化工原理习题(含答案)

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1、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

2、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l=0.01542在两液面列柏努利方程代入有关数据得：∑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。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

3、）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λ

4、1=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＝泵压出管内的流速为u2＝在断面

5、1-1和2-2之间列机械能衡算式，并移项整理得（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在断面B和2-2之间列机械能衡算式可得(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：管路两端流体的实际势能差为因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.