钢管，已知：吸入管路的阻力损失为２Ｊ／Kg，压出管路的压头损失为０．５ｍＨ Ｏ柱，压出管路上压力表的读数为２．５Kgf/cm ，试求： （１）水泵的升扬高度； （２）水泵的轴功率Ｎ轴（KW），设泵的效率η＝７０％； （３）吸入管路上Ｕ型压差计的读数Ｒ（ｍｍ）。设指示剂上液面至连接点距离ｈ为０．６８ｍ。 （４）若泵的允许吸上高度[Ｈ ]＝６.５ｍ，水温为２０℃,校核此系统的安装高度是 否合适？ 注：当时当地大气压为９．８１×１０ Ｐa；ρ水＝１０００Kg/m 。 用泵将２０℃水由贮槽打到某一处，泵前后各装有真空表和压力表。已知泵的吸入管路总阻力和速度头之和为2mＨ Ｏ，允许吸上真空度为５ｍ，大气压为７６０ｍｍＨg 。水在５０℃时的饱和蒸汽压为0.1528Kgf/cm 。槽液面与吸入口位差为２ｍ。 ρ汞＝１３６００Kg/m ，当地大气压Pa＝７６０ｍｍＨｇ。 试问：（１）真空表的读数为多少ｍｍＨg ？ （２）当水温由２０℃变为５０℃时发现真空表与压力表读数突然改变，流量骤然下降，此时出现了什么故障？原因何在？怎样排除？ 如图示，用一单级悬臂式Ｂ型离心泵，将水由槽Ａ送到槽Ｂ。试问： （１）为了调节流量，拟装一调节阀，应装在何处？说明理由。 （２）调节阀开大时试说明装在泵进口和出口处的真空表及压力表将如何变化？ 什么是离心泵的工作点？试用图说明之。 何谓泵的扬程？何谓泵的升扬高度？ 为什么工农生产中多选用离心泵做为输送流体的机械？ 离心泵发生“汽蚀”的主要原因是什么？ 离心泵与旋涡泵在操作上有什么不同？ 绘出管路特性曲线与泵工作点图，并分析用泵出口阀调节流量的过程中，泵工作点变化情况。 试述离心泵的气缚现象与气蚀现象的概念、危害及避免措施。 为什么调节流量的阀门一般均不装在泵的吸入管路上？ 何谓离心泵的设计点及最佳工况参数？此参数与离心泵的选择有何关系？ 看图回答下列问题（用图上所标符号表示） ①泵的扬程Ｈ怎样表示？ ②泵的安装高度Ｈg 怎样表示？ ③泵的升扬高度ｈ怎样表示？ ④垂直管段ＡＢ和水平管段Ａ' Ｂ' 的阻力是否相同？为什么？ 管路总长（包括各种局部阻力当量长度）为Ｌ。 一个正在一定管路中工作的离心泵,如果转速提高２０％，流量是否增加２０％?为什么? 下列两图为离心泵的两种安装方式，用以输送热水，在热水的温度下饱和蒸汽压为 Ｐ ＝０．４Kgf/cm ，大气压可取为１０mＨ Ｏ，两种安装方式中，管路特性视为相同，请回答：两种安装方式是否有一种能将水送到高位槽？为什么？ 为什么离心泵的壳体要做成蜗壳形？ 用离心通风机向炉底输送空气，进入风机的空气温度为１５℃，压力为１ａｔｍ，流量２０００ｍ ／ｈ，炉底表压为１１００〔ｍｍ水柱〕，风机出口的空气动压为６０〔ｍｍ水柱〕，风机出口至炉底的输气管路压降为３０〔ｍｍ水柱〕。 现库存有一台离心通风机，其主要性能如下： 转速：１４５０ｒ／ｍｉｎ，风压：１２９０ｍｍ水柱，风量２１８００ｍ ／ｈ核算此风机是否合用？ 测定离心泵特性曲线的实验装置如图示。管线为φ５７×３．５mm，转速为１０００ｒ／ｍｉｎ，功率消耗２．１ｋｗ。 Ａ表读数：Ｐ ＝－０．３ｋｇｆ／ｃｍ Ｂ表读数：Ｐ ＝１．２ｋｇｆ／ｃｍ 在１分钟内，桶中接受３００ｋｇ水。ＡＢ两表间管线总长度（包括局部阻力当量 长度）为５ｍ，摩擦系数λ＝０．０２，试求该泵在上述情况下操作的效率。 某混合式冷凝器的真空度为０．８ｋｇｆ／ｃｍ ，所需冷却水量为５×１０ kg/h 冷水进冷凝器的入口比水池的吸水液面高１５ｍ，用φ１１４×７ｍｍ管道输水，管长 ８０ｍ，管路配有２个球心阀和５个弯头，现仓库中有四种规格离心泵如下： ┌───────┬────┬─────┬─────┬─────┐ │编号│１│２│３│４│ ├───────┼────┼─────┼─────┼─────┤ │流量ｌ／ｍｉｎ│５００│１０００│１０００│２０００│ │扬程ｍ│１０│１０│１５│１５│ └───────┴────┴─────┴─────┴─────┘ 已知阀门的阻力系数ζ＝３，９０°弯头的阻力系数ζ＝１．２６，管入口ζ＝0.5 摩擦系数λ＝０．０２，试问用哪一号泵，并说明理由。 一离心泵，允许汽蚀余量为４．５ｍ，在大气压下抽送２０℃清水，吸入管路阻力 ｈ 为０．５ｍ。如将该泵安装在济南、兰州、杭州使用，试问此泵的允许几何 安装高度各为多少？ 已知２０℃时，清水的饱和蒸汽压为０．０２３８ｋｇｆ／ｃｍ ，查表知： 济南、兰州、杭州的平均气压分别为７５９，６３９，７６２ｍｍＨｇ。 用泵将苯和甲苯的混合物送到精馏塔，精馏塔操作压强为０．５ａｔ，原料槽压强 为０．１ａｔ。管路总长为２０ｍ（包括全部局部阻力的当量长度），管路直径为５０ ｍｍ，摩擦系数为０．０２。密度为８００ｋｇ／ｍ 。离心泵的特性曲线可表示为 Ｈ ＝２０－１．１２×１０ Ｖ ，式中Ｖ以ｍ ／Ｓ表示。试求原料输送量及泵的理论或有效功率为多少？ 某厂准备用离心泵将20℃的清水以40ｍ ／ｈ的流量由敞口的储水池送到某吸收塔的塔顶。已知塔内的表压强为１．０ｋｇｆ／ｃｍ ，塔顶水入口距水池水面的垂直距离为６（ｍ），吸入管和排出管的压头损失分别为１ｍ和３ｍ，管路内的动压头忽略不计。当地的大气压为１０．３３（ｍ水柱），水的密度为１０００〔ｋｇ／ｍ 〕。 现仓库内存有三台离心泵，其型号和铭牌上标有的性能参数如下，从中选一台比较合适的以作上述送水之用。 型号流量（ｍ ／ｈ）扬程（ｍ）允许吸入真空高度（ｍ） ３Ｂ５７Ａ５０３８７．０ ３Ｂ３３４５３２６．０ ３Ｂ１９３８２０５．０ 流量１２ｍ ／ｈ，泵出口处压力表读数１．９ａｔ（表），泵入口处真空表读数 １４０ｍｍＨｇ，轴功率１．２０ｋｗ，电动机转数２９００转／分，真空表与压力表 距离０．７ｍ，出口管与入口管直径相同。 求：泵的压头Ｈ与效率η？ 用一离心泵自水井抽水，井中水面渐渐下降，试问至多只允许水面下降到离泵轴线 几米处。 若泵为２Ｂ３１，其流量为２０ｍ ／ｈ，吸入管内径为５０ｍｍ，吸入管压头损失０．２ｍ液柱。附该泵性能参数 ┌─────┬───┬─────┬────┬──────────┐ │流量│扬程│轴功率│效率│允许吸入真空度│ │ｍ ／ｈ│ｍ│ｋｗ│％│ｍ│ ├─────┼───┼─────┼────┼──────────┤ │１０│34.5 │１．８７│５０．６│８．７│ ├─────┼───┼─────┼────┼──────────┤ │２０│30.8 │２．６０│６４│７．２│ ├─────┼───┼─────┼────┼──────────┤ │３０│２４│３．０７│６３．５│５．７│ └─────┴───┴─────┴────┴──────────┘ （注：假定随着井中水面下降，泵的调节阀逐渐开大，能保证流量稳定在２０ｍ ／ｈ）如图示循环管路，离心泵的安装高度Ｈ ＝３ｍ，泵特性曲线可近似表示为 Ｈ ＝２３－１．４３×１０ Ｖ ，式中Ｖ以ｍ ／Ｓ表示。吸入管长（包括全部局部阻力的当量长度）为１０ｍ，排出管长（包括全部局部阻力的当量长度）为１２０ｍ， 管径均为５０ｍｍ，假设摩擦系数λ＝０．０２，水温２０℃。试求： （１）管路内的循环水量为多少？ （２）泵进、出口压强各为多少？ 某离心泵工作转速为n=２９００ｒ／ｍｉｎ，其特性曲线可用H=３０－０．０１Ｑ (ｍ)表示，当泵的出口阀全开时，管路系统的阻力可用性能曲线Ｌ＝１０＋０．０４Ｑ (ｍ)表示，上述式中Ｑ的单位均为ｍ ／ｈ，若泵的效率为η＝０．６，水的密度 ρ＝１０００ｋｇ／ｍ ，求： １．泵的最大输水量为多少？ ２．当所需供水量为最大输水量的７５％时： （ａ）采用出口阀节流调节，节流损失的压头增加为多少? （ｂ）采用变速调节，泵的转速应为多少? 如图所示，从水池用某离心泵向高位槽送水，要求送水量为４５ｍ ／ｈ，管路的 ｌ＋∑ｌ ＝１５０ｍ，槽内的压力为０．２ｋｇ（ｆ）／ｃｍ （表压），吸入和排 出管路均为φ１０８×４mm的光滑管。 （ａ）试求泵的压头和轴功率。 （泵的效率可取η＝０．６５，ρ水＝１０００ｋｇ／ｍ ，μ ＝１ｃｐ）（ｂ）若阀门开度和操作条件等不变，现改为输送ρ ＞ρ水，粘度与水相近）， 试示意指明工作点的变化趋势，并定性分析Ｈ，Ｑ，Ｎ将如何变化？ 一鼓风机将２００ｍ ／ｍｉｎ、２７℃的空气经４００×６００ｍｍ的矩形截面 水平的白铁皮管道送入绝对压力为７７０ｍｍＨｇ的容器内。管道长为６０ｍ，管道进 口压力为７６０ｍｍＨｇ，摩擦系数λ＝０．０１３，若鼓风机效率为４０％，电动机 效率为９０％，试问输入功率为多少？ 贮罐Ａ中的碱液经离心泵Ｃ输送到塔Ｂ（如图１）。ｈ ＝３ｍ，ｈ ＝８ｍ，今 有离心泵Ｃ的特性曲线（如图２）。若已知贮罐Ａ和塔Ｂ内的压力分别为Ｐ ＝４００ ｍｍＨｇ（真空度），Ｐ ＝０．８ｋｇｆ／ｃｍ （表压），碱液密度为１２００ ｋｇ／ｍ ，粘度可视为与水相同。 （１）在泵出口阀全开时流量可达３０ｍ ／ｈ，试求此时管路的总阻力损失为多 少ｍＨ Ｏ，泵的有效功率为多少ｋｗ； （２）当把泵出口阀关闭一半，阻力损失因此增大５ｍＨ Ｏ，求此时输液管路的 流量。 由水库将水打入一水池，水池水面比水库水面高５０ｍ，两水面上的压力均为常压，要求的流量为９０ｍ ／ｈ，输送管内径为１５６ｍｍ，在阀门全开时，管长和各种局部阻力的当量长度的总和为１０００ｍ，对所使用的泵在Ｑ＝６５～１３５ｍ ／ｈ范围内属于高效区，在高效区中，泵的性能曲线可以近似地用直线Ｈ＝124.5-0.392Q表示，此处Ｈ为泵的扬程ｍ，Ｑ为泵的流量ｍ ／ｈ，泵的转速为２９００ｒ／ｍｉｎ，管子摩擦系数可取为λ＝０．０２５，水的密度ρ＝１０００ｋｇ／ｍ 。 ①核算一下此泵能否满足要求 ②如泵的效率在Ｑ＝９０ｍ ／ｈ时可取为６８％，求泵的轴功率，如用阀门进行调节，由于阀门关小而损失的功率为多少？ ③如将泵的转速调为２６００ｒ／ｍｉｎ，并辅以阀门调节使流量达到要求的９０ ｍ ／ｈ，比第②问的情况节约能量百分之多少？ 需将３０ｍ /h,２０℃的水粘度μ=1cP,送至塔顶，其压力为０.５kgf／cm (表), 与取水池水面的高差为１０ｍ。输水管φ８９×４ｍｍ、长１８ｍ，管线局部阻力系数 ∑ζ＝１３（阀全开时）；摩擦系数 λ＝０．０１２２７＋０．７５４３／Ｒｅ （１）求输送所需的理论功率（ｋｗ）； （２）一泵的特性可近似用下式表达： 扬程Ｈ ＝２２．４＋５Ｑ－２０Ｑ ｍ 效率η＝２．５Ｑ－２．１Ｑ 式中Ｑ的单位为ｍ ／ｍｉｎ。求出最高效率点的效率并评价此泵的适用性。如适用， 求调节阀消耗的功率增加多少? 如附图所示，用电动往复泵从敞口水池向密闭容器供水，器内压力为１０ａｔ（表压），容器与水池液面高差１０ｍ，主管线长（包括当量长度）为１００ｍ，管径为 φ５７×３．５ｍｍ，摩擦系数可取λ＝０．０３。泵进口处设一旁路，管径为３０mm， 水温为２０℃。试计算： （１）当旁路关闭，管内流量为６ｌ／ｓ时，泵的理论功率； （２）若流量减半，采用旁路调节，计算旁路的总阻力系数。 （将整个旁路当成一个局部阻力） 如附图所示，离心泵从水槽中抽水，水槽与水库之间用自流管连通，管长２０ｍ， 泵的吸水管长１０ｍ，两管内直径均为１００ｍｍ，各装有带阀的滤网，ζ＝７，管内摩擦系数λ＝０．０３，吸入管装有９０ 弯头，其阻力系数ζ＝０．３，图中ｈ＝２ｍ。泵工作时进口处真空度为６ｍＨ Ｏ。试问 （１）流量Ｖ＝？ｍ ／ｈ； （２）图中ｂ＝？ｍ。 某离心泵，其特性曲线方程为Ｈ ＝４０－７．２×１０ Ｖ （式中：Ｈ 的单位为m；Ｖ的单位为ｍ /s ），用该泵将敞口水槽中的水抽送到一密闭容器中，如图所示, 两液面高差为１０ｍ，密闭容器顶上压力表读数Ｐ为１kgf/cm 。当供水量为10 l/s时, 管内流动已进入阻力平方区，若用此泵输送密度为１２００ｋｇ／ｍ 的碱液, 阀门开度及管路其它条件不变，试问碱液流量和离心泵的理论功率为多少？ 有一空气输送系统，由一常压地点输送至另一常压地点，两处的动能差可忽略不计，输送管内径为０．３５ｍ，绝对粗糙度ε＝１ｍｍ，管长（包括局部阻力当量长度在内）１０００ｍ，要求输送空气６０００kg/h，空气温度为２０℃，大气压力为１kgf/cm , 摩擦系数λ＝０．１１１（ε／ｄ） ，此处ｄ为管内径（通风机的进口与出口损失忽略不计） 试导出下面两种情况下，所需全风压的计算式并计算出所需全风压（全风压小于 １００００Ｐａ） （１）如通风机置于系统的进口端 （２）如通风机置于系统的出口端 有一管路系统，将７０ｍ ／ｈ的水由敞口低位槽输送到位置较高的压力容器中，容器的压力为１．２ｋｇｆ／ｃｍ （表压），求得所需的扬程（压头）为３６．５ｍ，如将此系统改为输送密度为1200kg/m 的液体（其余特性与水相同），流量仍为70m /h , 现有一泵，为某标准泵将叶轮直径车削５％而成。已知车削之前当ｒ＝1450r/min 并输送水时，泵性能曲线（Ｈ－－Ｑ线）有关线段可近似写为 Ｈ＝４０－７．２×１０ Ｑ Ｈ－－ｍＱ－－ｍ ／ｈ 问：（１）如采用此泵，泵的转速至少为多少？ （２）如效率为８０％，在上一问转速的情况下泵的轴功率为多少？ 一生产系统用离心泵来输送水，已知阀门全开时管路性能曲线为Ｈ ＝45+0.0043Q 式中Ｈ 为需要泵提供的扬程ｍ水柱，Ｑ为流量ｌ／ｓ，而离心泵性能曲线为 Ｈ＝６０．６－０．００１５６Ｑ ，Ｈ－－ｍ水柱，Ｑ－－ｌ／ｓ （１）求阀门全开时的水流量为多少ｍ ／ｈ？ （２）如生产要求输水量提高８％，现有一输送能力为Ｑ往＝７２ｍ ／ｈ的往复泵，有人建议将往复泵和离心泵并联使用，这一方案是否可行？ 由离心泵基本方程式及其他有关知识导出泵的性能曲线换算公式 （１）Ｑ ／Ｑ＝ｎ ／ｎＱ ／Ｑ＝Ｄ ／Ｄ （２）Ｈ ／Ｈ＝（ｎ ／ｎ） Ｈ ／Ｈ＝（Ｄ ／Ｄ） （３）Ｎ ／Ｎ＝（ｎ ／ｎ） Ｎ ／Ｎ≈（Ｄ ／Ｄ） 此处Ｑ泵的流量Ｑ 条件变化后泵的流量 Ｈ泵的扬程Ｈ 条件变化后泵的扬程 1．将浓度为95%的硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为36m 3 /h, 液体的扬升高度为7m 。输送管路由内径为80mm 的钢化玻璃管构成，总长为160（包括所有局部阻力的当量长度）。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：该泵是否合用？ Q(L/s) 0 3 6 9 12 15 H(m) 19.5 19 17.9 16.5 14.4 12 η(%) 17 30 42 46 44 已知：酸液在输送温度下粘度为1.15?10-3 Pa ?s ；密度为1545kg/m 3 。摩擦系数可取为0.015。 解：（1）对于本题，管路所需要压头通过在储槽液面（1-1’）和常压设备液面（2-2’）之间列柏努利方程求得： f e H g p z g u H g p z g u ∑+++=+++ρρ222 2112122 式中0)(0,7,0212121≈=====u ，u p p m z z 表压 管内流速：s m d Q u /99.1080 .0*785.0*360036 42 2 == = π 管路压头损失：m g u d l l H e f 06.681 .9*299.108.0160015.022 2==∑+=∑λ 管路所需要的压头：()m H z z H f e 06.1306.6711=+=∑+-= 以（L/s ）计的管路所需流量：s L Q /103600 1000 *36== 由附表可以看出，该泵在流量为12 L/s 时所提供的压头即达到了14.4m ，当流量为管路所需要的10 L/s ，它所提供的压头将会更高于管路所需要的13.06m 。因此我们说该泵对于该输送任务是可用的。 3、如图用离心泵将20℃的水由敞口水池送到一表压为2.5atm 的塔内，管径为φ108×4mm 管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知： 水的流量为56.5m 3·h -1，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg·m -3，管路摩擦系数可取为0.024，计算并回答： (1)水在管内流动时的流动形态；(2) 管路所需要的压头和有效功率； 图2-1 解：已知：d = 108-2×4 = 100mm = 0.1m A=(π/4)d 2 = 3.14×(1/4)×0.12 = 0.785×10-2 m 流体流动、流体输送机械习题 主要计算公式： 1、流体静力学基本方程式： gh p p ρ+=0或 2、流体的速度、体积流量、质量流量 及质量流速之间的关系： uA q v = 圆管： 2 4 d q u v π = ρ ρuA q q v m == ρ ρu A q A q G v m === 3、稳定流动时的连续性方程： 对任一截面： 常数 ==m q uA ρ 对不可压缩流体：常数=uA 4、柏努利方程： 221122 1222u p u p gz gz ρρ ++=++ 不可压缩、有外功加入的实际流体柏努利方程： ∑+++=+++f e h p u gz w p u gz ρρ2 222121122 或∑+?+?+?=f e h p u z g w ρ22 5、流体通过直管的摩擦阻力： 22 u d l h f λ = 6、摩擦因数（系数）λ 层流（ 2000 ≤e R ）： ρ μ λdu R e 6464= = 层流时直管摩擦阻力： p g z ρ+=常数 232d g lu h f ρμ= 湍流（ 5 310~103?=e R ），且在光滑管内流动时： 25 .03164 .0e R =λ 柏拉修斯（Blasius ）式 7、局部阻力计算 （1）当量长度法 22 u d l h e f λ = （2）阻力系数法 2u 2 ξ =f h 8、流体输送设备消耗的功率 η W q ηH ρgq ηP P e m v e a === H ρgq P v e = 9、并联管路 3 21V V V V ++= B fA f f f h h h h -?=?=?=?321 10、分支管路 21V V V += 1 f01 21020 0h ρP 2u gz ρP 2u gz 1 -∑+++=++ 2 f02 22h ρP 2u gz 2 -∑+++=常数= 化工原理试题库多套及答案 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=___8.7m 02H , _____pa 41053.8?__. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、 常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度 流动，其流动类型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 二：问答题（36分） 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？ 2、 何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1） 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2） 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3） 那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 三：计算题(46分) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数 为03.0=λ，现发现压力表上的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体 的流量及阀的局部阻力糸数？ 2、 在一 列管式换热器中，用冷却 将C 0100的热水冷却到C 050，热水 化工原理练习题一（流体流动与流体输送机械） 一、填空 1．用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变，且管路出口处的流体动能项可忽略。 2．某设备上，真空表的读数为80mmHg，其绝压＝kgf/cm2＝Pa。该地区大气压强为720mmHg。 3．常温下水密度为1000kg／m3，粘度为1cP，在d内=100mm管内以3m/s的速度速度流动，其流动类型为。 4．12kgf·m＝J。 5．空气在标准状态下密度为1.29kg／m3，在0.25MPa下(绝压)80 ℃时的密度为。6．20℃的水通过10m长，d内＝l 00mm的钢管，流量V0＝10m3／h，阻力系数λ＝0.02，阻力降ΔP＝。 ７．常用测量流量的流量计有、、。 8．无论滞流湍流，在管道任意截面流体质点的速度沿管径而变，管壁处速度为，到管中心速度为。滞流时，圆管截面的平均速度为最大速度的倍． 9．在流动系统中，若截面上流体流速、压强、密度等仅随改变，不随而变，称为稳定流动，若以上各量既随而变又随而变，称为不稳定流动。 10．流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以分、、三层。11．流体在圆形直管中滞流流动时，平均流速增大一倍，其能量损失为原来损失的倍。12．等边三角形边长为a，其当量直径是，长方形长2a，宽为a，当量直径是。13．管内流体层流的主要特点是；湍流的主要特点是。14．孔板流量计的流量系数α的大小，主要与和有关。当超过某一值后，α为常数。 l 5．直管阻力的表示式hf＝。管中流出ζ出＝，流入管内ζ入＝。16．气体的粘度随温度的升高而，水的粘度随温度的升高而。 17．在下面两种情况下，假如流体的流量不变，而圆形直管的直径减少二分之一，则因直管阻力引起的压降损失为原来的多少倍?A)两种情况都为层流，B)两种情况都在阻力平方区。 18、离心泵起动时要、。 19、原来输送水的离心泵，现改用于输送某种水溶液，水溶液的重度为水的1.2倍，其它的物理性质可视为与水相同，管路状况不变，泵前后两开口容器液面垂直距离不变，问(1)流量有无改变，(2)压头有无改变，(3)泵的功率有无改变。 20、离心泵在什么情况下容易产生气蚀(1) ，(2) ，(3) (4) 。 4、离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。 21、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，会发生现象。 22、在低阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加；在高阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加。 23、往复泵为泵，其流量调节应采用。 二．某离心泵将某种石油馏分自1.5Km外的原油加工厂，经一根φ160×5mm的钢管输送到第一贮缸中，送液量为每分钟2000L。问该泵所需的功率为若干(泵的效率为0.6，管的局部阻力略去不计)。ρ＝705kg／m3，μ=500×10-1Pa·s 。答案：112KW 1、 如图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。 送液管为φ45×2.5mm 的钢管，要求送液量为4.2m 3/h 。设料液在管内的压头损失为1.4m （不包括出口能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多少米？ 其中：z1=h ，u1=0 p1=0(表压) He=o Z2=0 p2=0(表压) hf=1.4m 将以上各值代入上式中，可确定高位槽液位的高度： 计算结果表明，动能项数值很小，流体位能主要用于克服管路阻力。 2、 如附图所示。用泵将敞口水池中的水输送至吸收塔塔顶，并经喷嘴喷出，水流量为35 m3/h 。 泵的入口管为φ108×4mm 无缝钢管，出口管为φ76×3 mm 无缝钢管。池中水深为1.5m ， 池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m 。水流经所有管路的能量损失为42 J/kg （不包括喷嘴）， 喷嘴入口处的表压为34 kPa 。设泵的效率为60%，试求泵所需的功率.（水密度以1000kg/m3计） 解: 取水池大液面为1-1’面，取喷嘴入口内侧为2-2’截面，取池底水平面为基准水平面， 在1面与2面之间列柏努利方程 由题 Z1=1.5 m; P1=0 (表压）； U1=0 z2=20; u2=qv/(0.785d22)=35/(3600*0.785*0.072)=2.53 m/s; P2= 34 Kpa (表压）; Wf=42 J/kg 3、 例：在操作条件25oC 、101.3kPa 下，用CO2含量为0.0001（摩尔分数）的水溶液与含CO2 10% （体积分数）的CO2 －空气混合气在一容器内充分接触。 （1）判断CO2的传质方向中，且用气相摩尔分数表示过程的推动力； （2）设压力增加到506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？并用液相分数表示过程的推动力？ （3）若温度增加到60oC ，压力仍为506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？ 解：（1）查表5-2得：25oC 、101.3kPa 下CO2 －水系统的E ＝166MPa ，则 因y=0.10比较得y < y*所以CO2的传质方向是由液相向气相传递，为解吸过程。 解吸过程的推动力为：Δy=y*-y = 0.164-0.10 = 0.064 （2）压力增加到506.5kPa 时，因x=1×10-4比较得x*>x 所以CO2的传质方向是由气相向液相传递，为吸收过程。 吸收过程的推动力为Δx=x*-x = 3.05×10-4-----1×10-4=2.05×10-4 由此可见，提高操作压力，有利于吸收 0.164 0.0001163916390.1013166=?=====m x y*p E m 《化工原理II》计算试题 石油大学(北京)化工学院(第二部分)题库 2，计算题 1，(15分)在直径1.2m的Mellepak 250Y规整填料吸收塔中，空气混合物中的SO2用清水吸收吸收塔的总操作压力为101.3kpa，温度为20℃，混合气体进入塔内的流量为1000 m3/h，SO2的摩尔分数为0.09，SO2的回收率要求不低于98%，采用气相kya = 0.0524 kmol/(m·s)的总体积传质系统系统的相平衡方程为:ye=3.3x试着找出: (1)推导出计算传质单元数的公式； L？敏。m？成立，哪一个？是溶质的吸收率，m是相平衡常数；(2)测试证书:V(3)最小溶剂剂量，千克摩尔/小时； (4)如果实际溶剂量是最小溶剂量的1.2倍，计算塔水中SO2浓度(摩尔分数)；(5)计算完成分离任务所需的传质单元数量、传质单元高度和填料高度 2，(15分)一种吸收煤气中苯的吸油塔。已知煤气的流速为2240(NM3/hr)，进入塔的气体中苯含量为4%，离开塔的气体中苯含量为0.8%(以上均为体积分数)。进入塔内的油不含苯。取L=1.4 Lmin。已知体系的相平衡关系为Y * = 0.126 x。试着找出:(1)溶质吸收率？ (2)Lmin和L (kmol/h) (3)求柱组成Xb(kmol苯/kmol油)(4)求吸收过程的对数平均驱动力？Ym (5)解决非政府组织问题；用分析法； (6)以增加塔内的液体喷射量使用部分循环流量，在保证原始吸收率 的条件下，最大循环量L’是多少，并画出无部分循环和部分循环两种情况下的操作线。 3，(20分)在一个逆流操作的低浓度气体填料吸收塔中，纯矿物油被用来吸收混合气体中的溶质。已知在操作条件下，进口混合气体中的溶质含量为0.015(摩尔分数)，吸收率为85%，平衡关系Y*=0.5X努力找出:出口矿物油中溶质的最大浓度为 (1)最小液气比； (2)当吸收剂用量为最小溶剂用量的3倍时，NOG是用解析法计算的。(3)找到吸收过程的总对数平均传质驱动力？Ym。(4)当总气体传质单元的高度为1m时，计算填料层的高度； ？1？ (5)为了增加塔内液体的喷淋量，采用塔外液体部分循环流动。在保证原吸收速率的条件下，假设气相流速为，最大循环量L’是多少，并画出无部分循环和部分循环两种情况下的操作线 4。在吸收塔中，某种气体混合物与清水逆流吸收。塔中的气相组成为0.05(摩尔分数，下同)。在该操作条件下，系统的平衡关系为y*=2x，操作液气比为1.25(L/V)min，塔内气相组成为0.01，吸收过程为气膜控制，Kya∝V0.7(V为气相摩尔分数) 试算:(1)液相出口组成xb，NOG传质任务所需； (2)如果初始气液组成、流速和操作条件保持不变，当原始塔与另一个相同的塔串联和逆流操作时，离开塔的气体的最终组成是什么(3)如果初始汽液组成、流速和操作条件不变，原塔和另一个相同的塔平 【1-1】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯 化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？ 解 管中水柱高出槽液面2m ，h=2m 水柱。 (1)管子上端空间的绝对压力 绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有 .绝绝大气压力 1012001000981281580 （绝对压力） ρ+==-??=p gh p Pa (2)管子上端空间的表压 表p (3)管子上端空间的真空度 真p (4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h 常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=4 31594 【1-2】在20℃条件下，在试管内先装入12cm 高的水银，再在其上面装入5cm 高的水。水银的密度为/313550kg m ，当地大气压力为101kPa 。试求试管底部的绝对压力为多少Pa 。 解 水的密度/3水=998ρkg m 【1-3】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/31250kg m 的液体，液面高度为 3.2m 。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m 及1m ，容器上部空间的压力（表压）为29.4kPa 。试求： (1)压差计读数（指示液密度为/31400kg m ）；(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。 习题1-1附图 解 容器上部空间的压力.29 4（表压） =p kPa 液体密度 /31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=? 在等压面''1111上-=p p (2) ().....A p p g Pa ρ=+-=?+??=?333212941022125098156410 【1-4】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动。在截面1处的流速为./05m s ，管内径为200mm ，截面2处的管内径为100mm 。由于水的压力，截面1处产生1m 高的水柱。试计算在截面1与2之间所产生的水柱高度差h 为多少（忽略从1到2处的压头损失）? 解 ./105=u m s 另一计算法 计算液柱高度时，用后一方法简便。 【1-5】在习题1-16附图所示的水平管路中，水的流量为./25L s 。已知管内径15=d cm , .225=d cm ，液柱高度11=h m 。若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。 解 水的体积流量 ././33252510 -==?V q L s m s ， 截面1处的流速 ../.3 12 2 1 25101274005 4 4 π π -?= = =?V q u m s d 习题1-4附图 习题1-5附图 干燥 一、填空 1．在101.33kPa的总压下，在间壁式换热器中将温度为293K，相对湿度为80%的是空气加热，则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________,露点t d_________。 2．在101.33kPa的总压下，将饱和空气的温度从t1降至t2, 则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________，露点t d_________。 3．在实际的干燥操作中，常用____________来测量空气的湿度。 4．测定空气中水汽分压的实验方法是测量__________。 5．对流干燥操作的必要条件是___________________；干燥过程是__________相结合的过程。 6．在101.33kPa的总压下，已知空气温为40℃，其相对湿度为60%，且40℃下水的饱和蒸汽压为7.38kPa，则该空气的湿度为_____________kg/kg绝干气，其焓为_______kJ/kg 绝干气。 7．在一定的温度和总压强下，以湿空气做干燥介质，当所用空气的湿度减少时，则湿物料的平衡水分相应__________，其自由水分相应___________。 8．恒定的干燥条件是指空气__________，____________，_____________均不变的过程。9．恒速干燥阶段又称__________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________； 降速干燥阶段又称_________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________。 10.在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于__________。 11. 在常温和40℃下，测的湿物料的干基含水量X与空气的相对湿度之间的平衡关系为：当相对湿度=100%时，结合水含量为0.26kg/kg绝干料；当相对湿度=40%时，平衡含水量X*= 0.04kg/kg绝干料。已知该物料的初始含水量X1=0.43kg/kg绝干料，现让该物料在40℃下与与相对湿度为40%的空气充分接触，非结合水含量为______kg/kg绝干料，自由含水量为__________kg/kg绝干料。 12. 干燥速度的一般表达式为___________。在表面汽化控制阶段，则可将干燥速度表达式为_______________________。 13. 在恒定干燥条件下测的湿物料的干燥速度曲线如本题附图所示。其恒速阶段干燥速度为_________kg水（m2.h）,临界含水量为____________kg/kg绝干料，平衡含水量为____________kg/kg绝水量。 14. 理想干燥器或等焓干燥过程是指________________，干燥介质进入和离开干燥器的含焓值________________。 15. 写出三种对流干燥器的名称_________,_______________, _____________. 固体颗粒在气流干燥器中经历_______和_________两个运动阶段，其中_____是最有效的干燥区域。 二、选择题 1.已知湿空气的如下两个参数，便可确定其他参数( ) A. H，p B. H，t d C. H, t D. I，t as 有一套管式换热器，用冷却水将0.125kg/s 的苯由350K 冷却到300K ，冷却水在φ25×2.5mm 的内管中流动，其进出口温度分别为290K 和320K 。已知水和苯的对流传热系数分别为850 w/m 2?℃和1700 w/m 2?℃，两流体呈逆流流动，忽略管壁热阻和污垢热阻。试求：（1）所需要的管长；（2）冷却水的消耗量。定性温度下苯的比热为C P =1830J/kg ·K ，水的比热为C P =4200J/kg ·K (1)解法一： Q=m s Cp Δt=0.125×1830×50=11437.5 w ---------1分 m t A K Q ?=22=11437.5w --------1分 而2 1 21ln t t t t t m ???-?=? =18.2 ---------------------2分 221212111αλα++=m d d b d d K 代入数据得 K 2=485.7W/m 2·K 所以A 2=1.294m 2=3.14×0.025×L 解得L=16.48m 解法二：若计算基于内壳表面的K 1，则过程如下： 21211111d d d d b K m αλα++=令代入数据得 K 1=607.14W/m 2·K 所以A 1=1.035m 2=3.14×0.020×L 解得L=16.48m 结果完全一致。 (2)Q 1=Q 2=11437.5=4200×30×q L q L =0.09Kg/s 3. (12分) 常压下用连续精馏塔分离含苯44%的苯一甲苯混合物。进料为泡点液体，进料流率取100 kmol/h 为计算基准。要求馏出液中含苯不小于 94 %，釜液中含苯不大于8 %(以上均为摩尔百分率) 。该物系为理想溶液，相对挥发度为2.47。 塔顶设全凝器，泡点回流，选用的回流比为3。 试计算精馏塔两端产品的流率及精馏段所需的理论塔板数。 解：由全塔物料衡算：F ＝D ＋W ;FxF ＝DxD ＋WxW 将已知值代入, 可解得D ＝41.86kmol/h; W=58.14kmol/h 精馏段操作方程为: y n+1=0.75x n +0.235 泡点液体进料时q=1, y n+1=1.3472x n -0.0278 相平衡方程为 =y n /(2.47-1.47y n ) n n n x x y )1(1-+=ααn n n y y x )1(--=αα1 11+++=+R x x R R y D n n 第一章 流体流动 【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m 3与998kg/m 3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4 998 4.01830 6.01+=m ρ =（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4 ρm =1372kg/m 3 【例1-2】 已知干空气的组成为：O 221%、N 278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81×104Pa 及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文 100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量 M m =32×0.21+28×0.78+39.9×0.01 =28.96kg/m 3 根据式1-3a 气体的平均密度为： 3kg/m 916.0373 314.896.281081.9=???=m ρ 【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h 1=0.7m 、密度ρ1=800kg/m 3，水层高度h 2=0.6m 、密度ρ2=1000kg/m 3。 （1）判断下列两关系是否成立，即 p A =p'A p B =p'B （2）计算水在玻璃管内的高度h 。 解：（1）判断题给两关系式是否成立 p A =p'A 的关系成立。因A 与A '两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。 p B =p'B 的关系不能成立。因B 及B '两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的同一种流体，即截面B-B '不是等压面。 （2）计算玻璃管内水的高度h 由上面讨论知，p A =p'A ，而p A =p'A 都可以用流体静力学基本方程式计算，即 p A =p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2 p A '=p a +ρ2gh 于是 p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2=p a +ρ2gh 简化上式并将已知值代入，得 800×0.7+1000×0.6=1000h 解得 h =1.16m 【例1-4】 如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置 三 计算题 1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。求： （1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知， s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）泵轴功率，kw ； 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η 2 （15分）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 ，泵的进出口管道上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H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452× 1、将在常压下温度为30℃、相对湿度为20%的新鲜空气，通过第一加热器加热到某温度后，在通过一喷水室进行绝热冷却增湿到饱和状态，得到温度为45℃的湿空气，在H-I图上画出空气状态变化的过程示意图。 2、将在常压下温度为30℃、相对湿度为20%的新鲜空气，通过第一加热器加热到某温度后，再通过一喷水室进行绝热冷却增湿到饱和状态，最后通过第二加热器加热到温度为45℃、相对湿度为40%的湿空气，试在H-I图上示意绘出空气状态变化情况。 3、一常压干燥器欲将1200kg/h的湿含量为5%的湿物料干燥至1%(湿基),所用空气的t =20℃、 =75%、湿空气量V=2500m /h。干燥器出口空气的干球温度为50℃。假定为绝热干燥过程。又已知预热器以125 ℃的饱和水蒸气加热空气，其传热系数为40W/m ℃，求单位面积预热器所需传热量（预热器热损失不计）。 3、X1=5/95=0.0526 X2=1/99=0.0101 G c= 1200(1-0.05)=1140kg/h W=1140(0.0526-0.0101)=48.45kg/h 根据t0 =20℃、0 =75% ，由t-H图，查得H0=0.011kg/kg干气 =0.844m 3/kg干气 L=2500/0.844=2961kg干气/h H2=W/L+H1=48.45/2961+0.011=0.0274 kg/kg干气 I0=(1.01+1.88×0.011)×20+2492×0.011=48.0kJ/kg干气 I2=(1.01+1.88×0.0274)×50+2492×0.0274=121.3kJ/kg干气 绝热干燥过程I1=I2，即 I1=(1.01+1.88×0.011)t1+2492×0.011=121.3 t1=91.1℃ 离心泵的计算 1计算题j01b10029 如图所示, 水通过倾斜变径管段(A-B), D A=100mm，D B =240mm,水流量为2m3/min,在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0.3m试求:(1) 试求A、B两点的压差等于多少Pa？(2)A、B管段阻力损失为多少mmHg？(3)若管路水平放置，而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化? 计算题j01b10029 (题分：20) (1) u A=(2/60)/[(π/4)×(0.10)2]=4.244 m/s， u B=4.244×(1/2.4)2=0.7368 m/s p A/ρ＋u A2/2= gh＋p B/ρ＋u B2/2＋∑h f ∵p A/ρ－(gh＋p B/ρ)=(ρi－ρ)gR/ρ ∴p A－p B=(ρi－ρ)gR＋ρgh =(13.6-1)×103×9.81×0.020+103×9.81×0.3 =5415 Pa (2) ∑h f=(p A/ρ－gh－p B/ρ)＋u A2/2－u B2/2 =(ρi－ρ)gR/ρ＋u A2/2－u B2/2 =(13.6－1)×9.81×0.020＋(4.244)2/2－(0.7368)2/2 =11.2 J/kg 即?p f=ρ∑h f=103×11.2=11.2×103 Pa 换成mmHg: ∑H f=?p f/(ρHg?g)= 11.2×103/(13.6×103×9.81) =0.0839 mHg=83.9 mmHg (3) p A/ρ＋u A2/2=p B/ρ＋u B2/2＋∑h f ∵u A、u B、∑h f均不变，故(ρi－ρ)gR’/ρ之值不变 即R’不变，R’=R=20 mm 水平放置时p A-p B = (13.6-1)?103?9.81?0.020 =2472Pa比倾斜放置时的压差值小。 2计算题j02b20067 (20分) 如图所示的输水系统,输水量为36m3/h，输水管均为φ80×2mm的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为0.2m水柱，压出管路的阻力损失为0.5m水柱，压出管路上压力表的读数为2.5Kgf/cm2。试求： (1) 水泵的升扬高度； (2) 若水泵的效率η=70%,水泵的轴功率(KW)； (3) 水泵吸入管路上真空表的读数(mmHg 柱)。 注:当地大气压为750mmHg 柱。 0.2 4.8 、选择题 1 ?当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（ A ） A. 质量流量 B.体积流量 2. 孔板流量计是（C ）。 A. 变压差流量计，垂直安装。 C.变压差流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采 用改变出口阀门的开度调节流量的是（ C ） A .齿轮泵 B.旋涡泵 C.离心泵 D.往复泵 4. 下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（ B ）o A .增加离心泵的排液高度。 B.增加离心泵的吸液高度。 C.启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D.启动前，没有关闭岀口阀门。 5?水在规格为 ①38 x 2.5mm 勺圆管中以0.1m/s 的流速流动，已知水的粘度为 1mPa-s 则其流动的型态为 （C ）o A. 层流 B.湍流 C.可能是层流也可能是湍流 D.既 不是层流也不是湍流 6?下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（ D ）o A. 位能 B.动能 C.静压能 D.热能 7?在相同进、出口温度条件下，换热器采用（ A ）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B.并流 C.错流 D.折流 &当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（ C ）也增大。 A .流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9?下列换热器中，需要热补偿装置的是（ A ）o A ?固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U 型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（ D ） A. 热传导 B.对流 C.热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时 _____ B ____ o A. R e > 2000 B. Re>4000 C. 2000 化工原理习题文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08] 一流体流动 流体密度计算 在讨论流体物性时，工程制中常使用重度这个物理量，而在SI制中却常用密度这个物理量,如水的重度为1000[kgf/m3],则其密度为多少[kg/m3] 燃烧重油所得的燃烧气，经分析测知，其中含％CO2,％O2,76％N2,8％水蒸气（体积％），试求温度为500℃,压强为1atm时该混合气的密度。 已知汽油、轻油、柴油的密度分别为700[kg/m3]、760[kg/m3]和900[kg/m3] 。试根据以下条件分别计算此三种油类混合物的密度（假设在混合过程中，总体积等于各组分体积之和）。 (1)汽油、轻油、柴油的质量百分数分别是20％、30％和50％； (2)汽油、轻油、柴油的体积百分数分别是20％、30％和50％。 绝压、表压、真空度的计算 在大气压力为760[mmHg]的地区,某设备真空度为738[mmHg],若在大气压为655[mmHg]的地区使塔内绝对压力维持相同的数值, 则真空表读数应为多少 静力学方程的应用 如图为垂直相距的两个容器，两容器中所盛液体为水，连接两容器的U型压差计 ＝×103[kg/m3] 读数R为500[mmHg],试求两容器的压差为多少ρ 水银 容器分别盛有水和密度为900[kg/m3]的酒精,水银压差计读数R为15mm,若将指示液换成四氯化碳（体积与水银相同），压差计读数为若干 ρ水银＝×103[kg/m3] 四氯化碳密度ρccl4＝×103 [kg/m3] 习题 5 附图习题 6 附图 用复式U管压差计测定容器中的压强,U管指示液为水银，两U管间的连接管内 二：计算题（50分） 1、有某平均相对挥发度为3的理想溶液，其中易挥发组份的组成为60%（縻尔分率，以下相同）的料液于泡点下送入精馏塔。要求馏出液中易挥发组份的组成不小于90%，残液中易挥发组份的组成不大于2%。 求：每获1kmol 馏出液时原料液用量？ 若回流比为1.5 ，它相当于min R 的多少倍？ 假设料液加到板上后，加料板上的浓度仍为60%，求提馏段第二块理论板上的液相组成？已知： 3=α，6.0=F x ，9.0=D x ，02.0=w x ，1=q 。相平衡关系：()x x x x y 21311+=-+=αα， F=W+D F=W+1， 9.0102.006?+?=?w F 。联立求解得：Kmol F 52.1=。 最小回流比：1=q ，q F x x ==6.0，818.06 .0.2106 .3213=+=+= x x y q 。 376.06 .0818.0818 .09.0mi n =--=--= q q q D x y y x R 。 其倍数为：4376.05.1==n 。 提馏段操作线方程：W L x W x W L L y w -- -= ' ' '. ， 52.0=W ， 02.352.15.1.'=+=+=+=F D R F L L 00416.0208.1-=x y 由6.0'1=x ， 得：72.000416.0208.1'2=-=x y 。 即：提馏段第二块板上的气相组成为0.72. 2、某吸收过程中，平衡关满足亨利定律Y=mX 。已知吸收剂和惰性气体的用量分别为L h Kmol 和 V h Kmol ，吸收过程中进出塔的气、液相浓度分别为 1Y 、2Y 、1X 、2X 。证明当解吸因素1=L mV 时，传质=-=-=??*1 21 2Y Y Y Y G mX Y dY Y Y dY N () ?-+-1 222Y Y Y L V X Y L V m Y dY 22211 222mX Y Y Y mX Y dY N Y Y G --=-= ?()=----=---=2 222212 2211mX Y mX Y mX Y mX Y mX Y N G 222 1mX Y Y Y --。 3、某干燥器将肥料从含水5%干至0.5% （湿基），干燥器的生产能力c G 为s Kg 绝干料5.1。物料进 出干燥器的温度分别为C 021及C 066。湿空气经预热后的温度为C 0127，湿度为干空气 水Kg Kg 007.0，出干燥器的温度为C 062。若干燥器内无补充热量，热损失忽略不计。试确 定干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度？（K Kg Kj C s .88.1=）。干燥水分量： () ()() 21211.1.w w w w G W c ---= ，s Kg w 238.0=。 化工原理试题库 试题六 一：填充题（20分） 1、精馏分离的依据是________________________的差异，要使混合物中的 组分得到完全分离，必须进行 多次地______________._______________。 2、 相对挥发度的表示式α=______________.对于二组分溶液的蒸馏，当α=1 时，能否分离___________。 3、q 的定义式是________________________________________，饱和液体进料q=____.饱和蒸汽进料q=____.蒸汽是液体的3倍的混合进料时q=____。 4、二组分的连续精馏操作，精馏段操作线方程为245.075.0+=x y ，提馏段 操作线方程为02.025.1-=x y ，当q=1时，则=W x _____D x =______。 5、在连续精馏中，其它条件均不变时，仅加大回流，可以使塔顶产品D x _____，若此时加热蒸汽量V 不变，产品量D 将______。若在改变R 的同 时，保持塔顶采出量不变，必需增加蒸汽用量，那么冷却水用量将________。 6、压力__________.温度__________将有利于吸收的进行。 7、完成下列方程，并指出吸收糸数的单位。 ()-=i c k N k 的单位__________________. ()-=p K N G G K 的单位_______________. 8、吸收过程中的传质速率等于分子散速率的条件是___________________ 9、饱和空气在恒压下冷却，温度由1t 降至2t ，其相对湿度Φ______，绝对湿湿度H________,露点_________，湿球温度___________。 10、萃取操作的依据是_________________________________________.萃取操 作选择溶剂的主要原则是________________________________________. _______________________________-.______________________________. 二：简答题（36分） 1、叙述恒縻尔流假设的内容？ 2、板式塔塔板上造成液面落差的原因有哪些？如何防止？ 3、试推导并流吸收塔的操作线方程？并在y-x 的相图上表示出来？ 4、叙述双膜理论的论点？ 5、画出单级萃取操作相图？ 6、叙述湿空气的性能参数？ 三：计算题（44分） 1、双股进料的二元连续进料， 均为泡点液相进料，进料液为21,F F , 求第三段的汽相和液相流量？已知 第一段的汽液相流量分别为V 和L 。 2、某填料吸收塔用纯轻油吸收混 合气中的苯，进料量为1000标准h m 3。 图6-1 进料气体中含苯5%（体积百分数），其余为惰性气体。要求回收率95%。操作时轻油含量为最小用量的1.5倍，平衡关系为Y=1.4X 。已知体积吸收总糸 V 化工原理（下）练习题 一、填空 1. 精馏和普通蒸馏的根本区别在于；平衡蒸馏（闪蒸）与简单蒸馏（微分蒸馏）的区别是。 2. 双组分精馏，相对挥发度的定义为α＝___ ____，其值越表明两组分越。α＝1时，则两组分。 3.精馏的原理是，实现精馏操作的必要条件是和。 4.精馏计算中，q值的含义是___ ______，其它条件不变的情况下q值越_______表明精馏段理论塔板数越，q线方程的斜率(一般)越。当泡点进料时，q＝，q线方程的斜率＝。 5.最小回流比是指，适宜回流比通常取为倍最小回流比。 6. ____ 操作条件下，精馏段、提馏段的操作线与对角线重叠。此时传质推动力，所需理论塔板数。 7.精馏塔进料可能有种不同的热状况，对于泡点和露点进料，其进料热状况参数q值分别为和。 8. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度，液相组成气相组成。 9. 精馏塔进料可能有种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2 : 3时，则进料热状况参数q值为。 10. 对一定组成的二元体系，精馏压力越大，则相对挥发度，塔操作温度，从平衡角度分析对该分离过程。 11．板式精馏塔的操作中，上升汽流的孔速对塔的稳定运行非常重要，适宜的孔速会使汽液两相充分混合，稳定地传质、传热；孔速偏离适宜范围则会导致塔的异常现象发生，其中当孔速 过低时可导致_________，而孔速过高时又可能导致________。 12. 对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t, 湿球温度t w和露点t d间的关系为___________; 对饱和空气则有____ _____。 13. 用相对挥发度α表达的气液平衡方程可写为，根据α的大小，可以用来，若α=1，则表示。14.吸收操作是依据，以达到分离混合物的目的。 15.若溶质在气相中的组成以分压p、液相中的组成以摩尔分数x表示，则亨利定律的表达式为，E称为，若E值很大，说明该气体为气体。 16.对低浓度溶质的气液平衡系统，当总压降低时，亨利系数E将，相平衡常数m 将，溶解度系数H将。在吸收过程中，K Y和k Y是以和为推动力的吸收系数，它们的单位是。 17含低浓度难溶气体的混合气，在逆流填料吸收塔内进行吸收操作，传质阻力主要存在于中；若增大液相湍动程度，则气相总体积吸收系数K Y a值将；若增加吸收剂的用量，其他操作条件不变，则气体出塔浓度Y2将，溶质A的吸收率将；若系统的总压强升高，则亨利系数E将，相平衡常数m 将。 18.亨利定律表达式p*＝E x，若某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为气体。 19．吸收过程中，若减小吸收剂用量，操作线的斜率，吸收推动力。20．双膜理论是将整个相际传质过程简化为。21. 脱吸因数S可表示为，它在Y—X图上的几何意义是。若分别以S1、S2，S3表示难溶、中等溶解度、易溶气体在吸收过程中的脱吸因数，吸收过程中操作条件相同，则应有S1 S2 S3。 22.不饱和湿空气预热可提高载湿的能力，此时H ，t ，φ，传热传质推动力。化工原理计算练习题(含答案)
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