化工原理习题——第二章
第二章化工原理习题
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 = 0.1mA=(π/4)d 2 = 3.14×(1/4)×0.12 = 0.785×10-2 m l+Σl e =100m q v = 56.5m 3/h∴u = q/A = 56.5/(3600×0.785×10-2) = 2m/sμ = 1cp = 10-3 Pa ·S ρ=1000 kg.m -3, λ = 0.024 ⑴ ∵ Re = du ρ/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： Z 1 +(u 12/2g)+(p 1/ρg)+H =Z 2+(u 22/2g)+(p 2/ρg)+ΣHf∵Z 1=0, u 1=0, p = 0 (表压), Z 2=18m, u 2=0 p 2/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 = 47.9mNe = Hq v ρg = 47.9×1000×9.81×56.5/3600 = 7.4kw2. 采用IS80-65-125水泵从一敞口水槽输送60℃热水。
化工原理第二章习题及答案
化工原理第二章习题及答案1. 有一气缸，内径为100mm，在一个压力器中充入25升压缩空气（压力为2.5MPa），用这个压缩空气推动空气缸推出500mm，求气缸推力和机械效率。
解答：气缸推力的计算公式为：F=P*A 其中，P为气缸内气压力，A为气缸有效面积。
首先，需要根据气缸内径计算出气缸有效面积。
气缸有效面积的计算公式为：A=π*(D^2 - d^2)/4 其中，D为气缸外径，d为气缸内径。
根据气缸内径100mm可得：D=100mm+（2×5mm）=110mm由此可得气缸有效面积：A=π*(1102-1002)/4=0.00813m^2因此，气缸推力为：F=2.5×0.00813=0.02033MN其次，需要根据机械原理计算气缸的机械效率。
气缸的机械效率为：η=F_load/F_in 其中，F_load为气缸的推力，F_in为压缩空气所做的功。
压缩空气所做的功为：W=P_1V_1ln(P_2/P_1) 其中，P_1为压缩前的气压，V_1为压缩前的容积，P_2为压缩后的气压。
压缩空气所做的功为：W=2.5×25×10^-3×ln(0.1/2.5)=-0.621J因此，气缸的机械效率为：η=0.02033/(-0.621)= -0.0327答案：气缸推力为0.02033MN，机械效率为-0.0327。
2. 在一艘船上，柴油机每小时消耗燃油1000升，每升燃油能释放38000J的热量，求柴油机的功率。
解答：柴油机的功率可以通过燃烧的热量和时间来计算。
柴油机的功率公式为：P=W/t=Q/t 其中，W为做功的量，t为做功的时间，Q为燃料燃烧所释放的热量。
柴油机燃料燃烧释放的热量为：Q=m_fuel * Q_fuel 其中，m_fuel为燃料质量，Q_fuel为燃料单位质量的燃烧热量。
每小时柴油机消耗的燃油量为：m_fuel = 1000kg/小时每升燃油能释放的热量为：Q_fuel = 38000J/升因此，柴油机燃料燃烧释放的热量为：Q = 1000 × 38000=3.8×10^7J/小时假设柴油机每小时工作3600秒，则计算柴油机的功率为：P = Q/t =3.8×10^7/3600 ≈ 10556W答案：柴油机的功率约为10556W。
化工原理第二章流体输送设备
化工原理-第二章-流体输送设备一、选择题1、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（）。
AA. 气缚现象；B. 汽蚀现象；C. 汽化现象；D. 气浮现象。
2、离心泵最常用的调节方法是（）。
BA. 改变吸入管路中阀门开度；B. 改变压出管路中阀门的开度；C. 安置回流支路，改变循环量的大小；D. 车削离心泵的叶轮。
3、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的（）。
BA. 包括内能在内的总能量；B. 机械能；C. 压能；D. 位能（即实际的升扬高度）。
4、离心泵的扬程是（）。
DA. 实际的升扬高度；B. 泵的吸液高度；C. 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值。
5、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因（）。
CA. 水温太高；B. 真空计坏了；C. 吸入管路堵塞；D. 排出管路堵塞。
6、为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低压力（）输送温度下液体的饱和蒸汽压。
AA. 大于；B. 小于；C. 等于。
7、流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（）。
A；CA. 出口阀B. 进口阀C. 旁路阀8、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。
输送大流量，低粘度的液体应采用（）。
C；AA. 离心泵；B. 往复泵；C. 齿轮泵。
9、1m3气体经风机所获得能量，称为（）。
AA. 全风压；B. 静风压；C. 扬程。
10、往复泵在启动之前，必须将出口阀（）。
AA. 打开；B. 关闭；C. 半开。
11、用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。
CA. 发生了气缚现象；B. 泵特性曲线变了；C. 管路特性曲线变了。
12、离心泵启动前____ ，是为了防止气缚现象发生。
DA 灌水；B 放气；C 灌油；D 灌泵。
13、离心泵装置中____ 的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。
化工原理 第二版 答案
第二章 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0.4m ，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 =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80kPa ，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。
贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5 m ，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1 m 和4 m 。
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：要核算此泵是否合用，应根据题给条件计算在输送任务下管路所需压头,e e H Q 的值，然后与泵能提供的压头数值比较。
化工原理第二章 泵习 题
二流体输送机械离心泵的性能、结构、原理2.1 回答下列问题(1)简述离心泵与正位移泵两类输送机械的送液原理;(2)简述叶轮、平衡孔、泵壳及密封圈的作用.离心泵的性能参数2.2 用水测定离心泵性能实验中,当流量为26[m3/h]时, 泵出口压强表读数为1.55 [kgf/cm2],泵入口处真空表读数为185mmHg,轴功率为2.45KW,转速为2900r.p.m。
真空表与压强表两测压口间的垂直距离为0.4m,泵的进出口管径相等，两测压口间管路的阻力可忽略不计，试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能参数。
2.3 今有一台3B19A的水泵,流量39.6[m3/h],扬程15m,轴功率2.02kw,配用电机3KW,电机转速2900[转/分],效率0.8。
今欲在下列情况下使用是否可以,如不可以时采用什么具体措施才能满足要求.(用计算结果说明)(1).输送密度为1800[Kg/m3]的溶液,所需流量为38[m3/h],扬程为15m。
(2).输送密度为800[Kg/m3]的油品,所需流量为50[m3/h],扬程为25m。
离心泵的安装高度、气蚀判断2.4 在海拔1000m的高原上(大气压为9.16m水柱),使用一台允许吸上真空度为6.5m 的离心泵,已知该泵吸入管路中的全部阻力与速度头之和为3m水柱,今拟将该泵安装于水面之上3m处,问此泵能否正常操作?夏季水温为20℃。
2.5 某厂拟用65y-60B型油泵由贮槽向另一设备内输送密度为800[kg/m3]的油品,流量为15[m3/h],贮槽内为常压,设备内表压为1.8[kgf/cm2],泵升扬高度为5m,吸入管和排出管路的全部阻力损失分为1m和4m。
油品的饱和蒸气压为600[mmHg](1)核算该泵是否适用?(2)若油泵入口位于贮槽液面以下1.2m处,问此泵能否正常操作?2.6 工厂中有一台正在运行的水泵,进口处真空表指示为294[mmHg], 因某种原因该泵突然出现故障需大修。
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。
化工原理 习题解答
第二章流体输送机械一.填空题1. 离心泵的基本结构包括如下三部分：______，_____，_______。
泵壳；叶轮；轴封装置。
2. 离心泵的主要参数有：______，______，______，________。
***答案*** 流量；扬程；功率；效率。
3. 离心泵的特性曲线有：_______________，__________，_____________。
***答案*** 压头H---流量q曲线；功率P---流量q曲线；效率η--流量q曲线。
4. 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--Q.5. 调节离心泵流量的方法有：____________，____________，_______________。
***答案*** 改变管路特性曲线；改变泵的特性；离心泵的串并联6. 液体输送设备有：_________，________，__________，__________，________。
***答案*** 离心泵；往复泵；齿轮泵；螺杆泵；旋涡泵等。
7. 气体输送设备有：________，_________，___________。
***答案*** 通风机；鼓风机；压缩机8. 离心泵标牌上写上P e－q e表示＿＿＿＿，η－q e＿＿＿＿，He－Qe表示＿＿＿＿。
***答案*** 功率曲线，效率曲线，扬程曲线。
9. 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。
10. 离心泵的流量调节阀安装在离心泵＿＿＿管路上，关小出口阀门后，真空表的读数＿＿＿＿，压力表的读数＿＿＿。
***答案*** 出口减小增大11. 离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿＿＿现象。
***答案*** 气蚀12. 离心泵的扬程含义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
化工原理第二章习题及答案
第二章流体输送机械一、名词解释（每题2分）1、泵流量泵单位时间输送液体体积量2、压头流体输送设备为单位重量流体所提供的能量3、效率有效功率与轴功率的比值4、轴功率电机为泵轴所提供的功率5、理论压头具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量6、气缚现象因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象7、离心泵特性曲线在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线8、最佳工作点效率最高时所对应的工作点9、气蚀现象泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体10、安装高度泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离11、允许吸上真空度泵吸入口允许的最低真空度12、气蚀余量泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值13、泵的工作点管路特性曲线与泵的特性曲线的交点14、风压风机为单位体积的流体所提供的能量15、风量风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计二、单选择题（每题2分）1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（）Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A2、以下不是离心式通风机的性能参数( )Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B3、往复泵适用于( )Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合Ｂ介质腐蚀性特别强的场合Ｃ流量较小，扬程较高的场合Ｄ投资较小的场合 C4、离心通风机的全风压等于( )Ａ静风压加通风机出口的动压Ｂ离心通风机出口与进口间的压差Ｃ离心通风机出口的压力Ｄ动风压加静风压 D5、以下型号的泵不是水泵( )ＡＢ型ＢＤ型ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀( )Ａ只能安在进口管路上Ｂ只能安在出口管路上Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( )Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度）B8、流体经过泵后，压力增大∆p N/m2，则单位重量流体压能的增加为( )A ∆pB ∆p/ρC ∆p/ρgD ∆p/2g C9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( )A 泵壳和叶轮B 叶轮C 泵壳D 叶轮和导轮 C10、离心泵停车时要( )Ａ先关出口阀后断电Ｂ先断电后关出口阀Ｃ先关出口阀先断电均可Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是( )A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2OB 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2OC 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2OD 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关( )Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度Ｃ流量Ｄ泵的吸入管路的长度 D13、如以∆h,允表示汽蚀余量时，p1,允表示泵入口处允许的最低压力，p v为操作温度下液体的饱和蒸汽压，u1为泵进口处的液速，则( )A p1,允= p v + ∆h,允B p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允－u12/2gC p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允D p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允＋u12/2g B14、以下种类的泵具有自吸能力( )Ａ往复泵Ｂ齿轮泵与漩涡泵Ｃ离心泵Ｄ旋转泵与漩涡泵 A15、如图示，列1--1与2--2截面的伯努利方程，为：H e＝∆z＋∆p/ρg＋∆(u2/2g)＋∑H f,1-2，则∆h f,1-2为( )A 泵的容积损失，水力损失及机械损失之和B 泵的容积损失与水力损失之和C 泵的水力损失D 测压点1至泵进口，以及泵出口至测压点2间的阻力损失D16、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )Ａ气缚现象Ｂ汽蚀现象Ｃ汽化现象Ｄ气浮现象A17、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( )Ａ水温太高Ｂ真空计坏了Ｃ吸入管路堵塞Ｄ排出管路堵塞C18、由阀门全开的条件算出在要求流量为V时所需扬程为H e/。
化工原理 第二版 答案
第二章 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0.4m ，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 =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80kPa ，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。
贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5 m ，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1 m 和4 m 。
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：要核算此泵是否合用，应根据题给条件计算在输送任务下管路所需压头,e e H Q 的值，然后与泵能提供的压头数值比较。
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)。
化工原理答案第二章 流体输送机械
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/m i n 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。
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：习题(第二章)
泵在运转时的轴功率KW; (3) 若将该输送系统的高位槽改为密闭容器,其内水
面上方的压强为0.5Kgf/cm2(表压),其它条件均不 变,试分析此情况下的输水量与泵的轴功率将如 何变化(不必计算,用公式与特性曲线图示说明)?
返回
二 （例题）用泵将敞口水池中70℃热水（热水密度ρ=978kg/m3，
饱和蒸汽压Pv=31164Pa）送到敞口容器中。已知输水管路内径为 50mm，水的流速为1.5m/s，泵的吸入管路和排出管路中流动阻力分 别为9.81kPa和39kPa。水管排出口比热水池液面高5m。试选用合适 的离心泵并确定泵的安装高度。该地区的大气压为90.66kPa。试求： （1）从下面附表中选出最合适的离心泵；
返回
3m 返回
允许吸上 转数/（转 真空度/m /分）
8.0
2900
7.3
2900
7.6
2900
返回
三（作业）某型号的离心泵,在一定的转速下，在输送范围内，其 压头和流量的关系可用H=18－6×105Q2 (H单位为m，Q单位为 m3/s)来表示。用该泵从贮槽将水送至高位槽，如附图所示。两槽 均为敞口，且水面维持恒定.管路系统的总长为20m (包括所有局 部阻力的当量长度)，管径为Φ46×3mm，平均摩擦系数可取为 0.02，其余已知条件见本题附图，试计算:
5m
4.8m
压力表
h R
返回
五 用离心泵向水洗塔送水,在泵出口阀全开时,管路特性曲 线方程为:He =20 +1.1×105 Qe2 式中: Qe------管路中的 流量,m3/s, 在Q=0.013 m3/s流量下,泵提供的压头为45m, 为适应泵的特性,将泵出口阀关小以增加管路阻力.试求: 因增加阻力而多消耗的功率,并写出关小阀门后管路的 特性曲线方程.
化工原理王晓红版习题答案第二章
1 .锅炉钢板壁厚61 = 20mm ,其导热系数儿=46.5W/〔m K 〕0假设粘附在锅炉内壁上的水垢层厚度为62=1mm ,其导热系数％ =1.162W/〔m .K 〕.锅炉钢板 外外表温度为t 1 =523K ,水垢内外表温度为t 3 =473K ,求锅炉每平方米外表积的传热速率,并求钢板内外表的温度t 2.〔原题1〕 解：该题为圆筒壁的热传导问题,如果设锅炉的半径为r ,那么r 1=r + 0.02, r 2 = r ,「3 = r —0.001 ,根据题意,可以得到「1球「2%「3 ,所以S m1也S m2,iS mi1 1S m1=523 - 3.874 0.002=506.3(K)46.52 .在一小60x3.5mm 的钢管外包有两层绝热材料,里层为 40mm 的氧化镁粉,平均导热系数 九= 0.07W/〔m 』C 〕；外层为 20mm 的石棉层,平均导热系数 九=0.15W/〔m 」C 〕.现用热电偶测得管内壁温度为500C ,最外层外表温度为80 Co 钢管的平均导热系数 九=45W/〔m 〕,试求每米管长的热损失及两层 保温层界面的温度.〔原题2〕由圆筒壁的导热速率方程:t 1-t n 1b i ■i S mi其中,t 产523K , t 3-473K , -1=46.5W/ m K , 2 =1.162W/ m K , b 1 0.02m ,b 2= 0.001m, S m1 上 S m2 =St 1 -t3523 -473 b 1 .匹 0.02 0.001 ■1 -246.5 1.162W/m 2 = 3.874W/m 2根据圆筒壁的导热速率方程：Q =b ibi qb i可以得到：t 2 =t i -q解：根据圆筒壁的热传导传热速率计算公式：式中：t i =500C , t 4=80 C , r i =60/2-3.5=26.5(mm) , r 2=60/2=30(mm),r 3=30+40=70(mm) , r 4=70+20=90(mm) , b i =3.5mm , b 2=40mm , b 3=30mm , 九=45W/( m -C), ；2=0.07W/( m C), a=0.15W/( m C).所以每米管长的热损失为：所以 t 3 = t 4 +Q x —b 3— = 80 +191.6 m ------------------ 20 ------------ =130.8 (C)L 2 管 3r m3 2 3.142 0.15 803 .有一列管式换热器,由38根4 25X 2.5mm 的无缝钢管组成,苯在管程流动, 由20c 加热到80C,苯的流量为10.2 kg/s,饱和蒸汽在壳程冷凝.试求：〔1〕 管壁对苯的对流传热系数？ 〔 2〕假设苯的流量提升一倍,对流传热系数将有何变 化？〔原题4〕解：〔1〕苯的定性温度 约出0=50 C,此状况下的物性为：2N=0.45mPa s, P=860kg/m 3, Cp =1.80kJ/〔kg 「C 〕,九=0.14W/〔m ,C 〕 根据公式：=0.023 —Re 0.8Pr 0.4d id i =0.020m,〔12〕苯的流量增加1倍后,4 .苯流过一套管换热器的环隙,自 20c 升高至80C,该换热器的内管规格为小19 mmx 2.5mm,外管规格为 小38 mmx 3 mm .苯的流量为 1800 kg/h,求苯 对内管壁的对流传热系数.t 1 -t4 b 〔b 2b 3'1 r m1- 2r m2' 3r m3二2 7tt 3 -t 4t>3,3r m3Re0.020 1.0 860 0.45 10“= 38222(湍流)解：苯的定性温度 20 80=50 C,此状况下的物性为:, 3N=0.45mPa .s, P=860kg/m , C p =1.80kJ/〔kg ,C 〕,九=0.14W/〔m ,C 〕 苯的流速为: 套管的当量直径为: 流体的雷诺数为:0.013 1.12 860 一出自、---------------- 3- = 27826 〔湍流〕0.45 10由此可得对流传热系数为: 与书上答案1794W/(m 2 ■℃路有不同.5 .常压下温度为120c 的甲烷以10 m/s 的平均速度在管壳式换热器的管间沿轴 向流动.离开换热器时甲烷温度为 30C,换热器外壳内径为190 mm,管束由 37根小19 mmx 2mm 的钢管组成,试求甲烷对管壁的对流传热系数.,.............. .....120 30…..............解：甲烷的平均温度=75C,此状况下的物性为2N=0.012mPa s, P=0.562kg/m 3 , Cp = 2.48kJ/〔kg C 〕,九=0.04W/〔m ,C 〕 列管换热器的当量直径为: 流体的雷诺数为:由此可得甲烷对管的对流传热系数为:6,温度为90c 的甲苯以1500kg/h 的流量通过蛇管而被冷却至 30C .蛇管的直c p =1.853kJ/〔kg C 〕,九=0.1238W/〔m - C 〕Re 二 d e u: 0.02547 10 0.562_ 30.012 10= 11928 〔湍流〕径为小57 mmx 3.5mm,弯曲半径为 、90 30解：甲苯的平均温度一^― =60C,0.6m,试求甲苯对蛇管的对流传热系数.此状况下的物性为:0 =0.3864mPa s , 8 = 831.8kg/m 3,流体的流速为：流体的雷诺数为：duP 0.05 0.255 831.8Re =——= --------------------- 3一= 27447 〔湍流〕」0.3864 10 多湍流时甲苯对直管的对流传热系数为：过渡流的校正系数：圆形弯管的校正系数为：甲苯对蛇管的对流传热系数为：77. 120C的饱和水蒸气在一根425M 2.5mm、长1m的管外冷凝,管外壁温度为80Co分别求该管垂直和水平放置时的蒸气冷凝传热系数.解：〔1〕当管垂直放置时,冷凝传热系数的计算方法取决于冷凝液在管外沿壁面向下流动时的流动型态.采用试差法,假定冷凝液为层流流动,那么：................. 120 80放膜温度为---------- 二100 C ,该温度下水的物性为R = 0.283mPa s ,2P=958.4kg/m3,九=0.683W/〔m、C〕冷凝温度为120C,此温度下水的相变始为：r =2205.2kJ/kg.所以可以计算根据此计算结果校核冷凝液膜的流动是否为层流.冷凝液膜流动雷诺数为：_ d°uP _ doG _ 〔4S/叼o km/S 〕4Q/〔r叼.〕4u垂直nd°l&Q /〔Ed.〕_ 4a垂直l「t e ■'■'■'■'J H代入相关数据后可以求得层流假定成立,以上计算有效.〔2〕当管水平放置时,直接用如下公式计算蒸汽冷凝传热系数:88.实验室内有一高为1m,宽为0.5m 的铸铁炉门,其外表温度为 600C ,室温 为20C .试计算每小时通过炉门辐射而散失的热量.如果在炉门前 50mm 处放置一块同等大小同样材料的平板作为隔热板,那么散热量为多少？如果将隔热板 更换为同等大小材料为已经氧化了的铝板,那么散热量有何变化？解：〔1〕不加隔热板时,铸铁炉门被四壁所包围,铸铁黑度为％ =0.78, Cu = &Co , 角系数Q N =1,根据〔2〕加隔热板后,辐射传热过程可以表示为：炉门 1 一隔热板3一墙壁2.炉门辐射散热量就是它对隔热板的辐射传热量〔1V 〕:炉门与隔热板相距很近,其辐射可以看作是在两极大的平面间进行,于是： C 12==C ——=5.669——=3.62,其角系数中央=1. 11_1,,一1 ；1；3 0.78 0.78隔热板对周围墙壁的辐射传热量〔3隹〕： 其中 C 3' = £3c o= 0.78 x 5.669 =4.42 ,我,=1.过程到达稳态时,Q 1J3 =Q 3工 将数据代入上述公式,可以得到 求出 T 3=718.39K = 443.24C所以热损失为：〔3〕如果将隔热板换为氧化的铝板,其黑度为 名3 =0.15,那么有可以仿照〔2〕的公式求取隔热板温度,然后计算热损失,也可以利用以下公式 直接求取：9 .现测定一传热面积为2m 2的列管式换热器的总传热系数 K 值.热水走管 程,测得其流量为1500kg/h,进口温度为80C,出口温度为50C ；冷水走壳程,测得进口温度为15C,出口温度为30C,逆流流动,试计算该换热器的K值 (原题6解：换热温差：热负荷为：所以换热器的总传热系数:1010.热气体在套管式换热器中用冷却水冷却,内管为 4 25x2.5m的钢管,冷水在管内湍流流动,对流传热系数为2000 W/(m2?K)0热气在套管环隙湍流流动, 对流传热系数为50 W/(m2?K).钢的导热系数为45.4 W/(m?K).试计算：(1) 管壁热阻占总阻力的百分数；(2)冷水流速提升一倍,那么总传热系数有何变化？(3)气体流速提升一倍,那么总传热系数有何变化？(原题8)解：(1)根据题意管壁热阻占总阻力的百分数：(2)冷水流速提升1倍后,管内的对流传热系数变为：总传热系数为：(3)气体流速提升1倍后,管外的对流传热系数变为：总传热系数为：1111 .实验测定管壳式换热器的总传热系数时,水在换热器的列管内作湍流流动, 管外为饱和水蒸汽冷凝.列管由直径为4 25x2.5mm的钢管组成.当水的流速为1m/s时,测得基于管外外表积的总传热系数K o为2115 W/( m2 C)；假设其它条件不变,而水的速度变为1.5m/s时,测得K o为2660 W/( m2：C).试求蒸汽冷凝传热系数.假设污垢热阻可以忽略不计.解：设水流速为1m/s时,叫用1M1.0表示,K用K1.0表示；速度为1.5m/s时,口i用%.5表示,K用K1.5表示.由总传热系数的计算式可以得至IJ:1 1 _ d o 1 1 1两式相减,可以得至IJ:K1.0 K15 d i .-1.0 1.5其中,K 1.0=2115 W/(m 2 -C ), K 1.5 =2660 W/( m 2：C ), d o=25mm,d i =20mm .根据流体在圆形直管内做湍流时的对流传热系数关系式,可以得到: 由以上两个式子可以求得2 c 2 c0t l .0 =3569 W/( m2-C), 0t l .5 =4936 W/( m 2 C)o,_ 一 11 de b de 1 一. 2根据——= ------- °+—-- +一,其中 K IO =2115 W/( m -C), d .=25mm,K 1.0 ：-1.O d i ■ d m :, o2 .d i =20mm, d m =22.5mm, b=2.5mm,烂45W/( m C), «1.0 =3569 W/( m C). 可以求得% =15900W/(m 2 C ]1212 .某套管式换热器用于机油和原油的换热.原油在套管环隙流动,进口温度为120C,出口温度上升到160C ；机油在内管流动,进口温度为 245C,出口 温度下降到175 Co(1)试分别计算并流和逆流时的平均温度差；(2)假设机油质量流量为0.5kg/s,比热为3kJ/ (kg?C),并流和逆流时的总 传热系数K 均为100 W/(m 2?K),求单位时间内传过相同热量分别所需要的传热 面积.(原题5)解：(1)逆流时： 并流时：(2)逆流时换热面积：并流时换热面积:1313.某列管换热器由多根小25X 2.5mm 的钢管组成,将流量为15吨/小时的苯由 20c 加热到55C,苯在管中流速为0.5m/s,加热剂为130c 的饱和水蒸气在管外 冷凝,其汽化潜热1-l 1.0-■ 1.5d i r 1 1 x 20r 1 1 、…2 =- ---------- - ------ =- ------------ - -------- 1 = 7.76父10 [ ( m d o <K 1.0 K 15 , 25 <2115 2660)・C)/ W]为2178kJ/kg,苯的比热C p=1.76kJ/(kg?K),密度p=858kg/m3, 粘度p=0.52M0-3Pa?s,导热系数入=0.148W/(m?K)热损失、管壁及污垢热阻均忽略不计,蒸汽冷凝的OF104W/(m2?K).试求：(1)水蒸气用量(kg/h); (2) 传热系数K (以管外外表积为基准)；(3)换热器所需管数n及单根管长度L 解：(1)加热冷流体苯所需要的热量水蒸汽用量：(2)流体在管内强制湍流传热系数苯的平均温度曳上20=37.5 C,此状况下的物性为：2N=0.52mPas, P=858kg/m3, Cp =1.76kJ/(kg 'C ), >“ = 0.148W/(m C )带入叫表达式有：(3)由于所以可以求得n =31换热面积：S0=—Q—K oAm又So =nid°l1414.在一套管式换热器中用水逆流冷却热油,换热器的传热面积为3.5m2. 冷却水走管内,流量为5000kg/h,流动为强制湍流,入口温度为20C；热油走套管环隙,流量为3800kg/h,入口温度为80C,其比热C p=2.45kJ/(kg?K)0已知两流体的对流传热系数均为2000W/(m2 K 管壁厚度、管壁热阻、污垢热阻均可以忽略.试计算冷热流体的出口温度.如果由于工艺改良,热油的出口温度需要限制在35c以下,当通过提升冷却水流量的方法来实现时,冷却水的流量应限制为多少？解：(1)原工况下:以上两式整理化简后可以得到: 此题中,t i =20C, T i =80C, W h =3800kg/h, W c =5000 kg/h,c ph =2.45 kJ/(kg?K), c pc =4.18 kJ/(kg?K),3800 2.45 二 0.4455 5000 4.18又 W c C pc t 2-t 1=W h C ph 「-T 2联立上述两式,可以求得 T 2=39.9C, t 2=37.8C (2)在新工况下,联立上述方程式,试差求解得到Wc=7135kg/h1515.某列管换热器由多根(|)25X 2.5mm 的钢管组成,管束的有效长度为 3.0m . 通过管程的流体冷凝壳程流量为 5000kg/h 、温度为75c 的饱和有机蒸汽,蒸汽 的冷凝潜热为310kJ/kg,蒸汽冷凝的对流传热系数为 800 W/(m 2?K).冷却剂在 管内的流速为0.7m/s,温度由20c 升高到50C,其比热为C p =2.5kJ/ (kg K), 密度为尸860kg/m 3,对流传热系数为2500 W/(m 2?K).蒸汽侧污垢热阻和管壁 热阻忽略不计,冷却剂侧的污垢热阻为0.00055 m 2?K / W .试计算该换热器的传 热面积并确定该换热器中换热管的总根数及管程数.解：有机蒸汽冷凝放热量： 传热温差 总传热系数： 所需的换热面积： 冷却剂用量：每程换热管的数目: 管程数为： 取管程数为4总管数目：门总=nMN =30父4=1201616.在一台管壳式换热器中,壳方120c 的水蒸汽冷凝将一定流量的空气由20c 加热到80 C,空气的对流传热系数“i =l00W/ 〔m 2?C 〕.换热器由425M 2.5mm , L=6m 的100根钢管组成.现由于工艺需要,空气流量增加50% ,要维持对空气的加热要求,有人建议采用如下四种举措：〔1〕将管方改为双程,〔2〕增加管长到8m, 〔3〕将管束改为ei9x2mm 的规格,所以上8 T2- t 1二expKS W h C ph1 W h C ph-W c C pc=exp 1000M3.5% c/6d(1 - 0.4455)3800 3 ----- x 2.45父 10 <3600= 2.12〔4〕将蒸汽温度提升到124C.蒸汽的量足够,试通过定量计算,必要时作合理简化, 说明上述举措能否满足需要.解：原工况下：S o=n[:d o l =100 3.142 0.025 6m2-47.12m2流量增加40%后：Q'=Qx1.4 =271.5 M1.4kW=380.1kW举措之一：将管方改为双程：传热系数换热面积与传热温差不变,所以热负荷：Q'-K o S o：t m-200.5 47.12 65.48W =618.8kW 380.1kW ,故满足要求.举措之二：增加换热管长：传热系数l' 8 2 2换热面积S o =S o—=47.12 m -62.83m l 6传热温差不变,所以热负荷：Q'=K o S o：t m=115.2 62.83 65.48W -473.9kW 380.1kW ,故满足要求.举措之三：改为19父2mm的换热管：对流传热系数,流量不变的情况下,改变管径,对流传热系数与管径的-1.8次方成正比,再考虑改变流量的情形,所以有：di 15 2 2传热系数：K o=%-L=241.6M — W/〔m C 〕=190.7W/〔m C 〕d o 19换热面积：S；=n「：d o l =100 3.142 0.019 6m2-35.81m2热负荷:Q'= K o S o .：t m =190.7 35,81 65.48W = 447.4kW . 380.1kW ,故满足要求.举措之四：提升蒸汽温度:T -t i , 120 -20 八〜…K o S o所以 In ------- = In ----------- =0.9163 = --------- T -t 2 120- 80 W c C pc可以求得T s =124.3C ,此时蒸汽压力为230kPa注：无论是何种举措,蒸汽流量需要增加 40%,满足热量衡算的要求.所以〔1〕满足〔2〕满足〔3〕满足〔4〕不满足.17. 一列管换热器〔管径 .25X2.5mmmm 〕,传热面积 12m 2 〔按管外径计,下同〕.今拟 使80c 的饱和苯蒸汽冷凝、冷却到 45 Co 苯走管外,流量为 1kg/s ；冷却水走管内与苯逆 流,其进口温度为 10C,流量为 5kg/so 已估算出苯冷凝、冷却时的对流传热系数分别为1500W/〔m 2 K X 870W/〔m 2 K 〕;水的对流传热系数为 2400W/〔m 2 K 取水侧的污垢热阻为0.26 M0-3 m 2 K/W ,并忽略苯侧的污垢热阻及管壁热阻.问此换热器是否可用？ 水、液体苯的比热分别为 4.18 kJ/〔kg K y 1.76 kJ/〔kg ,K 〕；苯蒸汽的冷凝潜热 r =395 kJ/kg .(原题 11)解：欲求换热器是否可用,可计算该换热器的传热面积是否够用. 苯在管外发生 冷凝、冷却,所以换热过程可以分成两个过程.〔1〕在冷却过程中,管外流体为 80 c 的苯液体冷却到出口温度 45 C,而管内 的冷却水从入口温度10 c 加热到一定的温度,设为t m .根据热负荷计算公式Q=Q c=Q h,可以得到：其中,W c =5k g / s C pc = 4.18kJ/〔kg K 〕 , t 1 =10 C , W h = 1k g / sC ph =1.76kJ/(kg K ), T m=80C, 丁2=45℃,该过程的对数平均温差为:所以,t m = t1 ■W h C ph Tm -T 2 1 1.76 80-45 ------------------ =10 -------------------------- W c C pc 5 4.18 =13 (C)=501 W/ m 2 K 1该过程的热负荷为:该过程所需要的换热面积为:(2)在冷凝过程中,管外流体为 80 c 的苯蒸汽冷凝为80 c 的饱和液体,而管内的冷却水从入口温度13 c 加热到出口温度,设为t 2根据热负荷计算公式Q = Q c = Q h ,其中 Q h2 =W r =1 395kW =395kW所以,t 2 =t m +-^=13+^95-=32 C W c C pc 5 4.18该过程的对数平均温差为:该过程的总传热系数为:=-tm1 t i - t 2 T 2 -t i - T m-t m 45 -10 - 80-13 J-t 2 T 2 - t 1 ln --------- T -t m m ln380-13 = 49.3 (C)该过程的总传热系数为:其中,四=2400W/(m 2 K ), d o = 25mm ,d i =25 -2.5 2 = 20(mm),o b b d - R si -0.26 10 与m 2 K/W o =0, R so =0 , , d i:o1 =870W/ m 2K所以,K OI 1 d o _ d o b d o 1 R si 丁 ~ 「 i d i d i ' d mR — so1 0(, —25 0.26 10.〞 0 0 —2400 20 20870 -t m2 △L - t 2 T I -t 2 - T m -t m 80 - 32 - 80 - 13 ln^^ T m - t m 80-32 ln =57 (C)80-13=661 W/ m 2 K 1该过程所需要的换热面积为:所以,该换热过程总共需要的换热面积为： S o =S o1 S o2 =2.5 10.4 =12.9(m 2)>12m 2 所以该换热器不符合要求. K o2 H R si d o ：i d i d i 1 R so 一 ：- o2 募条0由10葭3.+高。
化工原理练习题第二章流体输送机械
第2章流体输送机械一、选择题1.离心泵在一定转速下输送清水时，泵的轴功率N与流量Q的关系为（）。
A、Q为零时N最大B、Q为零时N最小C、在额定流量Qs时N最小D、N与Q无关2.离心泵铭牌上标明的是泵在（）时的主要性能参数。
A、流量最大B、压头最大C、效率最高D、轴功率最小以下物理量不属于离心泵的性能参数（）A、扬程B、效率C、轴功率D、理论功率（有效功率）3.离心泵铭牌上标明的扬程是指( )A、功率最大时的扬程B、最大流量时的扬程C、泵的最大扬程D、效率最高时的扬程4.离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后，以下能量的增加值( )A、包括内能在内的总能量B、机械能C、压能D、位能（即实际的升扬高度）5.往复泵在操作中( ) 。
A、不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关B、允许的安装高度与流量无关C、流量与转速无关D、开启旁路阀后，输入的液体流量与出口阀的开度无关6.一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。
发生故障的原因是( )A、忘了灌水B、吸入管路堵塞C、压出管路堵塞D、吸入管路漏气7.离心泵吸入管路底阀的作用是（）。
A、阻拦液体中的固体颗粒B、防止启动前充入的液体从泵内漏出C、避免出现气蚀现象D、维持最低的允许吸上高度8.输送清洁液体时，离心泵的叶轮应选用（）以提高效率。
A、开式B、闭式C、半闭式D、以上三种均可9.输送含固体颗粒的液体时，离心泵的叶轮应选用（）以提高效率。
A、开式B、闭式C、半闭式D、以上三种均可10.输送泥浆时，离心泵的叶轮应选用（）以提高效率。
A、开式B、闭式C、半闭式D、以上三种均可11.随流量的增加，离心泵的压头（），轴功率（），效率（）。
A、增大；B、不变；C、减小；D、不确定。
12.通常离心泵的高效区在最高效率的（）左右。
A、90%B、91%C、92%D、93%13.当离心泵的转速增加时，其压头、流量、轴功率将（）。
化工原理期末考试第二章练习题及答案
化⼯原理期末考试第⼆章练习题及答案第⼆章流体输送机械⼀、填空1、属于正位移泵型式的，除往复泵外，还有计量泵，隔膜泵等。
2、产⽣离⼼泵⽓缚现象的原因是离⼼泵进出⼝压差与流体密度成正⽐，避免产⽣⽓缚的⽅法有灌泵排⽓。
3、造成离⼼泵汽蚀的原因是 p k ⼩于p v ，增加离⼼泵最⼤允许安装⾼度[]Hg 的措施有降低液体操作温度和吸⼊管道尽量短、直。
4、往复泵的流量调节⽅法有旁路调节和改变活塞冲程或往复频率。
5、启动离⼼泵前，应先关闭出⼝阀和灌泵。
6、⽤同⼀离⼼泵分别输送密度为ρ1 及ρ2=1.2ρ1两种液体，已知两者流量相等，则H e2= 相等 H e1, P e2 ⼤于 P e1 。
7、离⼼通风机输送3/2.1m kg =ρ空⽓时，流量为6000h m /3,全风压为2.354kPa ，若⽤来输送3m /kg 4.1'=ρ⽓体，流量仍为6000h m /3，全风压为 2.746 kPa 。
8、两敞⼝容器间⽤离⼼泵输⽔，已知转速为n 1时，泵流量q V 1=100l/s,扬程H e1=16m, 转速为n 2时，q V 2 =120l/s,扬程H e2=20m,则两容器的垂直距离=6.9 m 。
9当要求⽓体的压缩⽐p 2/p 1>8时，宜采⽤多级压缩。
当各级的压缩⽐相等时，所消耗的总理论功为最⼩。
10.离⼼通风机的全风压主要由静风压和动风压组成，其物理意义是风机对单位体积⽓体所做的功。
11.提⾼往复泵连续性和均匀性的措施有双动泵、三联泵。
12.离⼼泵通常采⽤出⼝阀门调节流量，往复泵采⽤旁路调节流量。
13.启动离⼼泵之前若不向泵灌满被输送的液体，将发⽣⽓傅，若叶轮的⼊⼝附近绝压低于操作温度下液体的饱和蒸汽压，将发⽣⽓蚀现象。
14.离⼼泵安装在送⽔的特定管路系统中，已知泵的性能：q=0.02m 3/s ，H=20m;管路性能：q e =0.02m 3/s,H e =16m,.则调节阀门的压头损失为 4 m ，其消耗的理论功率为 1960 W.15.离⼼泵的泵壳制成蜗⽜、叶轮的叶⽚制成后弯、在叶轮和泵壳之间装置导论都有利于动能有效转化为静压能。
《化工原理》习题集
《化工原理》习题集第二章气体吸收1、当总压为101.3 kPa，温度为25℃时，100克水中含氨1克，该溶液上方氨的平衡分压为0.933 kPa；若在此浓度范围内亨利定律适用，试求溶解度系数H和相平衡常数m（溶液密度近似取为1000kg/m3）。
2、含有4%（体积）氨气的混合气体，逆流通过水喷淋的填料塔，试求氨溶液的最大浓度，分别以摩尔分率，质量分率，比摩尔分率，比质量分率表示。
塔内绝对压强为2.03×105 Pa, 在操作条件下，气液平衡关系为p* = 2000x(式中p的单位为mmHg, x为摩尔分率)。
3、已知NO水溶液的亨利系数如下：指出下列过程是吸收过程还是解吸过程，推动力是多少？并在x - y图上表示。
（1）含NO20.003(摩尔分率)的水溶液和含0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3 kPa，T=35℃；（2）气液组成及总压同（1），T=15℃；（3）气液组成及温度同（1），总压达200kPa（绝对压强）。
4、已知某吸收系统中，平衡关系为y = 0.3x ，气膜吸收分系数k y = 1.815×10-4 kmol / (m2.s)，液膜吸收分系数k x = 2.08×10-5 kmol / (m2.s)，并由实验测得某截面上气液相浓度分别为y = 0.014，x = 0.02，试求：（1）界面浓度y i、x i分别为多少？（2）液膜阻力在总阻力中所占的百分数，并指出控制因素；（3）气相推动力在总推动力中所占的百分数。
4、在吸收塔内用水吸收混于空气中的低浓度甲醇，操作温度为27℃，压力为101.3kPa（绝对压力）。
稳定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为5.07 kPa，液相中甲醇浓度为2mol / m3。
甲醇在水中的溶解度系数H = 1.995 kmol / (m3.kpa.)，液膜吸收分系数k L = 2.08×10-5 m / s，气膜吸收分系数k G = 1.55×10-5 kmol / (m2.s.kpa.)。
第二章习题及答案
化工原理练习题五.计算题1. 密度为1200kg.m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＝；（2）泵的效率η＝1.答案*****Z1＋ｕ2/2ｇ＋P1/ρｇ＋He＝Z2＋ｕ2/2ｇ＋P2/ρg+∑H fZ＝0，Z＝25m，ｕ≈0，ｕ≈0，P＝P∴H＝Z＋∑H＝25＋∑H∑H＝（λ×ｌ/d×ｕ/2ｇ）×ｕ＝Ｖ/A＝25/（3600××（ 5））＝1.573m.s∑H＝（×120/×/（2×）×＝7.567m盐水柱H＝25＋＝32.567mN＝Q Hρ/102＝25××120 0/（3600×102）＝N轴＝N/η＝＝2.(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=,泵的性能曲线,在流量为6 m3.h-1至15 m3.h-1范围内可用下式描述: H=，此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量,问:(1)如要求流量为10 m3.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8 m3.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*****⑴u=10/(3600××)=[]Σhf =λ[Σ(l+le )/d](u2/2)=×(50/2)=P a/ρ+W=Pa/ρ+Z g+Σhf 1 - 2W=Z2g+Σhf 1 - 2 =10×+= []H需要=W/g==[m]而H泵= H泵>H需故泵可用⑵N=H泵Q泵ρg/η ρg/η=常数∴N∝H泵Q泵 N前∝×10H泵后= . 8 =N后∝×8N后/N前=×8/×10)=(N前-N后)/N前=≈%3. 如图3B57离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为的塔内,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)。
新版化工原理习题答案(02)第二章 流体输送机械
第二章 流体输送机械1．用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。
管路情况如本题附图所示。
启动泵之前A 、C 两压力表的读数相等。
启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为39 m 3/h ，此时泵的压头为38 m 。
已知输油管内径为100 mm ，摩擦系数为0.02；油品密度为810 kg/m 3。
试求（1）管路特性方程；（2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度）。
解：（1）管路特性方程甲、乙两地油罐液面分别取作1-1’与2-2’截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之间列柏努利方程，得到2e e H K Bq =+由于启动离心泵之前p A =p C ,于是g p Z K ρ∆+∆==0则 2e e H Bq = 又 e 38H H ==m])39/(38[2=B h 2/m 5=2.5×10–2 h 2/m 5则 22e e 2.510H q -=⨯（q e 的单位为m 3/h ）（2）输油管线总长度2e 2l l u H d gλ+= 39π0.0136004u ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=⨯ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦m/s=1.38 m/s于是 e 22229.810.1380.02 1.38gdH l l u λ⨯⨯⨯+==⨯m=1960 m 2．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6.7 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 ℃，98.1 kPa习题1 附图的条件下进行。
试计算泵的流量、压头和效率。
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=⨯-⨯=u184.31=u m/s则 2π(0.08 3.1843600)4q =⨯⨯⨯m 3/h=57.61 m 3/h(2) 泵的扬程29.04m m 5.081.9100010)22060(3021=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯⨯+=++=h H H H(3) 泵的效率s 29.0457.6110009.81100%100036001000 6.7Hq g P ρη⨯⨯⨯==⨯⨯⨯=68%在指定转速下，泵的性能参数为：q =57.61 m 3/h H =29.04 m P =6.7 kW η=68% 3．对于习题2的实验装置，若分别改变如下参数，试求新操作条件下泵的流量、压头和轴功率（假如泵的效率保持不变）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
答案与评分标准
答：余隙系数ε是指气体余隙体积 V3 与活塞一次扫过的体积 V1-V3 之比 （2 分） 。表达式是：
V3 100% （0.5 分） V1 V3
V1 V4 （0.5 分） V1 V3
（共 5 分）
容积系数是指压缩机一次循环吸入气体体积 V1－V4 与活塞一次扫过体积 V1 －V3 之比。 （2 分） 表达式是： 0
答案与评分标准
答：泵轴和泵壳之间的密封称为轴封。 （1 分） 其作用是防止高压液体从泵壳内沿间隙漏出，或外界空气漏入泵内。 （2 分） 常用的轴封有：填料密封和机械密封两种。 （1 分） （共 4 分） 41. 试题： 离心泵内能量损失包括哪几项？离心泵的效率与哪些因素有关？
答案与评分标准
答：离心泵的能量损失包括以下几项：容积损失，机械损失，水力损失。 （2 分） 离心泵的效率与泵的类型、尺寸、制造精确程度、液体的流量及性质等因素 有关。 （2 分） （共 4 分） 42. 试题： 为什么在启动和停止离心泵前，必须先关闭出口阀？
答案与评分标准
（√） （1 分） 36. 试题： 离心泵通常采用改变泵的转速方法来调节流量。 （
）
答案与评分标准
（×） （1 分） 37. 试题： 在化工生产和设计中，对流体输送机械的基本要求是什么？
答案与评分标准
答：基本要求有： （1） 能适应被输送流体的特性（如粘性、腐蚀性、含固体杂质等） 。 （1 分） （2） 能满足工艺上对流量和能量（压头）的要求。 （1 分） （3） 结构简单，操作可靠和高效，投资和操作费用低。 （1 分） （共 3 分） 38. 试题： 说明离心泵叶轮的构造和作用。
答案与评分标准
答：离心泵流量调节方法有： （1）改变泵出口阀门开度； （1 分） （2）改变泵的 转速； （1 分） （3）减小叶轮直径。 （1 分）生产中常用第（1）种方法。 （1 分） 45. 试题： 简述选用离心泵的一般步骤。
答案与评分标准
7 — 17
第二章
答：一般步骤如下： （1）根据输送液体的性质和操作条件，确定离心泵的类型。 （1 分） （2）确定输送系统的流量 Qe 和压头 He。 （1 分） （3）选择泵的型号，要求 Q≥Qe，H≥He，且效率η较高（在高效区） （2 分） （4）核算泵的轴功率。 （当ρ液>ρ水时） （1 分） （共 5 分） 46. 试题： 简述离心通风机的选择步骤。
答案与评分标准
N HT Q
（2 分）
19. 试题： 离心泵的扬程是指（ ） A、实际的升扬高度 C、泵对单位重量液体提供的有效能量
B、泵的吸上高度 D、泵的允许安装高度
3 — 17
第二章
答案与评分标准
（C） （2 分） 20. 试题： 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
答案与评分标准
答：叶轮的构造：它是由若干弯曲的叶片构成。 （1 分） 作用：将原动机的机械能直接传给液体，使液体的静压能和动能均有所 提高。 （2 分） （共 3 分） 39. 试题： 用简单语言来说明离心泵的工作原理。
答案与评分标准
6 — 17
第二章
答：离心泵的工作原理是依靠高速旋转的叶轮，泵内液体在惯性离心力 作用下，自叶轮中心被甩向外界并获得能量，最终体现为液体静压能的增加。 （4 分） 40. 试题： 何谓轴封？其有何作用？常用的轴封装置有哪些？
答案与评分标准
（1）求η 解：①求泵的压头 H。 以真空表和压强表所在的截面为 1-1’和 2-2’，列出以 1N 为衡算基准的柏努力方程式： （2 分）
z1
u1 p u p 1 H z 2 2 2 பைடு நூலகம்H f 12 2 g g 2 g g
2
2
（2 分）
8 — 17
第二章
确定各量：z2－z1＝0.5m，u1=u2，p1=-26.66Kpa（表压） ，p2=255Kpa（表压） ， 因两测压口距离短，故 Hf1-2≈0。 （1 分） 各量代入后可求出：H＝0.5+
答案与评分标准
出口与进口气体压强之比（2 分） ，中间冷却器（1 分） 油水分离（1 分） （共 4 分） 17. 试题： 离心通风机的全风压是指 它的单位是 ， 。
答案与评分标准
单位体积（1m3）的气体流过风机时所获得的能量。 （3 分） ， Pa （1 分） （共 4 分） 18. 试题： 离心通风机的风压为 HT（Pa） ，流量为 Q（m3/s）,效率为η，则轴功率 N 为 （W） 。
答案与评分标准
答：启动离心泵前应关闭出口阀，以减小启动电流，保护电机。 （2 分） 停泵前先关闭出口阀是为防止高压液体倒流入泵损坏叶轮。 （2 分） （共 4 分） 43. 试题： 简述气蚀现象发生的原因及防止气蚀发生的有效措施。
答案与评分标准
答：气蚀现象发生的原因是叶轮入口附近处液体的绝对压强等于或低于该液 体在工作温度下的饱和蒸气压。 （2 分） 有效措施是通常根据泵的抗气蚀性能，合理地确定泵的安装高度。 （2 分） （共 4 分） 44. 试题： 简述离心泵有哪些种流量调节方法？常用哪一种？
，
答案与评分标准
泵对单位重量（1N）液体所提供的有效能量（3 分） m （1 分） （共 4 分） 6. 试题： 离心泵安装在一定管路上，其工作点是指 。
答案与评分标准
7. 泵的特性曲线和管路特性曲线的交点。 （2 分） 试题：
1 — 17
第二章
若被输送的粘度大于常温下清水的粘度时，则离心泵的压头 流量 、效率 、轴功率 。
B、介质腐蚀性强的场合 D、投资较小的场合
答案与评分标准
（C） （1 分） 29. 试题： 若某离心泵的叶轮转速足够快，且设泵的强度足够大，则理论上泵的吸上高 度 Hg 可达无限大。 （ ）
答案与评分标准
（×） （1 分） 30. 试题： 离心泵的效率不随所输送液体的密度变化而变化。 （
）
答案与评分标准
B、先停电后关出口阀 D、单机泵先停电，多级泵先关出口阀
答案与评分标准
（A） （2 分） 2 27. 试题： 离心泵的工作点是指（ ） A、与泵最高效率时对应的点 C、由管路特性所决定的点
B、由泵的特性曲线所决定的点 D、泵的特性曲线与管路特性曲线的交点
答案与评分标准
（D） （2 分） 28. 试题： 往复泵适用于（ ） A、大流量且要求流量均匀的场合 C、流量较小，压头较高的场合
、
答案与评分标准
减小，减小，下降，增大 8. 试题： 离心泵启动前应 （每个 1 分，共 4 分） 出口阀；旋涡泵启动前应 出口阀。
答案与评分标准
关闭，打开 （每空 1 分，共 2 分） 9. 试题： 离心泵将低位敞口水池的水送到高位敞口水槽中，若改送密度为 1200Kg/m3, 而其他性质与水相同的液体，则泵的流量 、压头 、 轴功率 。
答案与评分标准
答：一般步骤如下： （1） 根据管路布置和工艺条件，计算输送系统所需风压 HT’，并换算为风机 实验条件下的风压 HT。 （2 分） （2）根据输送气体的种类和风压范围，确定风机类型。 （1 分） （3）根据以风机进口状态计的实际风量 Q 和实验条件下的风压 HT，从风机 样本中查出适宜的型号，选择原则同离心泵。 （3 分） （共 6 分） 47. 试题： 何谓余隙系数？何谓容积系数？分别写出表达式。
答案与评分标准
（A） （2 分） 25. 试题： 离心泵的必需气蚀余量Δhr 与流量 Q 的关系为（ ） A、Q 增大，Δhr 增大 B、Q 增大，Δhr 减小 C、Q 增大，Δhr 不变 D、Q 增大，Δhr 先增大后减小
答案与评分标准
4 — 17
第二章
（A）
（2 分） 2
26. 试题： 离心泵停止操作时，应（ ） A、先关出口阀后停电 C、先关出口阀或先停电均可
）
答案与评分标准
（B） （2 分） 21. 试题： 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
答案与评分标准
（ B ） （1 分） 22. 试题： 离心泵的轴功率是（ ） A、在流量为零时最大 C、在流量为零时最小
B、在压头最大时最大 D、在工作点处最小
第二章
1. 试题： 离心泵的主要部件有（
） 、 （
）和（
） 。
答案与评分标准
叶轮，泵壳，轴封装置 （每空 1 分，共 3 分） 2. 试题： 离心泵的泵壳制成蜗壳形，其作用有二： （1） （2） 。
，
答案与评分标准
（1） 汇集液体。 （1 分） （2） 转能装置，即是使部分动能转换为静压能。 （2 分） （共 3 分） 3. 试题： 离心泵的主要性能参数有（1） （4） 、 （5） 、 （2） 等。 、 （3） 、
答案与评分标准
（1）流量 （2）压头 （3）轴功率 （5）气蚀余量 （每空 1 分，共 5 分） 4. 试题： 离心泵特性曲线包括 、 线。它们是在一定 下，用常温 得的。 （4）效率
、和
三条曲 为介质，通过实验测
答案与评分标准
H-Q N-Q η-Q 转速 （每空 1 分，共 5 分） 5. 试题： 离心泵的压头（又称扬程）是指 它的单位是 。 清水
。
答案与评分标准
h p1 pv u1 g 2g
2
（2 分）
13. 试题： 正位移泵的正位移特性是指 。
答案与评分标准
泵的排液能力与活塞位移有关，但与管路情况无关；而压头则受管路的 承压能力所限制。 （3 分）
2 — 17
第二章
14. 试题： 往复泵主要适用于 效果也较 体粒子的