第二章 流体流动与输送 习题
《化工原理》课后习题答案
第一章绪论习题1.热空气与冷水间的总传热系数K值约为42.99k c a l/（m2・h・℃），试从基本单位换算开始，将K值的单位改为W/（m2・℃）。
[答案:K＝50M（m2・C）]。
解：从附录查出：1k c a l＝1.1622×10-3K W·h=1.1622W·h所以：K=42.99K c a l/（m2·h·℃）＝42.99K c a l/（m2·h·℃）×（1.1622W·h/1k c a l）＝50w/（m2·℃）。
2.密度ρ是单位体积物质具有的质量。
在以下两种单位制中，物质密度的单位分别为:S I k g/m2；米制重力单位为：k g f.s2/m4;常温下水的密度为1000k g/m3，试从基本单位换算开始，将该值换算为米制重力单位的数值。
〔答案:p＝101.9k g f/s2/m4〕解：从附录查出：1k g f＝9.80665k g·m/s2，所以1000k g/m3＝1000k g/m3×[1k g f/(9.80665k g·m/s2)]=101.9k g f·s2/m4.3.甲烷的饱和蒸气压与温度的关系符合下列经验公式：今需将式中p的单位改为P a，温度单位改为K，试对该式加以变换。
〔答案:〕从附录查出：1m m H g=133.32P a，1℃＝K－273.3。
则新旧单位的关系为：P＝P’/133.32;t＝T－273.3。
代入原式得：l g（P’/133.32）＝6.421-352/（T－273.3+261）；化简得l g P=8.546－3.52/(T-12.3).4.将A、B、C、D四种组分各为0.25（摩尔分数，下同）的某混合溶液，以1000m o l/h 的流量送入精馏塔内分离，得到塔顶与塔釜两股产品，进料中全部A组分、96％B组分及4％C组分存于塔顶产品中，全部D组分存于塔釜产品中。
第二章--流体输送机械答案
第二章 流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。
若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。
解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==，流速 / ./(.)1221540360015603544V q u m s d ππ===⨯. ../.221212035156199031d u u m s d ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭扬程 222102M V p p u u Ηh ρg g--=++ ()(.)(.)....⨯--⨯-=++⨯⨯332235010301019915603599579812981....m =++=0353890078393 水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。
若管路状况不变，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；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。
解 (1)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，则出口压力表读数将增大。
(3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gHP ρη=将增大。
【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。
试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (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 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱， 有效功率 .e V P q gH W ρ==⨯⨯⨯=181000981209813600(2) 转速 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱 转速 /min 21250n r = 流量 ./322111250181551450V V n q q m h n ==⨯= 扬程 .2222121125020149m H O 1450n H H n ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭柱 管路特性曲线、工作点、等效率方程【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa ，两槽液位相差4m 且维持恒定。
流体流动、流体输送机械计算题
流体流动、流体输送机械习题课例题1、用离心泵将池中水送到高位槽，已知管路总长 100m（包括当量长），其中压力表后为80m,管路摩 擦系数，管内径0.05m,当流量为10m'/h 时泵效率 为80%,求：（1）泵的轴功率；（2）压力表读数。
（取 =1000kg/m 3）解：（1）如图取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程:•••勺=0; % = 2 +18 = 20/?/; ]\ =卩2；珥=“2=0（2）以3-3截面为基准，在3-3、2-2截面间列柏努利方程: gz 3 +—+^- = gz 2 +—+^+ZW f3_2 P 2 p 2••• Zj = 0; z 2 = 18m; p 2 = 0; u 2 = 0; u 3 =u = 1.415m/ s p /有效功率 £• 一爲旳•一纽0攸一 10 X 1000X 246.26-684[J/5] 3600IV =gz.2 + X W f =9.81x20 + 50.06 = 246.26( J/kg]轴功率 = 855"] 10/3600 =1・415[加/$] 100 ------ x 0.051.415? 2 =50・06[丿/如 “ 77 80% 一 0.785 x 0.052=0.025 x 9 OQQ=0.025 x ——x 0.05 p ir 1 415 —=^3+ 1^3 ,-^- = 9.81x18 + 40.04-—^ = 215.6[J/^] P 2 22、欲用离心泵将209水以30m 3/h 的流量由水池打 到敞口髙位槽，两液面均保持不变，液面髙差为18m, 泵的吸入口在水池上方2m 处，泵的吸入管路全部阻 力为lm 水柱，压出管路全部阻力为3m 水柱，泵效 率 60%。
求：(1)泵的轴功率；(2)若允许吸上真空高度为5m,用上述安装高 度是否合适(=1000kg/m 3;动压头可略) 解：(1)如图，取1TL 2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程:已知：Z { =0,Z 2 =18”Pi = p 2.u } =u 2 =0H e = z 2 + 工如-2 =18 + 1 + 3 = 22(/n)泵的轴功率：30 x 22x1000 x 9.813600 x 60%- (2)比=/-仕-为比=5-0-1=4(加)2g比＞2林•・安装高度合适。
化工原理习题
第二章流体流动与输送习题1．燃烧重油所得的燃烧气，经分析测知其中含8.5%CO2，7.5%O2，76%N2，8%H2O（体积%）。
试求温度为500℃、压强为101.33×103Pa时，该混合气体的密度。
2．在大气压为101.33×103Pa的地区，某真空蒸馏塔塔顶真空表读数为9.84×104Pa。
若在大气压为8.73×104Pa的地区使塔内绝对压强维持相同的数值，则真空表读数应为多少？3．敞口容器底部有一层深0.52m的水，其上部为深3.46m的油。
求器底的压强，以Pa 表示。
此压强是绝对压强还是表压强？水的密度为1000kg/m3，油的密度为916 kg/m3。
4．为测量腐蚀性液体贮槽内的存液量，采用图1-7所示的装置。
控制调节阀使压缩空气缓慢地鼓泡通过观察瓶进入贮槽。
今测得U型压差计读数R=130mmHg，通气管距贮槽底部h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980 kg/m3。
试求贮槽内液体的储存量为多少吨？5．一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880 kg/m3。
液面距槽底9m，槽底侧面有一直径为500mm的人孔，其中心距槽底600mm，人孔覆以孔盖，试求：（1）人孔盖共受多少静止力，以N表示；（2）槽底面所受的压强是多少？6．为了放大所测气体压差的读数，采用如图所示的斜管式压差计，一臂垂直，一臂与水平成20°角。
若U形管内装密度为804 kg/m3的95%乙醇溶液，求读数R为29mm时的压强差。
7．用双液体U型压差计测定两点间空气的压差，测得R=320mm。
由于两侧的小室不够大，致使小室内两液面产生4mm的位差。
试求实际的压差为多少Pa。
若计算时忽略两小室内的液面的位差，会产生多少的误差？两液体密度值见图。
8．为了排除煤气管中的少量积水，用如图所示的水封设备，水由煤气管路上的垂直支管排出，已知煤气压强为1×105Pa(绝对压强)。
化工原理流体输送机械习题答案
(2)读数增大。在离心泵出口压力表处和
1-1所在位g
Hf
1ｇ
1
改输送流体后，因扬程不变,阻力损失与流 速有关，流速不变，阻力损失不变，两液 面高度不变。
所以有
p2'
'g
p2
g
' p2' p2
2-4 在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换 热器送到另一敞口高位槽，如习题2-4附图所示。 已知高位槽液面比贮水池液面高出10米，管内径为75毫 米，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400米。 液体流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.03。流体流经换热 器的局部阻力系数为ζ=32。 离心泵在转速n=2900r/min时的H-qv特性曲线数据见下表。
根据离心泵在不同转速下的等效率方程：
Hc q2
HD q2
K
Vc
VD
qvc 0.0035m 3 / s时Hc 16.2m
Hc q2
HD q2
K
16.2 0.00352
1.324106
Vc
VD
所以过C点的等效率曲线为：
等效率曲线为：H 1.324106qV 2
在 图 中 作 出 此 曲 线 ， 得到D点qvD 0.0039m3 / s
8m
7m
1m
(1)
(2)
习题 2-8 附图
解 ： 查80℃水PV 47.38KPa , 971.8kg / m3
Hg允 许
P0 PV
g
h
Hf
8m
7m
1m
(101.33 47.38)103
2
971.8 9.8
(1)
Hf
(2) 习题 2-8 附图
化工-第二章_流体流动与输送
2个90 弯头:
1个三通: 1个截止阀（半开）
le/d = 35 ×2 = 70
le/d = 50 le/d = 475
Σle = 833
23
（3）求ΣHf：
l le u H f + d d 2g
2 30 0 . 8 0.029 + 833 0.1 2 9.8 1.07(m)
2 1
2 2
头 损 失
7
机械能衡算方程（柏努利方程）讨论：
(1) 适用条件：不可压缩（压强变化 < 20%）、 连续、均质流体、等温流动
(2) 对静止流体, u = 0, Hf = 0, He = 0： p1 p2 z1 + z2 + --------静力学方程 g g
(3) 理想流体的柏努利方程表明，理想流体在等 温流动过程中任意截面上的总机械能或总压头为 常数，但不同截面上各形式的能量不一定相等， 相互间可转换
16
解：取贮槽液面为截面1-1，管路出口端面 为截面2-2，并以1-1面为基准面，在两截面 间列能量衡算式：
p1
2 u2 p2 + H e z2 g + + + hf 2
He
p2 - p1
2 u2 + z2 g + + hf 2
17
p2 – p1 = 0.2 atm =2.026 104 N· m-2
【例】：在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶真空表 读数为80kPa，在天津操作时，真空表读数应为多 少？已知兰州地区的平均大气压85.3kPa，天津地 区为101.33kPa。 分析：维持操作的正常进行，应保持相同的绝对压， 根据兰州地区的压强条件，可求得操作时的绝对压。 解: 绝压=大气压 - 真空度 = 85300 – 80000 = 5300[Pa] 真空度=大气压-绝压 =101330 - 5300 =96030[Pa]
化工原理1-7章习题答案解析
目录第一章流体流动与输送机械 (2)第二章非均相物系分离 (32)第三章传热 (42)第四章蒸发 (69)第五章气体吸收 (73)第六章蒸馏 (95)第七章固体干燥 (119)第一章 流体流动与输送机械1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。
解：混合气体平均摩尔质量kg/mol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--⨯=⨯⨯+⨯+⨯=∑=i i m M y M ∴ 混合密度333kg/m 457.0)500273(31.81098.28103.101=+⨯⨯⨯⨯==-RT pM ρm m2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3和867 kg/m 3,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。
解：8676.08794.012211+=+=ρρρa a m混合液密度 3kg/m 8.871=m ρ3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。
若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？解：''表表绝＋p p p p p a a =+=∴kPa 3.15675)1303.101)(''=-==＋（－＋真表a a p p p p4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
解：液面下测压口处压力 ghp z g p p ρρ+=∆+=10题4 附图m 36.255.081.990010)4258(30101=+⨯⨯-=+ρ-=ρ-ρ+=∆∴h g p p g p gh p z5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。
《化工原理》第2章 流体输送机械 复习题
“化工原理”第二章流体输送机械复习题一、填空题：1.（3分）某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=19m水柱,输水量为0.0079m3/s,则泵的有效功率为________. ***答案*** 1472w2.（2分）离心泵的主要部件有如下三部分:______,_____,_______.***答案*** 泵壳; 叶轮; 泵轴3.（2分）离心泵的主要参数有:______,______,______,________.***答案*** 流量; 扬程; 功率; 效率4．（3分）离心泵的特性曲线有: _____________,_________________,___________________. ***答案*** 压头H～流量Q曲线；功率N～流量Q曲线；效率η～流量Q曲线5．（2分）离心泵的最大安装高度不会大于_______________. ***答案*** 10m6.（2分）离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：______________,________________.***答案*** 泵特性曲线H--Q；管路特性曲线H--Q7．（3分）调节泵流量的方法有：_____________,__________________,____________________. ***答案*** 改变阀门的开度；改变泵的转速；车削叶轮外径8.（3分）液体输送设备有：___________,___________,__________,___________,_______. ***答案*** 离心泵; 往复泵; 齿轮泵; 螺杆泵; 旋涡泵9.（3分）气体输送设备有:________,_________,___________.***答案*** 通风机; 鼓风机; 压缩机10.（3分）泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿____________**答案** 降低起动功率，保护电机，防止超负荷而受到损伤;同时也避免出口管线水力冲击。
化工原理上册习题以及答案
第1-2章流体流动及流体输送机械一、选择题1. 流体在圆形直管内作定态流动，雷诺准数Re＝1500，则其摩擦系数应为（）（A） 0.032 （B）0.0427 （C）0.0267 （D）无法确定2.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（）（A）同一种流体内部（B）连通着的两种流体（C）同一种连续流体（D）同一水平面上，同一种连续的流体3.在一水平变径管道上，细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连，当流体流过时，U管压差计测量的是（）（A）A、B两截面间的总能量损失（B）A、B两截面间的动能差（C）A、B两截面间的压强差（D）A、B两截面间的局部阻力4. 双液体U形差压计要求指示液的密度差（）。
(A) 大 (B) 中等 (C) 小 (D) 越大越好5. 管路由直径为Φ57×3.5mm的细管，逐渐扩大到Φ108×4mm的粗管，若流体在细管内的流速为4m/s。
则在粗管内的流速为（）（A） 2m/s （B）1m/s （C） 0.5m/s （D） 0.25m/s6.湍流与滞流的本质区别是（）（A）湍流的流速大于滞流的（B）湍流的Re值大于滞流的（C）滞流无径向脉动，湍流有径向脉动（D）湍流时边界层较薄7. 在阻力平方区内，摩擦系数λ（）（A）为常数，与Re，ε/d 均无关（B）随Re值加大而减小（C）与Re值无关，是ε/d的函数（D）是Re值和ε/d的函数8. 流体在圆形直管中作滞流流动时，其直管阻力损失与流速u的关系为（）（A）与u2成正比（B）与u成正比（C）与u1.75成正比(D) 与u0.55成正比9. 在计算突然扩大及突然缩小的局部阻力时，公式中的流速应该用（）中的流速。
（A）大管（B）小管(C）大管和小管任取其一10. 所谓定态流动是指（）(A) 理想流体的流动(B) 服从牛顿粘性定律的流体流动(C) 流体在流动过程中，其操作参数只是位置的函数，而不随时间变化11. 离心泵的扬程是指（）(A)实际的升扬高度 (B)泵的吸上高度(C)泵对单位重量液体提供的有效能量 (D)泵的允许安装高度12. 当液体的密度改变时，离心泵的压头H和轴功率N的变化为（）(A) H、N均不变 (B) H不变，N改变(C) H 改变，N不变 (D) H、N均改变13. 离心泵的安装高度与（）(A) 泵的结构无关 (B) 液体流量无关(C) 吸入管路的阻力无关 (D) 被输送流体的密度有关14. 下列两设备，均须安装旁路调节流量装置（）(A)离心泵与往复泵 (B)往复泵与齿轮泵(C)离心泵与旋涡泵 (D)离心泵与齿轮泵参考答案1. B2.D3.C4.C5.B6.C7. C8. B9.B10.C 11.C 12.B 13.D 14. B二、填空题1.边界层的形成，是液体具有的结果。
流体流动、流体输送机械练习题
u= Q 30 ÷ 3600 = = 1.62m / s 2 2 0.785d 0.785 × 0.081
20℃水的粘度为1.005cP。 ℃水的粘度为 。
0.081 × 1.62 × 1000 Re = = = 1.306 × 105 1.005 × 10−3 µ λ = 0.01227 + 0.7543 /(1.305 × 105 )0.38 = 0.0209 dup
3．常温下水密度为1000kg／m3，粘度为 ．常温下水密度为 粘度为1cP，在d内=100mm管 ／ ， 管 内以3m/s的速度速度流动，其流动类型为 的速度速度流动， 内以 的速度速度流动 。 4．12kgf·m＝ ． ＝ J。 。 5．空气在标准状态下密度为1.29kg／m3，在0.25MPa下(绝 ．空气在标准状态下密度为 ／ 下绝 压)80 ℃时的密度为 。
流量改变后， 流量改变后，总压降与原来总压降相同
lu lu λ3 + λ1 =λ 2d 2d 2d 高度湍 ,λ3 = λ1 = λ, l原 = ( l3 + l1 ) = 2l1 流 u3 u1 = 2
2 3 3
2 1 1
l原u2
2 u3 u3 1 + = u2 2 2 2
2
5 2 8 2 u3 = u u3 = u 8 5 8 8 qv3 = qv = ×5000 = 6330m3 / h 5 5
式中H的单位为 ，Q的单位为 3/min。求最高效率点的效 式中 的单位为m， 的单位为m 。 的单位为 的单位为 率并评价此泵的适应性；（ ）若此泵适用， 率并评价此泵的适应性；（3）若此泵适用，用关小阀门调节流 ；（ 量，求调节阀门消耗的功率；（ ）若（2）的泵不用改变阀门 求调节阀门消耗的功率；（4） ；（ ） 的开度而改变转速调节流量，试求转速应调节到多少？ 的开度而改变转速调节流量，试求转速应调节到多少？
第二章流体输送机械习题解答7题（1）
第二章流体输送机械习题解答7题（1）第二章流体输送机械习题与思考题解答1．用离心泵（转速为2900 r/min ）进行性能参数测定实验。
在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa 和220 kPa ，两测压口之间垂直距离为0.5 m ，泵的轴功率为 kW 。
泵吸入管和排出管内径均为80 mm ，吸入管中流动阻力可表达为2f,0113.0h u -=∑（u 1为吸入管内水的流速，m/s ）。
离心泵的安装高度为2.5 m ，实验是在20 ℃，kPa 的条件下进行。
试计算泵的流量、压头(泵的扬程)和效率。
解：（1）泵的流量由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面），得到∑-+++=10,211120f h u p gZ ρ 将有关数据代入上式并整理，得48.3581.95.2100010605.3321=?-?=u 184.31=u m/s则2π(0.08 3.18436004Q =m 3/h=57.61 m 3/h(2) 泵的扬程3(60220)100.50m 29.04m 10009.81H ??+?=++=(3) 泵的效率57.6129.0410009.813600100%10001000 6.7HQ g Pρη==??=68% 2．用离心泵（转速为2900 r/min ）将20 ℃的清水以60 m 3/h 的流量送至敞口容器。
此流量下吸入管路的压头损失和动压头分别为2.4 m 和0.61 m 。
规定泵入口的真空度不能大于64 kPa 。
泵的必需气蚀余量为3.5 m 。
试求泵的安装高度（当地大气压为100 kPa ）；解：在水池液面和泵入口截面之间列柏努利方程式（水池液面为基准面），得2a 11g f,01()2p p u H H g gρ--=++ 即 3g 64100.61 2.410009.81H ?=++? 3.51g H =m3．用离心泵将真空精馏塔的釜残液送至常压贮罐。
第2章流体的流动过程与输送机械习题解答
pB pA Hg gR1 7.16103 136009.810.4 6.05104 Pa (表)
3. 列管换热器的管束由 121 根 Φ25mm×2.5mm 的钢管组成。空气以 9m/s 的速度在列管内流 动。空气在管内的平均温度为 50℃、压强为 196×103 Pa（表压），当地大气压为 98.7×103 Pa。 试求：⑴ 空气的质量流量；⑵ 操作条件下的空气的体积流量；⑶ 将⑵的计算结果换算为 标准状况下空气的体积流量。 解：
0.343
m3
/s
⑶ 标况下空气的密度 PM 10129 1.29 kg/m3 RT 8.314273
因此，标况下空气的体积流量
qv
qm
1.09
1.29
0.845
m3
/s
4. 水在内径为 250mm 的钢管内流动。已知截面 1-1 处的流速为１m/s，测压管中水柱高为 １m；在截面 2-2 处管内径为 150ｍｍ。试计算在截面 1-1 与 2-2 处产生的水柱高度差ｈ为多 少ｍ水柱？（忽略阻力损失）
=0.316 Re–0.25=0.316 (6734) –0.25=0.0349
以贮酸槽液面 1—1 截面至高位槽管入口 2—2 截面为衡算系统，并以 1—1 截面为基准 面列出伯努利方程：
Z1g+
p1
+ u12 2
= Z2g+
p2
+
u
2 2
2
+
Σhf,1-2
因 Z1=0，u1≈0，p2=0(表压)
10. 硫酸是一种腐蚀性很强的酸，工厂中常用压缩空气和耐压容器（酸蛋）来输送硫酸（见
附图）。现欲将地下贮酸槽中的硫酸以 0.10 m3/min 的流量通过 38 mm×3 mm 的钢管，将酸
第二章_流体输送机械答案
第二章 流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。
若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。
解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==，流速 / ./(.)1221540360015603544V q u m s d ππ===⨯. ../.221212035156199031d u u m s d ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭扬程 222102M V p p u u Ηh ρg g--=++ ()(.)(.)....⨯--⨯-=++⨯⨯332235010301019915603599579812981....m =++=0353890078393 水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。
若管路状况不变，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；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。
解 (1)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，则出口压力表读数将增大。
(3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gHP ρη=将增大。
【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。
试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (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 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱， 有效功率 .e V P q gH W ρ==⨯⨯⨯=181000981209813600(2) 转速 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱 转速 /min 21250n r = 流量 ./322111250181551450V V n q q m h n ==⨯= 扬程 .2222121125020149m H O 1450n H H n ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭柱 管路特性曲线、工作点、等效率方程【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa ，两槽液位相差4m 且维持恒定。
第二章 流体输送机械 课后习题答案
第二章 流体输送机械习题1. 在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26 m 3/h 时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152 kPa 和24.7 kPa ，轴功率为2.45 kW ，转速为2900 r/min 。
若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4 m ，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。
试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。
解： 在真空表和压强表测压口处所在的截面11'-和22'-间列柏努利方程，得22112212,1222e f p u p u z H z H g g g gρρ-+++=+++∑其中：210.4z z m -= 41 2.4710()p Pa =-⨯表压 52 1.5210p Pa =⨯(表压)12u u =,120f H-=∑则泵的有效压头为：521213(1.520.247)10()0.418.41109.81e p p H z z m g ρ-+⨯=-+=+=⨯ 泵的效率：32618.4110100%53.2%1023600102 2.45e e Q H N ρη⨯⨯==⨯=⨯⨯ 该效率下泵的性能为：326/Q m h = 18.14H m = 53.2%η= 2.45N kW =2. 用某离心泵以40 m 3/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。
已知水在进入喷头之前需要维持49 kPa 的表压强，喷头入口较贮水池水面高8 m 。
吸入管路和排出管路中压头损失分别为l m 和5 m ，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101.33 kPa 计。
解：在贮槽液面11'-与喷头进口截面22'-之间列柏努利方程，得22112212,1222e f p u p u z H z H g g g gρρ-+++=+++∑ 2,122e f p u H z H g gρ-∆∆=∆+++∑ 其中：8z m ∆= 49p kPa ∆=20u ∆=,12156f Hm -=+=∑ 3980/kg m ρ=349108619.19809.81e H m ⨯=++=⨯ 根据340/Q m h = ，19.1e H m =，输送流体为水，在IS 型水泵系列特性曲线上做出相应点，该点位于8065125IS ---型泵弧线下方，故可选用(参见教材113页），其转速为2900/min r ，由教材附录24(1)查得该泵的性能，350/Q m h =，20e H m =，75%η=， 6.3N kW =，必需气蚀余量() 3.0r NPSH m =由附录七查得65C 时，42.55410v p Pa =⨯ 泵的允许安装高度 ,01()a vg r f p p H NPSH H gρ--=-- 101330255403.01980.59.81-=--⨯ 3.88m =3. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760 kg/m 3，黏度小于20 cSt ，在贮存条件下饱和蒸气压为80 kPa ，现拟用65Y-60B 型油泵将此油品以15 m 3/h 的流量送往表压强为177 kPa 的设备内。
化工原理——流体输送机械习题及答案
化工原理——流体输送机械习题及答案第二章流体输送机械一、选择与填空1、离心泵的工作点是＿＿＿＿＿曲线与＿＿＿＿＿＿＿曲线的交点。
2、离心泵启动前需要先向泵内充满被输送的液体，否则将可能发生现象。
而当离心泵的安装高度超过允许安装高度时，将可能发生现象。
3、离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生＿＿＿＿。
A 汽化现象B 汽蚀现象C 气缚现象D 气浮现象4、用一气蚀余量为3m的离心泵输送处于沸腾状态下的塔底液体，若泵前管路的全部流动阻力为1.5m液柱，则此泵的安装位置必须＿＿。
A 高于塔底液面4.5m的上方B 高于塔底液面1.5m的上方C 低于塔底液面4.5m的下方D 低于塔底液面3.0m的下方5、若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头，流量，效率，轴功率。
6、离心泵的调节阀开大时，A 吸入管路阻力损失不变B 泵出口的压力减小C 泵入口的真空度减小D 泵工作点的扬程升高7、某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应。
A 停泵，向泵内灌液B 降低泵的安装高度C 检查进口管路是否有泄漏现象D 检查出口管路阻力是否过大8、离心泵的主要特性曲线包括、和三条曲线。
9、离心泵特性曲线是在一定下，用常温为介质，通过实验测定得到的。
10、离心通风机的全风压是指与之和，其单位为。
11、若离心泵入口真空表读数为700mmHg，当地大气压为101.33kPa，则输送上42℃水时（饱和蒸汽压为8.2kPa）泵内发生汽蚀现象。
12、若被输送的流体的粘度增高，则离心泵的压头、流量、效率、轴功率。
13、离心泵通常采用调节流量；往复泵采用调节流量。
14、离心泵允许汽蚀余量定义式为。
15、离心泵在一管路系统中工作，管路要求流量为Q e，阀门全开时管路所需压头为H e，而与相对应的泵所提供的压头为H m，则阀门关小压头损失百分数为％。
16、离心通风机的特性曲线包括、、和四条曲线。
17、往复泵的往复次数增加时，流量，扬程。
18、齿轮泵的特点是_，适宜于输送液体，而不宜于输送。
化工基础课后习题答案-第二章
第二章 流体流动与输送1、一个工程大气压是 9.81⋅104Pa ，一个工程大气压相当于多少毫米汞柱？相当于多少 米水柱？相当于密度为 850kg ⊕ m 3的液体多少米液柱？解：已知：〉Hg = 13600 kg ⊕ m 3〉 3H 2O = 1000 kg ⊕ m〉料 = 850 kg ⊕ m 3求：h Hg 、 h H 2O 、h 料〉 = 9.81⋅104Pa 因；P = 〉Hg ⊕ g ⊕ h Hg = 〉 ⊕ g ⊕h H 2O = 〉料 ⊕ g ⊕ h 料PH 2O ⋅ 4 所以：h Hg =〉 ⊕g= 9.81 10 ⋅ = 0.735mHg = 735mmHg Hg13600 9.81⋅4 h = P = 9.81 10 = 10.0mH OH 2O 〉 ⊕ ⋅ 2 H 2Og 1000 9.81⋅ 4h 料 = P = 9.81 10 = 11.8m 液柱〉 ⊕g⋅ 料 850 9.812、一个物理大气压是 760 毫米汞柱，问其相当于多少 Pa ？相当于多少米水柱？ 解：因P = 〉Hg ⊕ g ⊕ h Hg = 〉H 2O ⊕ g ⊕ 〉 ⊕h h H 2O⋅所以： h H 2O = -13Hg Hg 〉 = -1313600 0.760 = 10.33mH 2OH O-131000 2P = h Hg ⊕ 〉Hg ⊕ g = 13600 ⋅ 0.760 ⋅ 9.81 = 1.013 ⋅ 105Pa3、在附图所示的气柜内盛有密度为0.80kg ⊕ m 3的气体，气柜与开口U 形管压差计相连， 指示液水银面的读数R 为 0.4m ，开口支管水银面上灌有一段高度R 2为 0.01m 的清水。
左侧水 银面与侧压口中心 线垂 直距离，试求测压口中心截面 处的绝对压强。
（当地大气压m强为 3，水银密度解：设大气因1.01 Pm33PP mn武汉大学取水的密度〉H2O = 1000kg ⊕P A = Pa + R2 〉H2O g + R〉Hg g h〉气g （3）= 1.0133 ⋅ 105 + 0.01 ⋅ 1000 ⋅ 9.81 + 0.4 ⋅ 13600 ⋅ 9.81 0.76 ⋅ 0.8 ⋅ 9.81= 154788.5PaH 1.55 ⋅ 105Pa由于〉气 < 〉Hg 及〉气 < 〉H 2O ，且R 2值很小，故在工程计算中往往略去式（3）中R 2 〉H 2O g及h 〉气g 两项，即将式（3）简化为：P A = Pa + R 〉Hg g= 1.0133 ⋅ 105+ 0.4 ⋅ 13600 ⋅ 9.81= 154696.4 H 1.55 ⋅ 105Pa4、用 U 形管压力计测容器内的压力（如附图）。
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第二章流体流动与输送习题1．燃烧重油所得的燃烧气，经分析测知其中含8.5%CO2，7.5%O2，76%N2，8%H2O（体积%）。
试求温度为500℃、压强为101.33×103Pa时，该混合气体的密度。
2．在大气压为101.33×103Pa的地区，某真空蒸馏塔塔顶真空表读数为9.84×104Pa。
若在大气压为8.73×104Pa的地区使塔内绝对压强维持相同的数值，则真空表读数应为多少？3．敞口容器底部有一层深0.52m的水，其上部为深3.46m的油。
求器底的压强，以Pa 表示。
此压强是绝对压强还是表压强？水的密度为1000kg/m3，油的密度为916 kg/m3。
4．为测量腐蚀性液体贮槽内的存液量，采用图1-7所示的装置。
控制调节阀使压缩空气缓慢地鼓泡通过观察瓶进入贮槽。
今测得U型压差计读数R=130mmHg，通气管距贮槽底部h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980 kg/m3。
试求贮槽内液体的储存量为多少吨？5．一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880 kg/m3。
液面距槽底9m，槽底侧面有一直径为500mm的人孔，其中心距槽底600mm，人孔覆以孔盖，试求：（1）人孔盖共受多少静止力，以N表示；（2）槽底面所受的压强是多少？6．为了放大所测气体压差的读数，采用如图所示的斜管式压差计，一臂垂直，一臂与水平成20°角。
若U形管内装密度为804 kg/m3的95%乙醇溶液，求读数R为29mm时的压强差。
7．用双液体U型压差计测定两点间空气的压差，测得R=320mm。
由于两侧的小室不够大，致使小室内两液面产生4mm的位差。
试求实际的压差为多少Pa。
若计算时忽略两小室内的液面的位差，会产生多少的误差？两液体密度值见图。
8．为了排除煤气管中的少量积水，用如图所示的水封设备，水由煤气管路上的垂直支管排出，已知煤气压强为1×105Pa(绝对压强)。
问水封管插入液面下的深度h应为若干？当地大气压强p a =9.8×104Pa ，水的密度ρ=1000 kg/m 3。
9．如图示某精馏塔的回流装置中，由塔顶蒸出的蒸气经冷凝器冷凝，部分冷凝液将流回塔内。
已知冷凝器内压强p 1=1.04×105Pa （绝压），塔顶蒸气压强p 2=1.08×105Pa （绝压），为使冷凝器中液体能顺利地流回塔内，问冷凝器液面至少要比回流液入塔处高出多少？冷凝液密度为810 kg/m 3。
10．为测量气罐中的压强p B ，采用如图所示的双液杯式微差压计。
两杯中放有密度为ρ1的液体，U 形管下部指示液密度为ρ2。
管与杯的直径之比d/D 。
试证：()22112Dd hg hg p p a B ρρρ---= 11．列管换热器的管束由121根φ25×2.5mm 的钢管组成，空气以9m/s 的速度在列管内流动。
空气在管内的平均温度为50℃，压强为196×103Pa （表压），当地大气压为98.7×103Pa 。
试求：（1）空气的质量流量；（2）操作条件下空气的体积流量；（3）将（2）的计算结果换算为标准状态下空气的体积流量。
注：φ25×2.5mm钢管外径为25mm，壁厚为2.5mm，内径为20mm。
12．高位槽内的水面高于地面8m，水从φ108×4mm的管路中流出，管路出口高于地面2m。
在本题中，水流经系统的能量损失可按h f=6.5u2计算，其中u为水在管内的流速，试计算：（1）A－A截面处水的流速；（2）出口水的流量，以m3/h计。
13．在图示装置中，水管直径为φ57×3.5mm。
当阀门全闭时，压力表读数为3.04×104Pa。
当阀门开启后，压力表读数降至2.03×104Pa，设总压头损失为0.5m。
求水的流量为若干m3/h？水密度ρ=1000kg/m3。
14．某鼓风机吸入管直径为200mm，在喇叭形进口处测得U型压差计读数R=25mm，指示液为水。
若不计阻力损失，空气的密度为1.2kg/m3，试求管路内空气的流量。
15．用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。
各部分相对位置如图所示。
管路的直径均为φ76×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表读数为24.66×103Pa，水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的阻力损失可分别按h f1=2u2与h f2=10u2计算。
式中u为吸入管或排出管的流速。
排出管与喷头连接处的压强为98.07×103Pa（表压）。
试求泵的有效功率。
16．图示为30℃的水由高位槽流经直径不等的两段管路。
上部细管直径为20mm，下部粗管直径为36mm。
不计所有阻力损失，管路中何处压强最低？该处的水是否会发生汽化现象？17．图示一冷冻盐水的循环系统。
盐水的循环量为45 m3/h，管径相同。
流体流经管路的压头损失自A至B的一段为9m，自B至A的一段为12m。
盐水的密度为1100 kg/m3，试求：（1）泵的功率，设其效率为0.65；（2）若A的压力表读数为14.7×104Pa，则B处的压力表读数应为多少Pa？18．在水平管路中，水的流量为2.5l/s，已知管内径d1=5cm，d2=2.5cm及h1=1m，若忽略能量损失，问连接于该管收缩面上的水管，可将水自容器内吸上高度h2为多少？水密度ρ=1000 kg/m3。
19．密度850 kg/m3的料液从高位槽送入塔中，如图所示。
高位槽液面维持恒定。
塔内表压为9.807×103Pa，进料量为5m3/h。
进料管为φ38×2.5mm的钢管，管内流动的阻力损失为30J/kg。
问高位槽内液面应比塔的进料口高出多少？20．有一输水系统如图所示。
输水管径为φ57×3.5mm。
已知管内的阻力损失按h f=45×u2/2计算，式中u为管内流速。
求水的流量为多少m3/s？欲使水量增加20%，应将水槽的水面升高多少？21．水以3.77×10－3m3/s的流量流经一扩大管段。
细管直径d=40mm，粗管直径D=80mm，倒U型压差计中水位差R=170mm，求水流经该扩大管段的阻力损失h f，以mH2O表示。
22．贮槽内径D为2m，槽底与内径d0为32mm的钢管相连，如图所示。
槽内无液体补充，液面高度h1=2m。
管内的流动阻力损失按h f=20u2计算。
式中u为管内液体流速。
试求当槽内液面下降1m所需的时间。
23．90℃的水流入内径为20mm的管内，欲使流动呈层流状态，水的流速不可超过哪一数值？若管内流动的是90℃的空气，则这一数值又为多少？24．由实验得知，单个球形颗粒在流体中的沉降速度u i与以下诸量有关：颗粒直径d；流体密度ρ与粘度μ，颗粒与流体的密度差ρa－ρ；重力加速度g。
试通过因次分析方法导出颗粒沉降速度的无因次函数式。
25．用φ168×9mm的钢管输送原油，管线总长100km，油量为60000kg/h，油管最大抗压能力为1.57×107Pa。
已知50℃时油的密度为890kg/m3，油的粘度为0.181Pa·s。
假定输油管水平放置，其局部阻力忽略不计，试问为完成上述输送任务，中途需几个加压站？所谓油管最大抗压能力系指管内输送的流体压强不能大于此值，否则管子损坏。
26．每小时将2×104kg的溶液用泵从反应器输送到高位槽（见图）。
反应器液面上方保持26.7×103Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压。
管路为φ76×4mm钢管，总长50m，管线上有两个全开的闸阀，一个孔板流量计（ζ=4）、五个标准弯头。
反应器内液面与管出口的距离为15m。
若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。
溶液ρ=1073 kg/m3，μ=6.3×10－4Pa·s，ε=0.3mm。
27．用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送到敞口高位槽。
输送流量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3mm无缝钢管。
酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，在压送过程中设位差不变。
管路总长20m，设有一个闸阀（全开），8个标准90°弯头。
求压缩空气所需的压强为多少（表压）？硫酸ρ为1830kg/m3，μ为0.012Pa·s，钢管的ε为0.3mm。
28．粘度为0.03 Pa·s、密度为900 kg/m3的液体自容器A流过内径40mm的管路进入容器B。
两容器均为敞口，液面视作不变。
管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m （均包括局部阻力的当量长度）。
当阀全关时，阀前、后的压力表读数分别为8.82×104Pa 和4.41×104Pa。
现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。
试求：（1）管路的流量；（2）阀前、阀后压力表的读数有何变化？29．如图所示，某输油管路未装流量计，但在A、B两点的压力表读数分别为p A=1.47×106Pa，p B=1.43×106Pa。
试估计管路中油的流量。
已知管路尺寸为φ89×4mm的无缝钢管。
A、B两点间的长度为40m，有6个90°弯头，油的密度为820 kg/m3，粘度为0.121 Pa·s。
30．欲将5000kg/h的煤气输送100km，管内径为300mm，管路末端压强为14.7×104Pa （绝压），试求管路起点需要多大的压强？设整个管路中煤气的温度为20℃，λ为0.016，标准状态下煤气的密度为0.85kg/m3。
31.一酸贮槽通过管路向其下方的反应器送酸，槽内液面在管出口以上2.5m。
管路由φ38×2.5mm无缝钢管组成，全长（包括管件的当量长度）为25m。
由于使用已久，粗糙度应取为0.15mm。
贮槽及反应器均为大气压。
求每分钟可送酸多少m3？酸的密度ρ=1650 kg/m3，粘度μ=0.012Pa·s。
（提示：用试差法时可先设λ=0.04）。
32．水位恒定的高位槽从C、D两支管同时放水。
AB段管长6m，内径41mm。
BC段长15m，内径25mm。
BD长24m，内径25mm。
上述管长均包括阀门及其它局部阻力的当量长度，但不包括出口动能项，分支点B的能量损失可忽略。
试求：（1）D、C两支管的流量及水槽的总排水量；（2）当D阀关闭，求水槽由C支管流出的水量。
设全部管路的摩擦系数λ均可取0.03，且不变化，出口损失应另行考虑。
33．用内径为300mm的钢管输送20℃的水，为了测量管内水的流量，采用了如图所示的安排。
在2m长的一段主管路上并联了一根直径为φ60×3.5mm的支管，其总长与所有局部阻力的当量长度之和为10m。