传递课后题答案

第三章

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。各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为ø76×2.5mm ，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66×103Pa ；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别为∑h f,1=2v 2，∑h f,2=10v 2计算，由于管径不变，故式中v 为吸入管与排出管的流速（m/s ）。排水管与喷头连接处的压力为9.807×104Pa （表压）。试求泵的有效功率。

解：以槽液面为基准面，以槽液面和喷头处截面之间列伯努利方程 221221222f a h p v p v Z H Z g g g g g

ρρ+++=+++∑ ① Z 1=0m Z 2=14m v 1《v 2，v 1忽略不计，取为0m/s 。表压p 3=9.807×104Pa a p +p 3=p 2 ②

22,1,22f f f v h h h ξ=++∑∑∑ ③

经查表，喷头处的ξ=1

以槽液面为基准面，在槽液面和泵入口处截面之间列伯努利方程

22,11321322f a a h p v p p v Z Z g g g g g

ρρ-++=+++∑ ④ Z 1=0m Z 3=1.5m v 1《v 2，v 1忽略不计，取为0m/s 。

解①②③④式可得H=29.29m 2v =2m/s

2 2.2710765229.2910009.8200000

Ne QH g kw ρπ-⎛⎫⨯⨯⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭=== 16.用压缩空气将密度为1100kg ·m-3的腐蚀性液体自低位槽送至高位槽，两槽的液面维持恒定。管道尺寸均为ø60×3.5mm ，其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为,,f AB f CD h h =∑∑2v =， ,f BD h ∑21.18v =。两压差计中的指示液均为水银。试求当R 1=45mm ，h=200mm 时；（1）压缩空气的压力p 1为若干？（2）U 形管压差计读数R 2为多少？

解：（1）以低位槽液面为基准面，在低位槽液面和高位槽液面之间列伯努利方程 1012f h p p Z Z g g g

ρρ+=++∑ ① Z 1=0m Z 2=10m p 0=1×105Pa

2,, 2.18f f AB f BD h h h v =+=∑∑∑

以低位槽液面为基准面，在测试点B 截面和C 截面之间列伯努利方程

22,22f BC B C B C h p v p v Z Z g g g g g

ρρ++=+++∑ ② 2,,,0.18f BC f BD f CD h h h v =-=∑∑∑

01011()B C C B p gh gR p g Z Z gh gR ρρρρρ++=+-++ ③

1ρ=13600kg ·m -3

解①②③式可得p 1=2.75×105Pa

（2）以槽液面为基准面，在槽液面和测试点B 截面之间列伯努利方程

2,112f AB B B h p p v Z Z g g g g

ρρ+=+++∑ ① 解得p B =1.97×105Pa

120B gR p p gh ρρ+=-

② 解得R 2=0.71m

第六章

14.用泵将池中水（25℃）送至30m 高的水塔。泵安装在水面以上5m 处。输水管道采用ø114×4mm 、长1700m 的钢管（包括管件的当量长度，但未包括进、出口能量损失）。已知该泵的输水能力为35m3·h-1,设ξ/d=0.02，泵的总效率为0.65，试求泵的轴功率。

解：以河面1—1截面为基准面，并在1—1面和出水管截面之间列伯努利方程，则 22121222f a a h p v p v Z H Z g g g g g

ρρ+++=+++∑ ① Z 1=0m Z 2=35m v 1《v 2，v 1忽略不计，取为0m/s 。

管道内径d 1=d 外-2d 厚=0.106m

22214435 1.1/36003600 3.140.106

Q v m s d π⨯===⨯⨯ 25℃的水的μ=1.835×10-5Pa ·s

650.106 1.11000Re 6.35101.83510

dv ρ

μ-⨯⨯===⨯⨯ 经查莫狄摩擦系数图可知，λ=0.049

22

20.0491700 1.1475.4/220.106

f lv h J k

g d λ⨯⨯===⨯ 进口处A 1/A 2=0，流体从容器流入管道，属于突然缩小，经查表ξ1=0.5。 出口处A 1/A 2=0，流体从管道流入容器，属于突然扩大，经查表ξ2=1。

()()2

2212 1.1'0.510.9/22f v h J kg ξξ⎛⎫=+=+⨯= ⎪⎝⎭

'475.40.9476.3/hf hf hf J kg =+=+=∑

将有关数据带入①式中，得H=83.7m

3583.710009.812.2736000.651000

Ne

QH g

N kw ρηη⨯⨯⨯====⨯⨯ 15.用泵将贮槽中温度为20℃、密度为1200kg ·m-3的料液送往反应器中。每小时进料量为3×104kg ，贮槽表面为常压，反应器内保持9810Pa 的表压。管路为ø89×4mm 的钢管，总长为45m ，其上装有孔径d0为51.3mm 的孔板流量计（阻力系数为8.25）一个，全开闸阀两个和90°标准弯头四个。贮槽液面与反应器入口管之间垂直距离为15m 。若泵的效率为0.65，求泵消耗的功率（贮槽很大，液面可视为稳定）。

解：以1—1面为基准面，在1—1面和2—2面之间列伯努利方程。

221121222f a a h p v p p v Z H Z g g g g g

ρρ++++=+++∑ ① Z 1=0m Z 2=35m v 1《v 2，v 1忽略不计，取为0m/s 。

P 1是表压，P 1=9810Pa