第二章化工原理习题

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1、1.如图2-1用离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为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56.5m3·h-1，水的粘度为10-3Pa·S，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功率；解：已知：d=108-2×4=100mm=0.1mA=(π/4)d2=3.14×(1/4)×0.12=0.785×10-2ml+Σle=100mqv=56.5m3/h∴u=q/

2、A=56.5/(3600×0.785×10-2)=2m/sμ=1cp=10-3Pa·Sρ=1000kg.m-3,λ=0.024⑴∵Re=duρ/μ=0.1×2×1000/10-3=2×105>4000∴水在管内流动呈湍流⑵以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程：Z1+(u12/2g)+(p1/ρg)+H=Z2+(u22/2g)+(p2/ρg)+ΣHf∵Z1=0,u1=0,p=0(表压),Z2=18m,u2=0p2/ρg=2.5×9.81×104/(1000×9.81)=25mΣHf=λ[(l+Σle)/d](u2/2g)=0.

3、024×(100/0.1)×[22/(2×9.81)]=4.9m∴H=18+25+4.9=47.9mNe=Hqvρg=47.9×1000×9.81×56.5/3600=7.4kw2.采用IS80-65-125水泵从一敞口水槽输送60℃热水。最后槽内液面将降到泵人口以下2.4m。已知该泵在额定流量60m3/h下的(NPSH)r为3.98m，60℃水的饱和蒸汽压Pv为19.92kpa、ρ为983.2kg/m3，泵吸入管路的阻力损失为3.0m，问该泵能否正常工作。解：∴该泵不能正常工作。说明安装高度偏高。3.用泵将苯和甲苯的混合物送到精馏塔，精馏塔操作

4、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50mm，摩擦系数为0.02。密度为800kg／ｍ3。离心泵的特性曲线可表示为Ｈe＝20－1.12×105V2，式中V以ｍ3/s表示。试求原料输送量及泵的理论或有效功率为多少？答：管路特性曲线:He=8+(0.5-0.1)×9.81×104/(800×9.81)+8×0.02×20×V2/(π2×9.81×0.055)=13+1.06×105V2=20-1.12×105V2V=5.67×10-3m3/sHe=20-1.12×105(5.67×10

5、-3)2=16.4mNe=HeVρg=16.4×5.67×10-3×800×9.81=729.8w4以某离心泵自敞口水槽输水至塔内。升扬高度10m，泵的特性:He=40-7.2×04V2(He--m,V--m3/s)。塔内的p为1at(表).流量为11L/s..若用此泵改输ρ=860kg/m3的油品,阀开启度、管路、液位差及P值不变,问:油品流量及离心泵的有效功率为多少?答：(1)输水:V=11L/s时,He=40-7.2×104×(11/1000)2=31.3m管路特性:He′=(z2-z1)+(p2-p1)/(ρg)+KV2,又He′=He即

6、31.3=10+10+K(11/1000)2K=9.34×104m/(m3/s)2　(2)输油品:泵的特性:He=40-7.2×104V2管路特性:He′=10+10/0.86+9.34×104V2由He=He′解得V=0.0105m3/s则He=40-7.2×104×0.01052=32.1m　∴Ne=HeVr′g=32.1×0.0105×860×9.81=2.84×103W5.用离心泵输水在n=2900r/min时的特性为He=30－0.01V2，阀全开时管路特性为He′=10＋0.04V2(二式中He、He′--m,V--m3/h)。试求：

7、(1)泵的最大输水量。(2)要求输水量为最大输水量的75%，且采用调速方法，泵的转速为多少？答：(1)泵：He=30－0.01V2　管路：He′=10+0.04V2∵He=He′，解得V=20m3/h(2)V′=0.75V=15m3/h离心泵的比例定律为：V′/V=n/2900，He′/He=(n/2900)2令调速后转速为nr/minHe’=()2HeV’=泵:(29002/n2)He’=30-0.01´(29002/n2)V’2又因为管路曲线不变，又知流量可以求出压头：He′=10+0.04V2=10+0.04×152=19m　∵He=He

8、′　变速后的泵的特性方程中压头、流量已知，只有n为未知数。即可求得：调速后的转速为2441r/min。6.有两台型号相同的离心泵，单泵性