化工原理练习题

五.计算题

1. 密度为1200kg.m-3的盐水，以25m3.h-1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

2.(16分)

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6 m3.h-1至15 m3.h-1范围内可用下式描述: H=18.92-0.82Q2，此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量m3.h-1,问: (1)如要求流量为10 m3.h-1，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? (2)如要求输送量减至8 m3.h-1(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)

3. 如图3B57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，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知： 水的流量为56.5 m3.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，试计算并回答：

(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；

4. 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-3，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-3。当水的流量为6.86 m3.h-1时，试确定：

(1)水通过泵所获得的外加能量为多少?

(2)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?

5. 欲用离心泵将20℃水以30 m3.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1mH2O柱，压出管路全部阻力为3mH2O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-3。

6. 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18 m3.h-1，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×U2/（2ｇ）mH2O， 换热器B壳程的压力损失ΔP＝73.6×U2/（2ｇ）kN.m-1；（式中 ，U为管内流体流速，m.s-1）ρ水＝1000kg.m

今库存有一台2B－31型离心泵，其性能参数如下表所示，试 核算选用此泵是否合适。

流 量 扬程 轴功率 允许吸入真空度 m3.h-1 m kw m 10 34.5 1.87 8.7 20 30.8 2.60 7.2 30 24 3.07 5.7

7 某厂准备用离心泵将20℃的清水以40 m3.h-1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1kgf.cm-3，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-3〕。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（m3.h-1） 扬程（m） 允许吸上真空度m 3B57A 50 38 7.0 3B33 45 32 6.0 3B19 38 20 5.0

. 8. 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：

1）以流量Q m-3.min-1和压头He m表示的管路特性曲线方程 2）输水量为15 m3.h-1时，要求泵提供的有效功率（以kw计）

9现有一台离心泵，铭牌上标出允许吸上真空度Hs＝6m，用来输送20℃的清水，已知吸入管路的全部阻力损失为2.0 mH2O，当地大气压为10mH2O，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？

10. 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40 m3.h-1。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m3.h-1。输送条件下,原油的密度为890kg.m-3,粘度为0.4Pa.s。设油库和炼油贮罐均为常压。