《化工基础》复习资料

化工基础计算大题

１、如图所示,某泵的吸水管,内径为２00 ｍｍ，管下端浸入水池２ ｍ,管口底阀阻力2

102u ,在吸入管距水面3 ｍ处装有真空表，读数为300 ｍmHg,从A 到B 点阻力损失为2

1012

u 。

试求:(1）吸水管内水的流量。（2)吸水管入口处A 点压强。 解：（1）由截面1—1→3-3列柏努利方程 ∑-+++

⋅∆=3132

320f h p

u g z ρ

∵3=∆z ｍ，()45310410013.1760/300⨯=⨯⨯-=p Pa ，

22

23

105.52

101210u u u h

f =+=∑-

∴24205.51000/1042

8.930u u +⨯-+⨯= 解得：u = 1。３8 m/s

m3/h 156360038.12.0785.04

22=⨯⨯⨯==

u d Q π

(2）由1－2列柏努利方程

fA A

h p u g z ++=ρ

221

2238.151000

38.15.08.92⨯++

⨯=⨯A

p 解得:8.9125=A p Ｐa

2、用泵将碱液槽中碱液抽往吸收塔顶,经喷头喷出作吸收剂用,碱液池中碱液深度为1。5 m ，池底至塔顶喷头口的垂直距离为16 m （如图所示）。系统中管路内径为５3 mm ，考虑管路中管件的局部阻力，管路总当量长度为19。6 m ，摩擦系数为0。０１９4.碱液在喷头口前的静压强按压力表

指示为0．3 kgf·c ｍ-２

(表压），碱液密度为1100 kg·m —3。

计划送流体的量为２5 t·h —１

。若泵的效率为5５％,试求泵所需的功率？ 解法见P14例题.

3、水泵从低位槽抽水至高位槽，上水管出口和低位槽水面距离３4。5 ｍ，排水量3０ m 3·h －

1，管为Φ１02×3 mm ，泵的效率为6５％,水管阻力为5 m 水柱，求泵的轴功率，ρ水 = １000 kg·m -3。 解:取低位槽水面1—1截面，上水管出口为２—2截面。

152.1096

.0785.03600302

2=⨯⨯=

u m·s -1 列柏努利方程:

57.3958

.92152.15.3422

22=+⨯+=++=f e H g u z H m

9.465

.036008

.910003057.39=⨯⨯⨯⨯=

==

η

ηg

q H N N m e e

ｋW

4、计算水流过Φ24×１．5 ｍm 的铜管,求因摩擦而引起的压头损失（分别以Ｐa 和米水柱表示）。管

长10 m ，流速1.5 m·ｓ-１

,已知λ = 0。024，ρ水 = 1０0０ kg·m —3。 解：d = 0.021 m,

42

103.125.11000021.010024.0⨯=⨯⨯⨯=∆p Ｐａ

31.1=∆=g

p H f ρm

5、泵将冷水打入塔顶，由水面至泵入口管长10ｍ，在吸入管路中有一个9０°弯头,一个吸滤筐和底阀；从泵出口到塔顶喷嘴的管长36ｍ,整个管路为Φ108×4的钢管，,管路中有２个９0°弯头，一个闸门阀。已知9０°弯头的当量长度为40ｄ，闸门阀的当量长度为15d ，泵的吸滤筐及底阀的局部阻力系数为ξ = 7，其中ｄ为管子的内径。摩擦阻力系数为0.０2５,塔顶喷嘴的阻力Δp = 9.81

kPa 。若流量为5０ ｍ3·ｈ-１

，试求管路中的直管阻力损失压头，局部阻力损失压头和总损失压头。

（２0℃时，水的密度为1００0kg·m －3

)

解：由题意知：直管总长l = １0+36 ＝ 46 ｍ;

3个90°弯头的当量长度l e １ = 3×40d ＝ 3×４0×０。1 ＝ 12 ｍ； 1个闸门阀的当量长度l ｅ２ = 1×15d = １×15×0。1 = 1。5 m ； 泵的吸滤筐及底阀的局部阻力系数取ξ = 7; 塔顶喷嘴的阻力Δp = 9．81 kPa; 摩擦阻力系数λ = 0。025;

管路中流速为：12

50

w 1.77m s 36000.785(0.1)

-==⨯⨯ （1）、直管阻力损失压头

22

f1l w 461.77h 0.0251.84m d 2g 0.129.81

λ==⨯⨯=⨯

（2)、局部阻力损失压头

2e1e2f22l l w p h ()d 2g g

12+1.51.779810(0.0257)0.129.8110009.81

2.68m

λζρ+∆=++

=⨯+⨯+

⨯⨯=∑

（3）、总损失压头

f

h

∑=h ｆ1＋h ｆ２＝1．８４+2。68＝4．５２m

6、用泵将冷水打入塔顶,已知水池水面比地面低２ m;整个管路为Φ108×4的钢管,喷嘴距地面高２4 ｍ，管路中总损失压头为４。５ m 。塔顶

表压强为6.87 kP ａ；试求流量要求为50 m 3·h -１

所需泵的压头及泵的

功率。(已知水温为20℃时，ρ ＝ １０00 k ｇ·m －

3)

解:选取地面为基准面，水池水面为１—1截面，塔顶喷嘴为２-2截面，列

伯努利方程式:

∑+++=+++f e h g

w g p z H g w g p z 222

2

222111ρρ

已知式中z 1 = -２ m ，z 2 = 24 ｍ；两截面均取表压强,则p １ = ０，ｐ２ ＝ ６。87 kPa;以水池

水面远大于Φ1０8×4管截面，故w 1 ≈ ０,管路中的流速即为塔顶喷嘴流速

77

.11.0785.03600502

2=⨯⨯=

w m·s -1

∴ ∑+-+-+-=f e h g

w w g p p z z H 2)(2

12

21212ρ

()4.315.481

.9277.181.9100068702242

=+⨯+⨯++=m

泵的功率 N = 3e v 50

H q g 31.40109.814278w 3600

ρ=⨯⨯⨯=

7、２0℃的水以8 m 3·h -1的流量流过套管间的环形通道,外套管为Φ7５×3.5管，内管为Φ48×3。5管，

试判断水在环形管内的流动类型。（20℃水：μ = 1．0０5×１0-3 Pa·s ，ρ = 100０ ｋg·ｍ-３

) 解:外套管内径为ｄ1 = 75－2×3。５ = 68 mm ；内管外径为d 2 ＝ 48 m ｍ

水在套管环隙的流速为

ﻩ w =122V 8

=

1.22A 3600(0.0680.048)

4m s π-=⨯⨯-

其当量直径为：

d e =

22

1212124()

4

0.0680.0480.020()

d d d d m d d π

π⨯

-=-=-=+

计算雷诺准数值判断流动类型 43

1043.210

005.1100022.102.0Re ⨯=⨯⨯⨯==-μρw d e 此时Re 〉1000０，故水在套管环隙流动的类型为稳态湍流。

8、用泵将贮槽里的碱液打入吸收塔顶作为吸收剂，贮槽中碱液深度为1.5 m ，贮槽底至塔顶液体出口垂直距离为1６ ｍ;系统中管路内径为53 ｍm,碱液在塔顶出口处的表压强为２９。4 kPa ，碱液

的密度为１1０0 ｋg·ｍ－

3，如果碱液输送系统内损失压头为3 m,试计算输液量为2５ t·h —1时所需泵的压头为多少?若泵的效率为55%,求用多大的电机？

解：选取贮槽底地面为基准面,选取碱贮槽碱液面为1—1截面，塔

顶碱液出口为２－２截面,列两截面能量衡算方程式并移项,整理为：

()∑+-+-+-=f e h g

w w g p p Z Z H 22

12

21212ρ

已知：Z 1 = １.5m ，Z 2 ＝ 16m ，ρ = 1100 kg·m －３

若都以表压强表示，则p １＝0，p 2 – p 1 ＝ ２9。4 kPa

碱液贮槽液面下降的速度w 1比泵出口管内碱液的流速w 2小得多，取w 2 ≈ 0；塔顶碱液出口流速为