化工原理计算题（doc版）

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1、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：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：圆管：3、稳定流动时的连续性方程：对任一截面：对不可压缩流体：4、柏努利方程：不可压缩、有外功加入的实际流体柏努利方程：或5、流体通过直管的摩擦阻力：6、摩擦因数（系数）层流（）：层流时直管摩擦阻力：湍流（），且在光滑管内流动时：23柏拉修斯（Blasius）式7、局部阻力计算（1）当量长度法（2）阻力系数法8、流体输送设备消耗的功率VV2V3V1BA9、并联管路22110010、分支管路11、毕托管（皮托管）12、

2、孔板流量计：2313、离心泵的安装高度（防止汽蚀）（1）允许吸上真空（高）度HS：是指泵入口处P1可允许达到的最高真空度，其表达式为：HS—离心泵的允许吸上真空高度，m液柱；Pa—大气压，N/m2；—被输送液体的密度，kg/m3P1,,u111Hg0P0=Pa0如图，以贮槽液面为基准，列出槽面0—0与泵入口1—1截面间的柏努利方程式，则：（a）此式用于计算泵的安装高度Hg↑（2）汽蚀余量：静压头动压头将此式代入上面的（a）式中，有：习题：1、用离心泵将池中水送到高位槽，已知管路总长100m（包括当量长），其中压力表后为80m23，管路摩擦

3、系数0.025，管内径0.05m，当流量为10m3/h时泵效率为80%，求：（1）泵的轴功率；（2）压力表读数。（取r=1000kg/m3）解：（1）如图取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程：有效功率轴功率（2）以3-3截面为基准，在3-3、2-2截面间列柏努利方程：2、欲用离心泵将20℃水以30m3/h的流量由水池打到敞口高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m，泵的吸入口在水池上方2m处，泵的吸入管路全部阻力为1m水柱，压出管路全部阻力为3m水柱，泵效率60%。23求：（1）泵的轴功率；（2）若允许吸上真空高度为5m

4、，用上述安装高度是否合适？（r=1000kg/m3；动压头可略）解：（1）如图，取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程：已知：泵的轴功率：（2）安装高度合适。3、如图所示，已知管内径d=50mm，在正常输水中管总长（包括当量长）为60m，摩擦系数为0.023，泵的性能曲线方程是。问：（1）流量为10m3/h时输送每立方米的水需外加功为多少？此泵是否可以胜任？（2）当调节阀门使流量减到8m3/h时，泵的轴功将如何变化？（不考虑泵效率改变）解：（1）如图，取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程式：23即每千克质量水

5、需要125.7J功，每m3水需要125.7×103J，或125.7kJ。此时需要压头为：泵在此时可提供的压头为：故泵可以胜任。（2）当时：即变化后轴功率是原来的0.86倍。或即变化后轴功率降低了14％。4、从水池用离心泵向高位槽送水，要求水的流量为18m3/h，已知进出泵的输水管为f60×3.5mm的钢管，高位槽水面距水池面高20m，全管线总阻力损失为25倍动压头。今有一台离心泵，其性能为（最高效率点0.65），问此泵能否用？解：管内流速：选截面1-1、2-2，以1-1截面为基准列柏努利方程式：23传热1、现测定一传热面积为2m2的列管式

6、换热器的总传热系数K值。已知热水走管程，测得其流量为1500kg/h，进口温度为80℃，出口温度为50℃；冷水走壳程，测得进口温度为15℃，出口温度为30℃，逆流流动。（取水的比热cp=4.18×103J/kg·K）解：换热器的传热量：Q＝qmcp(T2－T1)＝1500/3600×4.18×103×(80－50)=52.25kW传热温度差△tm：热流体80→50冷流体30←15△t1=50，△t2=3523传热温度差△tm可用算数平均值：℃℃2、一列管换热器，由φ25×2mm的126根不锈钢管组成。平均比热为4187J/kg·℃的某溶液

7、在管内作湍流流动，其流量为15000kg/h，并由20℃加热到80℃，温度为110℃的饱和水蒸汽在壳方冷凝。已知单管程时管壁对溶液的传热系数αi为520W/m2·℃，蒸汽对管壁的传热系数α0为1.16×104W/m2·℃，不锈钢管的导热系数λ＝17W/m·℃，忽略垢层热阻和热损失。试求：（1）管程为单程时的列管长度（有效长度，下同）（2）管程为4程时的列管长度（总管数不变，仍为126根）（总传热系数：以管平均面积为基准，）解：（1）传热量：Q＝qmcp(t2－t1)＝15000/3600×4187×(80－20)≈1.05×106W总传热

8、系数：（以管平均面积为基准）解得：K＝434.19W/m2·℃对数平均温差：1101102080△t190△t230℃传热面积：；列管长度：（2）管程为4程时，只是αi变大：强制湍流时：αi＝