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1/6化工原理练习题五.计算题1.密度为的盐水，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＝0.61.答案*****Z1＋ｕ2/2ｇ＋P1/ρｇ＋He＝Z2＋ｕ2/2ｇ＋P2/ρg+∑Hf＝0，＝25m，ｕ，ｕ，＝∴＝＋＝25＋＝（λ×ｌ/d×ｕｇ）×1.25ｕ＝Ｖ/A＝25/（3600×0.785×（0.075））＝＝（（2×9.81）×1.25＝7.567m盐水柱＝25＋7.567＝32.567m＝＝25×32.567×1200/（3600×102）＝2.66kwN轴＝＝2.66/0.6＝4.43kw2.(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6m3.h-1至15m3.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10m3.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8m3.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)答案*****⑴-1]Σhf=λ[Σ(l+le)/d](u2/2)=0.03×(50/0.05)(1.4152/2)=30.03-2W=Z2g+Σhf1-H需要=W/g=128.13/9.81=13.06[m]而H泵=18.92-0.82H泵>H需故泵可用⑵N=H泵Q泵ρg/ηρg/η=常数∴N∝H泵Q泵N前∝13.746×10H泵后=18.92-0.82(8)0.8=14.59N后∝14.59×8N后/N前=14.59×8/(13.746×10)=0.8492/6(N前-N后)/N前=1-0.849≈15.1%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，水的粘度为1厘泊，密度为，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；答案*****已知：d=108-2×4=100mm=0.1m∴⑴ ∴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： 表压Σhf=λ[(l+Σle)/d]∴He=18+25+4.9=47.9mNe=HQρg=47.9×1000×9.81×56.5/3600=7.4kw4.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，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。当水的流量为时，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为多少?⑶孔板流量计的U形管中指示液读数为多少?3/6答案*****⑴u=Vs/(0.785λ=0.3164/Re0.20.25=0.0213取贮水池液面为1-1截面,高位槽液面为2-2截面,列柏努利方程式：-2-=10×9.81+0.0213×(250/⑵以A点为2′-2′截面,在1-1与2′-2′截面间列柏努利方程式∑hf1-2′--pa)/ρ=W---λ[(l+∑le=148.3-9.2×9.81--=148.3-90.252-0.4714-pA--pa)/[g(ρo-ρ)]-1000)]=0.3846m=38.46cm⑶根据Vs=CoSo[2gR2(ρo-oSoo-ρ)]式中:Co=0.61,So-1000)]=0.4m=40cm5.欲用离心泵将20℃水以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。答案*****如图取1－1，2－2截面，并以1－1截面为基准面，列柏努里方程得：4/6H＝ΔZ＋∑Hf1-2＝18＋1＋3＝22m∴N轴＝QHρ/（102η）＝(30/3600)×22×1000/(102×0.6)＝3kwHg允＝Hs允－ｇ－Hf吸＝6－1＝5m＞2m Hg实＜Hg允∴安装高度合适。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18m3.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...