化工原理1-4_第四版课后答案.pdf

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1、 o-l I n f 水 中 溶 解 0.05km o l CO-求 溶 液 中 C O：的中尔分数,水的密度为1000kg tn 解 水 1000 m =：）km o l n Jl oc o,的庠尔分数了=，厂8.99X 10 U.0 5 T,-2 在压力为1013 2513 温度为2 5 1 条件下 甲薛在空气中达到饱和状态 试求：（1甲醉的饱和蒸气压力；2）空气中甲醉的组成.以摩尔分数V、质量分数”、.浓度 人、质hl 浓度化 表示“解（1）甲醇的饱和蒸气压力：棺嬴=7.1 9 7 3 6：；%=16.9 kP a（2）空气中甲醇的组成1 6 n摩 尔 分 数.VA-,；-0.16 7

2、I U 工 J 0.16 7 X 3 2_ _ _ _ _ _ _ _ _ _,、质量分数 16 7 X 3 2+（1 0.16 7）X 29-C，18 1浓 度 =铝 二.RI,积=6.8 2X 10 km o l m r /o.o 1 Q A质量浓度 p.s=C xMA=6.8 2 X 10 X 3 2=0.218 kg n i流体的压力 1-1 容 器 A中的气体表压为6 0kRi,容 器 B中的气体A空 度 为 l.2 X l（TPa.试分 别 求 出 B二容器中气体的绝对压力为若干帕,该处环境的大气压力等于标准大气压力.解标准大气压力为101.3 25kP a容器 A 的绝对压力 、

3、-101.3 25+6 0=16 1.3 25 kP a容器 B 的绝对压力 101.3 25 12=8 9.3 25 kP a（1-2 某 设 备 进.出 口 的 表 压 分 别 为 12kP a f l l 157 kP a.当地大气压力为101.3 kP a.试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕.解 进口绝时压力 p=101.3 12=8 9.3 kP a出口绝对压力=101.3 +157 =258.3 kP a进、出口的压力差 a，=157 （12）=157+12=16 9kP a 或 A =258.3 8 9.3=16 9 kP a流体的密度 1-3 正庚烷和正辛

4、烧混合液中,正庚烷的摩尔分数为0 ,试求该混合液在201下的密度.解 正庚烷的摩尔质量为U X）kg n J,正辛烷的摩尔质量为H 4 kg/n J将摩尔分数换算为质量分数正庚烷的质量分数=Q.4x i O O 96 X 114=0-：W正辛烷的质晶分数皿=1 0.3 6 9=0.6 3 1从附录四查得20t下正下烷的密度m=6 8 4 kg ml正辛烷的密度为=7 03 kg m 源合液的密度色=0.3 6 9 0而=尿 6 8 4 .7 03 1-4 温度20（.苯与甲苯按4：6 的体积比进行混合,求其混合液的密度。解2（寅时.笨的密度为8 7 9kg n?,甲的密度为8 6 7 kg m

5、.混合液密度 化=8 7 9X 0.4+8 6 7 X 0,6=8 7 1.8 kg；m 1-5 1 有 一 气 柜.一时 可 装 6 000m，混合气体.巳知混合气悻各组分的体积分数为l b N?co c(x cn,0.4 0.2 0.3 2 0.07 0.01操作压力的去焦为5.5kP a.温 度 为，IOC-试求：（I）混合气体在操作条件卜的密度;（2）混合气体的量为多少km d l.解 T-27 3+10-313 K.p-101.3 +5.5-106.8 kP a （绝对压力）混合气体的库尔质量=2 乂I）.4 +28 乂0.2+28 +小 1 X 0.u 7 +16 乂0.0 18.

6、6 kg/km o l（1）混合气体在操作条件下的密度为爵1HH.8.z 18.6X.31 I 乂313u.7 6 3 kg，m（2）混合气体V=6 0 0 0 m L 库 尔 体 枳 为%=上 上 m，/km o 1p,?.i O o混合气体的量为3 2 4 6 kmo,lo.o2【1-6】如习题16附图所示,有一端封闭的管子.装人若干水后.倒插入常温水槽中,管中水柱较水梢液面高出2m,当地大气压力为103.2kPa0试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管f t端空间的表压；(3)管了上端空间的真空度；3)管中四氯化碳液柱较梢的液向高出多少米？解管中水柱高出力液面2m,G=2m水柱.(

7、1)管子I端空间的绝对压力%在水平面1 1处的压力平衡.有k+p*h大气压力pt t-1 0 1200-1000 X 9.81X2=81580 Pa(绝对压力)管子上端空间的表压汽P x-四e 大气压力=81580-101200-19620 Pa(3)管了 L端空间的真空度P*-19620)-19620 Pa(I)植内为四氯化碳.管中液柱高度为p,口常温下四氯化碳的密度，从阳泉四查得为外北一 1594kg/nr,r 1000X2,clh l 1.25 in1594若将水换成四氯化碳.习题1 6附图1-7 ft 2。条件卜.在试管内先装入12cm高的水银，再在其上面装人5cm高的水水银的密度为1

8、2550kR ml.当地大气压力为K H k P a成求试管屁部的绝对压力为多少Pa,解 水 的 密 度 人 3 8。nrp-I u I X|.I 4-(0.12 X 135H04-1).)5 X 99K)X 9.KI-I I 7.I X 1 -P.-i 1-如 习 融I K附 图 所 示.容 需 内 贮 力 盥 度 为1为 如N的液体.液血高陵为3.3m 容器侧修上有两根测压管线.距容器底的高度分别为2 n l及lm 容 器I部空间的压力(表 压 29.4k P a,试求：(I)压差计读数(指示液密度为MOOkg(2)A.B两1、弹,氏力去的读数.3习图1-8附图解 容器上部空间的压力，-2

9、 9.4 k P a (表压)液体密度p=1 2 5 0 k g r u 指示液密度p=M 0 D k g i n 1)压 差 计 读 数R=?在 等 压 面1 1 上=。1=。+(3.2 2+l+/i)lo g+R o g,+(2.2+/i +R)pg =/+(2.2+A )*+R p：,*R g(p：,p)=0因回 gv=1 X 0.06 X 0.8=2.2 6 X 1()-1 n?,5=8.1 4 m5,h(2)质 量 潦 量 =2.2 6 X 1 0-,X 1 8O O=4.O 7 k g/s(3)质皿速-1 4 4 0 kR 习题1-U附图、/.、由 1 6 0/5.92 -流J里

10、u x=-=、)b7 rn/53 6()0X f 3.1)5 3，0.03 3 5；)4 1-1 4 如习题1 1 4 附图所示.从 主管向两支管输送2 0 1 的水.要求主管中水的流速约为1.0 m支管1与支管2中水的流量分别为2 0t,h与1 0t h.试计算主管的内径,并从无缱钢管规格去中选择介出的管径.最后计算出主管内的流速.解 水，/=2 0 l.0=998 2 k 光 1 000 k g.m 主管的流量%=h 流速 u=1.0m/sp 1UUO管 =L .二=X L o =l t 3 m=1 0 3 n,n,J 3 6 00X-w选挣1 08r n m X 4 n Hn 比组?钢管

11、.内彳令为J=lO O m n u主管内水的流速“-3=卫”=1.06msv x(o.1);4 47连续性方程与伯努利方程1-1 5 常温的水在如习眶1 心附图所示的管路中流动 在截面1 处的流速为0.3m.管内径为200m m.截面2 处的管内径为100mm。由于水的压力,截面1 处产生hn 用的水柱“试计算在截而1 与2 之间所产生的水柱高度差人为多少（忽略从I 到 2 处的压头损失）？解 M i 0.5 m/sJ,=().2 m,d：=0.1 tnu：=(3)=0.3X(2)=2 m sP.=1.875=I.875 X 10()0=1875 Pa1875 l i X9.81=0.191m

12、 191 mm/l一体2gA-+掰1,4一=5o.7m计算液柱高度时,用后方法方便.1-1 6 在习题1 1 6 附图所示的水平管路中.水的流量为2.5 L$1 1 知管内径4 =5 c m,4-2.5 、m,液柱高度儿=1 叽 若 忽略质头损失,试计算收缩截面2 处的好压头.解 水的体积水量 4 X 0.0 5?4 4械而 2 处的流速 U,-W|（）-1.2 7 4 X（：）-5.1 m s8在截面1与2 之间列伯努利方程,忽略能量之失.也一幺一匹+土陷 2 M pg 2*也=儿+。=1+孚=1+0.0 2 5pg 2 2.(1.2 7 1),(3.1)：-0,2 X 9.8 1 +2 X

13、 9.8 1截面2 处的静压头 A；=0.2 1 8 m水柱负的袅示该处表乐为负值,处于真空状态.1-1 7 如习题1 1 7 附图所小的常温下排f t 的水槽.下而的出水管直径为7m m X3.5 m m.当出水阀全关闭时，压力装读数为3 0.4 kPa。而阀门开启后，压力表读数驿至2 0.3 kP”.设压力表之前管路中的压头损失为0.5m 水柱，试求水的流星为多少m h”解 出水阀全关闭时.压力去读数3 0.4 kPa（表压）能反映出水情的水面即出水管的高度/1,以 3 0.4 X 1 0/B E 历3.1 i n阀门开启后.压力改读数a=2 0.3 kPa（表压）从水梢水1（1 1 至压

14、力表处的管截面列出（白努利方程,以求出水管的流速Z|I t I m.EH,=0.5 m 水柱2 0.3 X 1%&1 0 X9.8 1 2 X 9.8 1u：3.2 3 m s 4 =1).0 5 nt水的流量Qv=Y J-u.=y X （0.（）3 X 3.2 3=6.3 4 X1 1）（m,5=2 2.8 m h 1-1 若用压力表测得输送水、油（甯度为8 8 0 kg加）、9 8%硫 酸（密度为1 8 3 0 kgn）的某段水平等比径管路的压力降均为4 9 kPa。试向市的压头损失的数值是否相等?各为多少米液柱？解 从一努利方程得知,等直径水平管的压头损失H,与压力-A P 的关系为万=

15、凶.9从y=券=靛%99m水柱 =黑=附油柱H,*=悬=18*找81=2.73m硫酸柱1-1 9 如习题1 19附 图 所 小.小 高 位槽输水系统.管径为67m m X 3.5m m.已知水在管路中流动的机械能损失为/“-4 5X3 2 为管内流速兀试求水的流量为多少nJ h.欲使水的流星增加20%应将高位梢水而升高多少米？习题卜19的 图解管-d=0.05m,机械能损失/U=45X(D以流出口截而处水平线为基准面.Zi 5m Z，=()Ui=0 u?Z33：45*.=海=6舒=46 u s水的水量 7v=-y-4/?M2=-y-X(O.()5)X I.46=2.87X10 m 7s=10.

16、3 m/h)*-,nZ,g-2 3(M .)Z-i,18 m高 位 槽 应 升 高7.18-5=2.18 m 1-2 0 如习题卜2 0附图所示,用 离 心 泵 输 送 水 槽 中 的常温水.泵的吸入管为d32mm乂2.5 m m.管的卜端位于水面以卜2 m.并装有底阀与拦污 网,该处的局部压头损失.若 截 而2 2 处的真空度为39.2kP a,由1 1截 而 至2 2 截而的压头损失为.试 求；吸入管中水的流。.m/h；吸人口 1 1截面的表压._次8X为1-210解 管 内 径 1=0.032 0.0025X2=0.0 2 7 m m.水密度/尸 k)00k只/m截 面 2 2 处的去压

17、 一 一3 9.2 k P a.水槽表面2=0(表压)(1)从()()至 2 2 0-0 为基准面.Z i=0.7.)=3m.u =()u水的流量=的 X36OO=$X(O.O27M XL 43X3600=2.95 m h(2)从 I I至 2 2.Z,=0,4=5M-39.2 XL O,1 ,1.1.；1000X9.81 1()00X9.81 2 2X9.81p1=10.4X103Pa=l0.4 kPa(表压)11 1-21 当温度为201 及6 01.时.从附录查得水与空气的粘度各为多少?说明钻度与温度的关系.解 2。1 6 0V水 1.005 X1 0 PH s 0.4 6 9 XI O

18、-P a 空气 1 8.1 X1()-P.T,S 20.1 X1 0 P n-s水的温度高,粘度小；空 气 的 温 度 钻 度 大.雷诺数与流体流动类型 1-22 25(的水在内径为3 0 m m 的立管中流动,流速为2 m、，试求击诺数.并判断其流动类型.解 2 5 1.水的粘度=().89 37 X 1。P a 甯度 p=9 9 7 k g 百，管内存 4 =0.。5 m.流速=2m sRL细7 1.1 2XU V 4 000 湍流 1-23(1)温度为2 0 1,流星为4 1.、的水，在 05 7 n m i X3.5 m n i 的直管中流动,试判断流动类型；(2)在相同的条件5，水改

19、为迄动黏度为；.4。“、的油.试判断流动类型.解(1)d=0)5 m,/?,.=4 X1 0 t i s,=1.005 X1 0 Ta s.(0=9 9 8.2k g/n i 5、*_ _ 4 x i o _.t i t 速 u=-=-=2.038 rn/5r d1 3 X(U.O 5)：4 4雷 诺 数&二%=整篝臂2=1 U /,.!，为湍流 1.U U,X 1 U(2)u=4,4 c n r/s=4.4 X1 0 tn:.s击诺数：232U 2000 为层流(1-24 20/的水在6mm的 直 管 内 流 动.试 求:(D管中水的流量由小变大，当达到多少nJ、时.能 保证开始转为稳定湍流

20、；(2)若管内改为运动黏度为0.1 4 c m，的某种液体.为保持层流流动.管中最大平均流速应为多少？解(D 水,20X.9 9 8.2k g 1 1?.Z/=1.005 X1 0 P a -s,d=0.207 m11RL如0.27 0X X9 9 8.2 八一.4 000=；1.005 X1 0-m,s12体积流量 /V=-7T 雷诩数Re=细吟 黑 设 翟；2=L T x 10：温流 1.004 X 10管壁相对粗幅度9 0.004a者得摩擦系数A =o.0293这两个直管的愫擦损失相同.为-=Q -岛*曰=15.8 J/kg弹簧压力表读数之差值水平管在A,B两武而列伯努利方程以、+松+,

21、=应+如+与+/，.P 2 P 2因 Z ZH，“A T/B，故得px pw=plh=998.2 X 15.8=1377OPa=13.77 kPn 垂直管在A、B两截面间列加努利方 程.以截面为基准面,ZA=0,ZH=L=6m,wA=MB区=储-+包+儿p pPS%=MZX+何（=998.2X9.81X6+998.2 X 13.8=7453OPa=74.53 kPa14上述计算结果关毗垂直管的河 一大步水平管的部这是因为流体在垂直管中从下向上流动时，位能增大而爆压能减小.U形管液柱压差计的读数Rm与前面相同,由仙努利方程得P Pb-fJh(a)另从U形管压差计等压面处力的平衡,求得部+即*=如

22、+即*nR=?：例、(b)pi-p)由式(a)与式(b),求得R=S=而磊T 机12 7 6 m 期=以 6 m m 制垂直管与前面相同，由伯力利方程得P./B=/)L+|0/l|(C)另从u形管压整计等压面处力的平物,求得八+R p*=“+L 体+晒 *R=1 梦(d)由代(0与式(d).求褥点 p从上述推导可知,垂直管与水平管的液柱压殖计的读数R相同,有了读数R f f i，就可以分如用式(b)及 式 T)求得水平管及垂范管的(八 加)。1-2 7 有 输送水的等直径(内径为d)垂直管路.在和即H高度的两截面间安装U形管液柱压差计.当管内水的流速为u时,测得压差计中水银指示液读数为R.当流

23、速由 增大到时,试求大差计中水银指示液读数R 是R的多少倍.设管内水的流动处于粗糙管完全湍源区.解 从习题2-2 5与习青2 2 8可知,U形管液柱压差计的读数R与两截而间流体流动的摩擦损失九成正比，即R8/,.又知道.在粗跄管完全湍流区为阻力平方区，即摩擦损失加与流体流速”的平方或正比，小8“二由上述分析可知R 0因此R=RER w u-1-2 8 水的湍度为1 0 3 流星为3 3 0 1.h.在直径犷7 m m X3.5 n m i.长 为1 0 0 m的直管巾流动,此管为光潸管.(D试计算此管路的摩擦损失；(2)若流量增加到990 L h,试计算其摩擦损失.解 水在 1 0 1时的密度

24、 p=999.7 kg i n1.钻度=1.3 D 6 X 1。P a s.4 =0.。5 n l.I-1415W O ni,光滑管“(1)体积流址gv=33OL h=()33斌h流速 t t=.-工二-1 hi?Ill 3600X。/36()()X f x 0.05，4 4布少蛇 口 dup 0.05X 0.0467X9997 17 0c 臼比山甫数 R p=/=-L、“：-=1/8/层流I.506 X 10摩擦系数 人=r=蒜=0.0358Ke 1/87摩擦损失/“=1 膏=0.0358X 黑X(黑=0.0781 J kR(2)体枳流量 由诺数R，=1787X3=5360湍流对于光4臂,摩

25、一系数)用Blasius方程式计算也可以从摩擦系数入与窗诺数息的关联图上光潜管曲线上介得.4=0,037.摩擦损失 A.=A y x J -o.1137 X=0.725 J kR1-2 9 试求下列换热器的管网隙空间的当量直径：（D如习题129附 图（a）所示,食臂式换热器外管为秘19nmiX9um）,内管为夕“如习题129附 图（1）所示，刘管式换热腑外壳内径为WOmm,列管为密mmX2mm的膏子174根.习选1-29附 图解（D套管式换热器,内管外径内=0.114m,外管内径d.=0.201m当量直里 d.-d：4=0,201 0.114=0.087m（2）列管式换热器.外壳内径外=0.5

26、 m,换热管外径4=0.025m,根数=174根必 十以，-，7：_（U.51 174X（0.025）：_,、,、，当量直校 4-4 X T（&+”4）（）.54-174X0.02.1-3 0 常压下351的空气.以12m、的流速流经120m长的水平管.臂路截面为长方形.高300mm.宽200mm,试求空气流动的摩擦损失,谀5=0.1）。（瓦解 空气，/=35t.-1.147kfi m.=18.85X10 P a r.流速 =12m s“管路截而的高 u=0.3 m,览/=2m”“r士”,2ab 2XO.3XO.2 n,当量直径,m-0.24m16雷诺数&=18.85X10-11.75X10,

27、湍流j-=0.()()05,有得入=0.0192,/=120m摩擦损失 比=1 0.0192 X黑X竽=691 J/kg1-3 1 把内径为2()mm、长度为2m的照料管弯成倒U 形,作为虹吸管使用,如习题131附图所示，当管内充满液体.端插人液槽中，另 端就会使他中的液体自动流出.液体密度为1000kg.n 1 拈度为lm Pas.为保持稳定流动,使槽内液而恒定“要想使输液量为 1.7m h.如吸管出口踹曲榔内液而的即离A需要多少米？解 已知 4=0.02m,/=2ni.p-10k m.fi-ImPa s.体枳流量%.二1 7mL h.为 360。1.7/3600，小，M速“=-=1.;：(

28、)4m I6C 1H习题1-32 Kffl从液槽的液面至虹吸管出口薇面之间列伯明利方程式，以虹吸管出口裁面为基准面.T+卜”糕n七 d二uo 0-.()2X117.5F04-X-1000=3,-0n,1vxt,.l4,)湍当出流光滑管人=0.。2 3 5,管人口突然缩小，=0.5U 形管(何两头)=1.5h=(1+()。235 X 熊+。.5+1.5)黯昔617m1-3 2 如习题132附图所示,行黏度为1.7nlpa s、密度为765kg/m的液体.从高位格 经 直 径 为 的 钢 管 流 入 去 压 为 0.16MPa的密闭低位梢中.液体在钢管中的流速为Im s.钢管的相对粗糙度 /=).

29、002,管路上的相门当址长度/.=小小两液槽的液面保持不变,试求两槽液面的垂直距离H.解从而位梢液而至低位槽液血之间列仰努利方程计并H,低位槽一面为基准町.小=。(表压)，a=ai6 X 1 0 P a，两槽流速4-s=0.Z；=H.Z；=0.管内流速=lm .、，管径 d=。.106m液体密度 p=765kg.黏度*=1.7X10 1、.、1617m咫二女一E4F77X 1。常 流/I L I A lJ=0.002,和=0,02 6 7眯/=3 O+刚=1 9 0m.酊6-3 0,船怖憎人口0 5低位怖出口尸1,9()弯头尸).7 5崂+畔+喘=畿%眄7 X(悬5#0.5+1+。坤嬴=2 3

30、,9 m 1-3 3 1加习题1 3 3附留所小,用岗心强从河边的吸水 桶2 01的河水送至悔,槌进水口到河水水面的亚也两度为3 4.加。管路为 1 1 1 m m X t n m 的荆管，管K1 8 00m,包括全部管雌度及管件的当起长队若泵僦段为3(W,h麻水从泵麴的外加机雕为纱?那的M磁 好=0.0(%解 水 在 2 0t 时 p=9 9 1 2 k g/m:/=!.004 X1 0?,T SJ=0.1 06 m./+/,=1 8 00m.施 量 Qv 3 0n r h*3 6 0()3 0/3 6 0()，一、，曲,速 ti=-=-=-9 1 1 8 m s押 j X(0.1 06);

31、R0.1 06 X0.9 4；8 X9 9 8.21.004 X1 01=9,9 6 X1 0件4 A=O.l)252螂 阻 力 施%产 厚 射0252X18 00,(0.9448)-=18 9.5 k g2以河水水而为楙面,从河水水面至水塔处的水削口之间列陂利方队I V =Z-+y+/i|2；=34.5 mw18(0.9448)=34.5X9.81+189.5=528 J kK1-3 4 如习题334附图所示,在水塔的输水管设计过程中，叶输水管长度由度初方案缩案25%,水塔高度不变,试求水的流量将为何变化？变化了百分之几?水在管中的流动在阻力平方区,且输水管较长,可以忽略局部外擦阻力损失及动

32、压头.解 在水塔而度H不变的条件下，输水卷长度缩斛.输水管中的水流量应增大。从水塔水面至输水管出U之间刖的努利方程,求得习IE 1-34对 图因水塔音度H不变，故管路的压头损失不变。管长缩短后的长度/与帆来长度I的 关 系 为，=（）.75/在流体S1力平方区，摩擦系数恒定不变,行 H-E H故流速的比值为卜店一-流重的比值为-=1.155 流量增加了 15.5%管路计算1-3 5 用 期8mmX9mm的钢管输送流证为60000k/h的原油.管长为100km，油管最大承受压力为15.7MPa“已知50工时为的密度为890kg”n,黏度为I8h nPa、.假设输油管水平编设,其局部单擦阻力损失忽

33、略不计，试问为完成输油任务.中途需设置几个加压站?解 J 0.15nu/100km.q,=6U00Ukg h1O=890kg!II!./Z=181 mPa、19/吗守=0.018 7；一,(ku-=0.018 73-=1.0b n i s?/7-X(0.1S);4 4如 J.KXL()6X 8 90代 18 1X I 尸 以沆A:-Re -78 2 -（）08 18因为是等直径的水平管路其流体的压力降为=M J B =89 I.8 1X-T TX：；：=2.72 X I“P;i =?7.3 M P aU L V*1 1)L舶管最大承受压力为为.7M P a加压站数”=汨=1.74需设置2 级加

34、压.每级管长为50k m,每级的.=27.3/2=13,管MP低于油管最大18承受压力.1-36 如习题1 36附图所示.温度为20X 的水.从水塔用p O S r n r n X l r n m 倒管.输送到车间的低位棉中.低位楮与水塔的液面差为12m,管路长度为150m （包括管件的当量长度）.试求管路的输水量为多少n h,钢管的相对粗糙度&4=0.W 2.解 水,z=20t.p=9 9&2 k g r n .=L 0 0 4 X 1 0 P a sIII的努利方程，得管路的摩擦阻力损失为/，L HK-1 2 X 9.8 1 =U8 J管内水的水速”未知,肇擦系数人不能求出.本题属于巳知/

35、=l 5 0 m、d =0.Im,t（1=0,0 0 2,/i,=U8 J,k g,求 与仇，的问题.=/2 X()J X l 叫 偿 0 0 2 1 2 5 IX 1.OO4 X W/1 5 0 -)-V 1 5 0 .3.7 0.1 X 9 9 8.2-V2 X 0.1 X 1 1 8 =2.5 5 m/s验算流动类/恋 ”=2.5 4 X 1 0 湍流 1.0 0 4 X 1 020u体积流量 lv=4 -X 3600=4 X 1 X 2.55 X 3600=72.1 h“4 41-3 7 如习题1 37附图所小.温度为201的水,从高位槽A 输送到低位水相B,两水槽的液位保持忸定.当管

36、路上的阀门在定的开启度下，水的流址为L7m h,外计算所需的管径.输水管的长度及管件的当及长度共为12m,管子为光滑管.另外.当阀门关闭时.水不流动,阀前与阀后的压力表读数分别为80kP“与30k%。本题是计算光潜管的管径问题.虽然可以用成用法计算.但不方便.最好是用光滑管的摩擦系数计算式 梁三（道用F 2.5X 1U-R L 1D ）与 儿一人，及）牛，推K eu L Tta导一个，儿与三及4 之间的计算上.解 水在 201 时，“=998.2kRF1.1.004X10 P a-s水的指星l.7t”h,管长及管件当量长度/=42m阀门关闭时.压力表可测得水槽由压力表测压点的H烟HA 3 H.

37、乩=如80X10998.2X9.81=8.17 m口 _ 他 _ 30X103 _H-9 9 J79.8i-3-0b m两水梢液面的距离H-H,、HB=8.17-3.06=5.11m以低位檎的液而为水准面,从岛位槽A 的液面到低位的B之间列伯努利方程,得管路的摩擦损失 力与H 的关系式为,=5,11X9.81=50.1 J kg对于水力光滑管,%与知及d 之间的计算式为,-1 I.%尸 0,241叶）齐21.ku.2 5z,L 裾SA M7kPa.空气的密设为网_ 147X29 7,P RT 8.314X291 (kg mR=R，sina=200sin20=68.4mm=0.0684 m水的密

38、度p，lOOOkg/m1/2X9.81XO.0684X1000 7 0V-U i-=27.8空气的黏度=1,815X10；PasR”.Kdi”0.3O9X27.8XI.74 1.815X10 5-=8.24X10查得上-=0.86 w=0.86X27.8=23.9m/s空气质量流量 i,ydup：X(O.3O9)2X23.9X 1.74=3.12 kg/s1-41 201的水在以08mmX4mm的管路中输送.管路上安装外接取压的孔板流培计测量潞量,孔板的孔径为50mm,U形管压差计指示液为汞,读数R=200mm,试求水在管路中的质铲流所。24解 水在 2 0 1 时”=998.2kg/m,/=

39、1,004 X 10 3Pa s孔 板 孔 径 d,=0.0 5 m,管径D=0.ImHl)=(泮)=6 25从a、/、/关系曲线卜查得，在=0.2 5 的水平段的a 值.a=0.622U 形管差压计的读数R=0.2 m,求密度N=13600kg/m3孔板前后的压力差dp=R(p,P)M水的质量流量一 .+995.7X9.81 2X9781=0.35+38.9+0.078=39.3 m 水柱2-2 原来川广 输送水的离心泵现改为输送密度为MOOkg/m，的水溶液,其他性质可视为与水相同。者管路状况松，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变,试说明:（1）泵的压头（扬程）有无变化；若在泵出口装一压

40、力表.其读数有无变化;泵的轴功率有无变化。解 液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材）（2）液体密度增大.则出口压力表读教将增大。（3）液体密度p增大,则轴功率口=早将增大。2-3 某台离心泵在转速为1450r/min时,水的流量为18n?/h,扬程为20m （ILO）.试求：泵的有效功率,水的密度为lO O Okg/m，；（2）若将泵的转速调节到1250r/min时，泵的流量与扬程将变为多少？解 已知为=18疝+,，=20m水柱，p=1000kg/m,有效功率 Pt=r/V H=X 1000X9.81X20=981 WO U U w2326 转 速 心O r m i n时淞显外1

41、8m，h扬程，2（）m H：（）杜转 速 w2=1 25 0 r n i i n流量缶、5=1 S X黑=1 5.5 m U h扬 程 几=/”=20 X（黑f=M.9 m L（）柱ri/1 4 5 0/2-4 在一化工生产车间.要求川离心泵将冷却水山贮水池经换热器送到另一敞口高位槽,如习巡2 Y 附图所示。已知高位槽液面比贮水池液而高出1 0 m,管内径为7 5 m m.管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为4 0 0 m。流体流动处于阻力平方区.摩擦系数为0.0 3,流体流经换热港的局部阻力系数为工=3 2.离心泵在转速 =29 0 0 r，m i n 时的H-qv特性曲线数据.如下表所

42、示人,/n?s-100.(X J 10.0020.0030 004H/m2625.524.5232 1qv n?,5T0.0050.加60.U 070.W8W/m18.515.5128.5试求：（1）管路特性方程；（2）工作点的流量与扬程；（3）若采川改变转速的方法,使第（2）向求得的工作点流量调节到3.5 X 1 0 ,n?/s,试求应调节到多少转速（参看例2-3）.解 已知 d=0.0 7 5 m,/+/,=4 0 0 m.入=0.0 3.4=3 2（1）管路特性方程，=y+加 小27I I=乂+也=1 0+0=1 0 m H,0偎=7 x0,0 3 X(o+(d h j?=502x l0

43、，I I 10+5.02X10；。工作点触屿扬程鹘料卸I线的与H计 算值财小 皿 7 T 0 0.0 01 u,W 2 0.0 0 3 0.004 0.005 O.U 0 6 U.W 7 U.(W 8H/m 1 0 1 0.5 1 2 H.5 1 8 22.6 2 8 34.6 UI工作点位同%=0,期5 m%,扬程HA=19.8 m 1 1.()(3)格工作点流用从小=0,0既m s调节到仇=0.0035 m7 s,泵 的 转 速 应 山2900”mi n词节到多少触?。仰.=().0035 m4代入甯相性力乱求得HC=1O+5,O 2X1O5X(O,O O 35?)=16.1 m H,0等

44、解方程H=Kq；a H r 一 1 6,1=1.31X10解 解 鹿 H=l.31X10 1等效率方翻计算瞰下l/y m5 s 1H/m 00.001 0.002L3I 5,240 0 0 3 0.M 0.0()451 1,8 2 1 26.5从=29O O r/mi n的韩性喊搭效率峨帔点D,得 到r/n=0.004 n?/s,“产2 1 m I I-O2821 S 7-4 附图习题2T附 图流量为抵=0.0035m/s时的转速为=2900X-=2540 r/min4m 0.004空 工 乂100=2-1了 乂100=12.4%即 2900转速变化小于20%,效率基本不变。离心泵的并联及串联

45、 2-5 若习题2-4第2向改为两台泵并联操作,管路特性曲线不变,试求泵工作点的流量与扬程。2529解 习题2-5附图中点A为工作点流量（/v=0,O O 5 3ms zs,扬程”=23.7 m 水柱 2-6 苦习题2-4第2向改为两台泵串联操作,管路特性曲线不变,试求工作点的流量与扬程.解 习题2-6酹图中点A为工作点,流量4 =04 X）6 l m4,扬程：3（）.（）2m水 柱习题2-6附 图离心泵的安装高度 2-7 用型号为塔6 5-5 0-125的羯心泵,将敞口水槽中的水送出,吸人管路的压头损失为4 m（HQ）,当地环境大气压力的绝对压力为98 k P a.试求：（D水温201时泵的

46、安装高度.（2）水温8 01时泵的安装高度。解 已知环境大气压力=98 k P a （绝对）吸 入 管 管=佃（I LO）,查得泵的汽蚀余量M 2m（I）201：的水,他和蒸气压区23.38 k P a,密度p=998.2k g/n?最大允许安装高度为儿九声=蟀A/i H,=(98-23.38)X103998.2X9.8 12 4 =1.6 2 m30输送20t水时,泵的安装高度,4 1.6 2m(2)8 0t的水,饱和蒸气压久=4 7.38 k P a,密度p 97 1.S k g/m1艮大允许安装商发力rrP 一 九、/（98 4 7.38）X103 9.儿内丁“尸 97 1,8 X9.8

47、 12-4 =一0.5 9m26输送8 0七水时,泵的安装制度用一0.6 9m 2-8 用离心泵输送8 01热水,今提出加下两种方案(见习题2-8附图).若两方案的管路长度(包括局部阻力的当量长度)相同,离心泵的汽蚀余量以=2m0试问这两种流程方案是否能完成输送任务?为什么?环境大气压力为W.3 3 k Pa.习题2-8附 图解水在8 01时悒和蒸气压入 I7.3 8 k f a,密发p 9 7l.8 k g/m 2汽蚀余量，=2 m.大气压力A,=1 01.3 3 k Pa最大允许安装高度为儿,一一二九一”一 ,y n小 .(1 0l9.3731-4.78.3X89).X 81 013-2

48、一V 巾n一_,3.,6,b-Vn31第（2）方案的安装高度儿=7 m.大于几加”不能完成输送任务.第（1）方案的安装高度%=一所若T S计算流速 u=-=-=1.9 1 m/s小-7-X（O.068）24 4此流速在表1-4 中 的 1.5 3.0m、范围内（2）选离心泵(2)选离心泵扬程=4 Z+纯+1+凡p=0,Au=0.Z=20 niD dun 0.068X1.91X998.2,OAX/Re 1-；-.：-；：；.；-1.29X 101 1.004X10 3查得 A =O.O218,=/斗、=0.0 2 1sx忐钎 m=2.68 ma Zg 0.Ubo z A y.o 1扬程=2 0+

49、2.6 8=2 2.6 8 m打效功率 P,焉p6 5 X 9 9 8.2 X 9.8 1 X 2 2.6 8 134()W 1.54 kW设 泵 的 效 率 7=0.65轴功率 p=5 =*=2.37kW选用寓心泵I365-50T60其流量范围为1530ms/h,扬程范围为3530m 转速为2900r/min 轴功率为2.673.71 kW,汽蚀余量 M 2-2.5m.2-10有一台禹心泵的额定流量为16.8n?/h,扬程为18m。试问此泵是否能必需度为1060kg/n?特量为25OL/min的液体,从散口贮槽向上输送到表压为30kPa的设备中?敞II贮槽与高位设备的液位垂食距离为8.5m。

50、管路的管径为“5.5mmX3.73mm,管长为124m（包括直管长度与所有管件的当量长度）,摩擦系数为0.03.解 流量 Vv=250L/m in-X60=l5Tn7h2/9,81-033流量与压头都略小于额定tfb该泵可以用.28往 f l泵 2-1 1 有一台双动往复泵.其活塞的行程为3 00m m，活塞直径为1 8 0m m,活塞杆百隹为5 0 m m,若活塞每分钟往复5 5 次,其理论流量为若干?又实验测得此泵在2 6.5 m i n 内能使一直在为3 m 的圆形贮槽的水位上升2.6 m,试求系的容积效率(即实际流量理论流量)。解活塞行程S=3 OOm m=O.3 m,活塞百径D =0