2021年第二章化工原理习题.pdf

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2021年第二章化工原理习题.pdf

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1084mm 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 10-3 PaS，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；精品w o r d 学习资料可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 1 页，共 14 页解：已知：d=108-2 4=100mm=0.1mA=(/4)d2=3.14(1/4)0.12=0.785 10-2 ml+le=100m qv =56.5m3/hu=q/A=56.5/(36000.78510-2)=2m/s=1cp=10-3 PaS =1000 kg.m-3,=0.024 Re=du/=0.121000/10-3=2105 4000水在管内流动呈湍流以 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/g)+H=Z2+(u22/2g)+(p2/g)+HfZ1=0,u1=0,p=0(表压),Z2=18m,u2=0 p2/g=2.59.81 104/(1000 9.81)=25mHf=(l+le)/d(u2/2g)=0.024(100/0.1)22/(2 9.81)=4.9mH=18+25+4.9=47.9m Ne=Hqvg=47.9 10009.8156.5/3600=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、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。mmHNPSHgpgpHfrvg4246.10.398.381.92.9831092.1981.92.98310013.135100.，允许精品w o r d 学习资料可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 2 页，共 14 页文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 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HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10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，精馏塔操作压强为0.5at，原料槽压强为 0.1at。管路总长为 20（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 800kg3。离心泵的特性曲线可表示为e201.12105V 2，式中 V以3/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 V 2/(29.81 0.055)=13+1.06105V 2=20-1.12 105V 2V=5.6710-3m3/sHe=20-1.12 105(5.67 10-3)2=16.4mNe=HeVg=16.45.67 10-38009.81=729.8 w4 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=40-7.204V2(He-m,V-m3/s)。塔内的 p 为 1at(表).流量为 11 L/s.若用此泵改输=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=40-7.2104(11/1000)2=31.3 m管路特性:He=(z2-z1)+(p2-p1)/(g)+KV 2,又 He=He即 31.3=10+10+K(11/1000)2K=9.34 104 m/(m3/s)2(2)输油品:泵的特性:He=40-7.2104V 2管路特性:He=10+10/0.86+9.34 104V 2由 He=He 解得 V=0.0105 m3/s则 He=40-7.21040.01052=32.1mNe=HeVg=32.1 0.01058609.81=2.84103W精品w o r d 学习资料可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 3 页，共 14 页文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 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He、He-m,V-m3/h)。试求：(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 0.01V 2管路：He=10+0.04V 2 He=He，解得 V=20m3/h(2)V=0.75V=15 m3/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 n r/minHe=(n2900)2He V=nV2900泵:(29002/n2)He=300.01(29002/n2)V2又因为管路曲线不变，又知流量可以求出压头：He=10+0.04 V 2=10+0.04 152=19 mHe=He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2441 r/min。6.有两台型号相同的离心泵，单泵性能：He=428.7 105V2(He-m，V-m3/s)。当此二泵串联操作，可将 5.53L/s 的水由低位槽输至高位槽。两槽皆敞口，两槽水位高度差 12.5m。输水管终端浸没于水槽水中。问：若此二泵改为并联，水流量为多少？答：(1)二泵串联：泵：He=2(42-8.7105V 2)=84-17.41050.005532=30.79m管路：He=H0+KV 2=12.5+K 0.005532=30.79m K=5.98 105 m/(m3/s)2(2)二泵并联：泵：He=42-8.7105(V/2)2管路：He=12.5+5.98 105V2He=He 解得 V=6.01 10-3 m3/s=6.01L/s7.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+1.1105V 2式中:V-管路中的流量,m3/s在 V=0.013m3/s 流量下,泵提供的扬程为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。答：H=20+1.1105V2=20+1.11050.0132=38.59m精品w o r d 学习资料可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 4 页，共 14 页文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 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ZJ9B3G10B5V10H=He-H=45-38.59=6.41m增加局部阻力多消耗的功率为:Ne=VgH=0.01310009.816.41=817.5w关小阀门后管路特性曲线方程为:5分H=20+k V 2 45=20+k(0.013)2解k=1.479105H =20+1.479105V 2 V-m3/s8、用 20清水测定某台离心泵性能时，在转速为2900r/min 下，得到的试验数据为：流量12.5L/s，泵出口处压强表读数为255Kpa，泵入口处真空表读数为26.66Kpa，两测压点的垂直距离为0.5m，功率表测得电机所耗功率为6.2Kw，泵由电机直接带动，传动效率可视为 1，电机效率为 0.93，泵的吸入管路与排出管路的管径相同。求：(1)该泵的效率；（2）列出泵在该效率下的性能。答案与评分标准（1）求解：求泵的压头H。以真空表和压强表所在的截面为1-1 和 2-2，列出以1N为衡算基准的柏努力方程式：（2 分）212222121122fHgpguzHgpguz（2分）确定各量：z2z10.5m，u1=u2，p1=-26.66Kpa（表压），p2=255Kpa（表压），因两测压口距离短，故Hf1-20。（1 分）各量代入后可求出：H0.5+81.91000102666.01055.255+029.21m（2分）求泵的轴功率N：已知 N电机6.2Kw，电机 0.93，传1N轴KwKw77.5766.5193.02.6（1 分）求泵的效率：轴1.62621.077.5100081.9100021.29105.1210003NgQH（2分）（2）列出该泵的主要性能：n2900r/min，Q 12.5L/s，H29.21m，N 5.77Kw，62.1。（1分）9、某离心泵性能实验中，当泵入口处真空表读数为56KPa时，恰好出现气蚀现象，求在操作条件下的气蚀余量NPSH和允许吸上真空度Hs。当地大气压为100KPa，20时水的饱和蒸气压为2.238KPa。动压头可忽略。答案与评分标准解：（1）求气蚀余量 NPSH 可根据定义式：gugppNPSHv2211（2 分）精品w o r d 学习资料可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 5 页，共 14 页文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 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ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10其中，p1真空度ppa1005644KPa（2 分）题给：KPapr238.2，动压头可略，则0221gu（1 分）则：mNPSH26.481.9100010)238.244(3（1 分）（2）求允许吸上真空度Hs。mgppHas71.581.91000105631（2 分）10、某车间用 3B33型离心泵将敞口贮槽中的水送至它处，槽内水位恒定，输送量为 4555m3/h，在最大流量下吸入管路的压头损失为1m，液体在吸入管路中的动压头可略。泵安装地区的大气压为9.81104Pa。3B33型离心泵的部分性能数据如下表。求：（1）输送 20清水时泵的安装高度。（2）若改为输送 65清水时，泵的安装高度。流量 Q（m3/h）压头 H（m）转速 n（r/min）Hs（m）30455535.632.628.829007.05.03.0答案与评分标准解：（1）输送 20清水时，泵的安装高度可由下式计算：10212fsgHguHH（2 分），题给：0212110gumHf，且由泵的性能看出Q升高、Hs下降，应以最大输送量55m3/h 所对应的Hs值（3m）来确定泵的安装高度。且本题中输送条件与泵出厂时实验条件相符，故mHHss3（2 分）代入上式可得：mHg2103。泵的实际安装高度还应比2m低（0.5 1m）。（2）输送 65水：应按此式校正：1000).24.01081.9()10(3vasspHHH（2 分）。有关量的确定：mHs3，OmHPaHa24101081.9，查附录65水的Papv4105.2，密度3/5.980mKg，（2 分）代入上式得：mHs705.05.9801000)24.01081.9105.2(0334（1 分）精品w o r d 学习资料可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 6 页，共 14 页文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 ZJ9B3G10B5V10文档编码:CY5A9D6G3W2 HW3V10H1T5A5 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1m）。Hg为负值，表示泵应安装在液面下。11、如图所示，某车间要将地面敞口贮槽内密度为1120Kg/m3的溶液送至高位槽内，槽内表压强为 3.92 104Pa，需要的送液量为120 m3/h，输送管路为1404.5mm的钢管，其计算总长度为140m（包括直管长度和所有局部阻力的当量长度），两液面高度差z 11m，摩擦系数为0.03。试问能否送用n 2900r/min、Q 132m3/h、H30m的离

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