第二章化工原理习题VIP专享

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10-3 Pa·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 = 0.1m A=(π/4)d2 = 3.14×(1/4)×0.12 = 0.785×10-2 m l+Σle =100m qv = 56.5m3/h ∴u = q/A = 56.5/(3600×0.785×10-2) = 2m/s μ = 1cp = 10-3 Pa·S ρ=1000 kg.m-3, λ = 0.024 ⑴ 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 +(u 12/2g)+(p1/ρg)+H =Z2+(u 22/2g)+(p2/ρg)+ΣHf Z1=0, u 1=0, p = 0 (表压), Z2=18m, u 2=0 p2/ρg=2.5×9.81×104/(1000×9.81)=25m ΣHf =λ[(l+Σle )/d](u 2/2g) =0.024×(100/0.1)×[22/(2×9.81)] = 4.9m ∴H = 18+25+4.9 = 47.9m Ne = Hqvρg = 47.9×1000×9.81×56.5/3600 = 7.4kw 2. 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。 mmHNPSHgpgpHfrvg4246.10.398.381.92.9831092.1981.92.98310013.135100.＝，允许说明安装高度偏高。 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＝20－1.12×105V 2，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×V 2/(π 2 ×9.81×0.055) =13+1.06×105V 2=20-1.12×105V 2 V=5.67×10-3m3/s He=20-1.12×105(5.67×10-3)2=16.4m Ne=HeVρg=16.4×5.67×10-3×800×9.81=729.8 w 4 以某离...