化工原理答案(夏清主编_包括绪论)

导读:长为355m(包括局部阻力的当量长度),核算Re=duρ/μ=26×10×1.49×10/0.001=38.74×10(d/ε)/Reλ∴假设成立即D,C两点的流速u1=1.776m/s,u2=1.49m/s∴BC段和BD的流量分别为VS,BC=32×10×(π/4)×3600×1.776=5.14m/sVS,BD=26×10×(π/4)×3600×1.49=2.58m/s29.在Φ38×2.

化工原理答案(夏清主编_包括绪论)

核算Re = duρ/μ = 26×10×1.49×10/0.001 = 38.74×10 (d/ε)/Reλ∴假设成立

即 D,C两点的流速 u1 = 1.776 m/s , u2= 1.49 m/s

∴ BC段和BD的流量分别为 VS,BC = 32×10×(π/4)×3600×1.776 = 5.14 m/s

VS,BD = 26×10×(π/4)×3600×1.49 = 2.58 m/s

29. 在Φ38×2.5mm的管路上装有标准孔板流量计,孔板的孔径为16.4mm,管中流动的是20℃的苯,采用角接取压法用U管压差计测量孔板两测的压强差,以水银为指示液,策压连接管中充满甲苯。测得U管压差计的读数为600mm,试计算管中甲苯的流量为若干 kg/h? 解:查本书附表 20℃时甲苯的密度和粘度分别为 ρ= 867 Kg/m,μ= 0.675×10

假设Re = 8.67×10

当A0/A1 = (16.4/33) = 0.245时,查孔板流量计的C0与Re, A0/A1 的关系得到 C0 = 0.63

体积流量 VS = C0A0[2gR(ρA-ρ)/ ρ]

= 0.63×π/4 ×16.4×10 ×[2×9.81×0.6×(13.6-0.867)/0.867] =1.75×10 m/s

流速 u = VS /A = 2.05 m/s

核算雷偌准数 Re = duρ/μ = 8.67×10 与假设基本相符 ∴甲苯的质量流量 ωS = VSρ=1.75×10×867×3600 = 5426 Kg/h

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-3

3

2

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1/2

1/2

43

-3

33

1/2

-333

= 0.025 > 0.005

第二章 流体输送机械

1 . 在用水测定离心泵性能的实验中,当流量为26m3/h时,泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152kPa和24.7kPa,轴功率为2.45kw,转速为2900r/min,若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m,泵的进出口管径相同,两测压口间管路流动阻力可忽略 不计,试求该泵的效率,并列出该效率下泵的性能。 解:取20 ℃时水的密度ρ=998.2 Kg/m 在泵出口和入口处列伯努利方程

u1/2g + P1/ρg + Η = u1/2g + P2/ρg + Ηf + Z ∵泵进出口管径相同, u1= u2

不计两测压口见管路流动阻力 Ηf = 0 ∴ P1/ρg + Η = P2/ρg + Z

Η = (P2- P1)/ρg + Z = 0.4 + (152+24.7)×10/998.2×9.8 =18.46 m

3

2

2

3

该泵的效率 η= QHρg/N = 26×18.46×998.2×9.8/(2.45×10×3600) = 53.2.﹪

2. 用离心泵以40m3/h 的流量将贮水池中65℃的热水输送到凉水塔顶,并经喷头喷出而落入凉水池中,以达到冷却的目的,已知水进入喷头之前需要维持49kPa的表压强,喷头入口较贮水池水面高6m,吸入管路和排出管路中压头损失分别为1m和3m,管路中的动压头可以忽略不计。试选用合适的离心泵并确定泵的安装高度。当地大气压按101.33kPa计。 解:∵输送的是清水 ∴选用B型泵 查65℃时水的密度 ρ= 980.5 Kg/m 在水池面和喷头处列伯努利方程

u1/2g + P1/ρg + Η = u1/2g + P2/ρg + Ηf + Z 取u1= u2 = 0 则

2

2

3

3

Η = (P2- P1)/ρg + Ηf + Z

= 49×10/980.5×9.8 + 6 + (1+4) = 15.1 m ∵ Q = 40 m /h

由图2-27得可以选用3B19A 2900 4 65℃时清水的饱和蒸汽压PV = 2.544×10Pa

当地大气压 Ηa = P/ρg = 101.33×10 /998.2×9.81 = 10.35 m 查附表二十三 3B19A的泵的流量: 29.5 — 48.6 m /h 为保证离心泵能正常运转,选用最大输出量所对应的ΗS 即ΗS = 4.5m

输送65℃水的真空度 ΗS = [ΗS +(Ηa-10)-( PV/9.81×10 –0.24)]1000/ρ =2.5m ∴允许吸上高度Hg = ΗS - u1/2g -Ηf,0-1 = 2.5 – 1 = 1.5m 即 安装高度应低于1.5m

3.常压贮槽内盛有石油产品,其密度为760kg/m3,粘度小于20cSt,在贮槽条件下饱和蒸汽压为80kPa,现拟用65Y-60B型油泵将此油品以15m3流量送往表压强为177kPa的设备内。

2

'

3

'

' 3

34

3

3

贮槽液面恒定,设备的油品入口比贮槽液面高5m,吸入管路和排出管路的全部压头损失为1m 和4m 。试核算该泵是否合用。若油泵位于贮槽液面以下1.2m处,问此泵能否正常操作?当地大气压按101.33kPa计.

解: 查附录二十三 65Y-60B型泵的特性参数如下 流量 Q = 19.8m/s, 气蚀余量△h=2.6 m 扬程H = 38 m

允许吸上高度 Hg = (P0- PV)/ρg - △h-Ηf,0-1

= -0.74 m > -1.2

扬升高度 Z = H -Ηf,0-2 = 38 –4 = 34m 如图在1-1,2-2截面之间列方程

u1/2g + P1/ρg + Η = u2/2g + P2/ρg + Ηf,1-2 + △Z 其中u1/2g = u2/2g = 0

管路所需要的压头: Ηe=(P2 – P1)/ρg + △Z + Ηf,1-2 = 33.74m < Z = 34 m 游品流量Qm = 15 m/s < Q = 19.8m/s

离心泵的流量,扬升高度均大雨管路要求,且安装高度有也低于最大允许吸上高度 因此,能正常工作

4 . 用例2-2附图所示的管路系统测定离心泵的气蚀性能参数,则需在泵的吸入管路中安装调节阀门。适当调节泵的吸入和排出管路上两阀门的开度,可使吸入管阻力增大而流量保持不变。若离心泵的吸入管直径为100mm,排出管直径为50mm,孔板流量计孔口直径为35mm,测的流量计压差计读数为0.85mHg吸入口真空表读数为550mmHg时,离心泵恰发生气蚀现象。试求该流量下泵的允许气蚀余量和吸上真空度。已知水温为20℃,当地大气压为760mmHg。 解: 确定流速

A0 /A2 = (d0/d2) = (35/50) = 0.49

查20℃时水的有关物性常数 ρ= 998.2Kg/m ,μ = 100.5×10 ,PV = 2.3346 Kpa 假设C0 在常数区查图1-33得C0 = 0.694则 u0 = C0 [2R(ρA-ρ)g/ρ] = 10.07m/s

1/2

3

-5

2

2

3

3

2

2

2

2

3

u2 = 0.49u0 = 4.93 m/s

核算: Re = d2u2ρ/μ=2.46×10 > 2×10 ∴假设成立

u1= u2(d2 / d1) = 1.23 m/s

允许气蚀余量 △h = (P1- P2)/ρg + u1/2g P1 = Pa - P真空度 = 28.02 Kpa

△h = (28.02-2.3346)×10/998.2×9.81 = 2.7 m

允许吸上高度 Hg =(Pa- PV)/ρg - △h-∑Ηf ∵ 离心泵离槽面道路很短 可以看作∑Ηf = 0 ∴ Hg =(Pa- PV)/ρg - △h

=(101.4 – 2.3346)×10/(998.2×9.81) – 2.7 =7.42 m

5. 水对某离心泵做实验,得到下列各实验数据:

3

3

2

2

5

5

Q,L/min 0 100 200 300 400 500 H,m

37.2 38 37 34.5 31.8 28.5 送液体的管路系统:管径为ф76×4mm,长为355m(包括局部阻力的当量长度),吸入和排出空间为密闭容器,其内压强为129.5kPa(表压),再求此时泵的流量。被输送液体的性质与水相近。

解: ⑴ 根据管路所需要压头Ηe与液体流量Qe的关系: Ηe= K + BQe

而 K =△Z + △P/ρg 且 吸入排出空间为常压设备, △P = 0 ∴K =△Z = 4.8 B = λ?(ι+ Σι

e

2

)/d · 1/2g(60×10A)

2

3

2

32

= (0.03×355/0.068)/2×9.81(0.068×π×60×10/4) =1.683×10

∴管道特性方程为: Ηe= 4.8 + 1.683×10Qe

-4

2

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