1,2章习题解析
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化 工 原 理
习题讲解
主 讲： 刘安求 合肥学院化学与材料工程系
第一章 流体流动 填空题
第一章 流体流动
流体静力学相关计算 1-1 用水银压强计如图测量容器内水面上方压力 P0，测压点位于水面以下0.2m处，测压点与U形管 内水银界面的垂直距离为0.3m，水银压强计的读 数R＝300mm，试求 （1）容器内压强P0为多少？ （2）若容器内表压增加一倍，压差计的读数R为 多少？
【例 2】某型号的离心泵，在一定的转速下，在输送范围 内，其压头与流量的关系可用 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，摩擦系数为0.02，试计算： （1） 输水量m3/h； （ 2 ） 若泵的效率为 65%，水的密度为 1000kg/m3 ，离心 泵在运转时的轴功率KW； （3） 若将该系统的高位槽改为密闭容器，其水面上方的 压强为0.5Kgf/cm2（表压），其他条件不变，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）。
选泵
第二章 流体输送机械
泵的效率 P=HQpg 用20℃清水测定某台离心泵性能时，在转速为 2900r/min下，得到的试验数据为：流量 12.5L/s，泵出口处压强表读数为255Kpa，泵 入口处真空表读数为26.66Kpa，两测压点的垂直 距离为0.5m，功率表测得电机所耗功率为6.2Kw ，泵由电机直接带动，传动效率可视为1，电机效 率为0.93，泵的吸入管路与排出管路的管径相同。 求：(1)该泵的效率；（2）列出泵在该效率下的性 能。
p1 p u12 NPSH g g 2 g
2.离心泵的允许吸上真空度
若以输送液体的液柱高度来计算离心泵入口 处的最高真空度，则此真空度称为离心泵的允许 吸上真空度，以Hsˊ来表示，即:
pa p1 H g
' S
泵的安装高度
某离心泵性能实验中，当泵入口处真空表读数为56KPa时， 恰好出现气蚀现象，求在操作条件下的气蚀余量NPSH和 允许吸上真空度Hs’。当地大气压为100KPa，20℃时水的 饱和蒸气压为2.238KPa。动压头可忽略。
用泵将石油从低位槽输送至高位槽，两槽液位恒定，液面差15m， 管子规格Φ89×4.5mm，管路总长度（包括所有局部阻力当量长 度）为200m，要求流量21 m3/h，石油的密度 ＝ 920kg /m3，，粘度0.5NS/m2，求： (1) 雷诺数Re，摩擦系数λ，流动阻力∑hf (2) 泵的有效功率 解：u=21/(3600*0.785*0.082)=1.16m/s Re= duρ/μ=170.8 层流 λ＝64/Re=0.374 ∑hf=λ(l/d)(u2/2)==0.374*(200/0.08)*(1.162/2)=6 29.9J/Kg (2) He=g∆z+∑hf=777J/Kg Ne=HeVg=4.17KW
柏努利方程相关习题
Q
第二章 流体输送机械 1 离心泵的特性曲线有：__,____,____. 2 离心泵的流量调节阀安装在离心泵＿出口＿＿ 管路上，关小出口阀门后，真空表的读数＿减小 ＿＿，压力表的读数＿增大＿__＿。 3 用离心泵在两敞口容器间输液, 在同一管路中 ，若用离心泵输送ρ ＝1200kg.m 的某液体(该 溶液的其它性质与水相同），与输送水相比，离 心泵的流量＿不变＿,扬程＿不变＿,泵出口压力 ＿变大＿,轴功率＿变大＿。(变大,变小,不变,不 确定)
第二章 流体输送机械
泵的安装高度
a.离心泵的临界气蚀余量（NPSH)c
( NPSH) c p1,min p
g
2 u12 u k H f ,1k 2g 2gຫໍສະໝຸດ Baidu
b.离心泵的必须气蚀余量（NPSH)r （NPSH)r= （NPSH)c+r
C.容许气蚀余量NPSH：
NPSH= （NPSH)r + 0.5
第一章 流体流动
流动阻力相关计算 某液体密度800kg/m3，粘度73cP，在连接两容器间的光滑管中 流动，管径300mm，总长50m（包括局部当量长度），两容器液 面差3.2m，求（1）管内流量 （2）若在连接管口装一阀门，调节 此阀的开度使流量碱为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少？（设 流体流动为湍流，摩擦系数符合柏拉修斯公式λ＝ 0.3164/Re0.25） 解：p1=-p2 u1=u2 gZ1+u12/2+p1/ρ+He=gZ2+u22/2+p2/g+∑hf gZ1=∑hf= (0.3164/Re0.25)(l/d)(u2/2) ∴u=3.513m/s (2) gZ1=∑hf= (0.3164/Re0.25+ζ)(l/d)(u2/2) ∴ζ=14.3
习题讲解
主 讲： 刘安求 合肥学院化学与材料工程系
第一章 流体流动 填空题
第一章 流体流动
流体静力学相关计算 1-1 用水银压强计如图测量容器内水面上方压力 P0，测压点位于水面以下0.2m处，测压点与U形管 内水银界面的垂直距离为0.3m，水银压强计的读 数R＝300mm，试求 （1）容器内压强P0为多少？ （2）若容器内表压增加一倍，压差计的读数R为 多少？
【例 2】某型号的离心泵，在一定的转速下，在输送范围 内，其压头与流量的关系可用 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，摩擦系数为0.02，试计算： （1） 输水量m3/h； （ 2 ） 若泵的效率为 65%，水的密度为 1000kg/m3 ，离心 泵在运转时的轴功率KW； （3） 若将该系统的高位槽改为密闭容器，其水面上方的 压强为0.5Kgf/cm2（表压），其他条件不变，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）。
选泵
第二章 流体输送机械
泵的效率 P=HQpg 用20℃清水测定某台离心泵性能时，在转速为 2900r/min下，得到的试验数据为：流量 12.5L/s，泵出口处压强表读数为255Kpa，泵 入口处真空表读数为26.66Kpa，两测压点的垂直 距离为0.5m，功率表测得电机所耗功率为6.2Kw ，泵由电机直接带动，传动效率可视为1，电机效 率为0.93，泵的吸入管路与排出管路的管径相同。 求：(1)该泵的效率；（2）列出泵在该效率下的性 能。
p1 p u12 NPSH g g 2 g
2.离心泵的允许吸上真空度
若以输送液体的液柱高度来计算离心泵入口 处的最高真空度，则此真空度称为离心泵的允许 吸上真空度，以Hsˊ来表示，即:
pa p1 H g
' S
泵的安装高度
某离心泵性能实验中，当泵入口处真空表读数为56KPa时， 恰好出现气蚀现象，求在操作条件下的气蚀余量NPSH和 允许吸上真空度Hs’。当地大气压为100KPa，20℃时水的 饱和蒸气压为2.238KPa。动压头可忽略。
用泵将石油从低位槽输送至高位槽，两槽液位恒定，液面差15m， 管子规格Φ89×4.5mm，管路总长度（包括所有局部阻力当量长 度）为200m，要求流量21 m3/h，石油的密度 ＝ 920kg /m3，，粘度0.5NS/m2，求： (1) 雷诺数Re，摩擦系数λ，流动阻力∑hf (2) 泵的有效功率 解：u=21/(3600*0.785*0.082)=1.16m/s Re= duρ/μ=170.8 层流 λ＝64/Re=0.374 ∑hf=λ(l/d)(u2/2)==0.374*(200/0.08)*(1.162/2)=6 29.9J/Kg (2) He=g∆z+∑hf=777J/Kg Ne=HeVg=4.17KW
柏努利方程相关习题
Q
第二章 流体输送机械 1 离心泵的特性曲线有：__,____,____. 2 离心泵的流量调节阀安装在离心泵＿出口＿＿ 管路上，关小出口阀门后，真空表的读数＿减小 ＿＿，压力表的读数＿增大＿__＿。 3 用离心泵在两敞口容器间输液, 在同一管路中 ，若用离心泵输送ρ ＝1200kg.m 的某液体(该 溶液的其它性质与水相同），与输送水相比，离 心泵的流量＿不变＿,扬程＿不变＿,泵出口压力 ＿变大＿,轴功率＿变大＿。(变大,变小,不变,不 确定)
第二章 流体输送机械
泵的安装高度
a.离心泵的临界气蚀余量（NPSH)c
( NPSH) c p1,min p
g
2 u12 u k H f ,1k 2g 2gຫໍສະໝຸດ Baidu
b.离心泵的必须气蚀余量（NPSH)r （NPSH)r= （NPSH)c+r
C.容许气蚀余量NPSH：
NPSH= （NPSH)r + 0.5
第一章 流体流动
流动阻力相关计算 某液体密度800kg/m3，粘度73cP，在连接两容器间的光滑管中 流动，管径300mm，总长50m（包括局部当量长度），两容器液 面差3.2m，求（1）管内流量 （2）若在连接管口装一阀门，调节 此阀的开度使流量碱为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少？（设 流体流动为湍流，摩擦系数符合柏拉修斯公式λ＝ 0.3164/Re0.25） 解：p1=-p2 u1=u2 gZ1+u12/2+p1/ρ+He=gZ2+u22/2+p2/g+∑hf gZ1=∑hf= (0.3164/Re0.25)(l/d)(u2/2) ∴u=3.513m/s (2) gZ1=∑hf= (0.3164/Re0.25+ζ)(l/d)(u2/2) ∴ζ=14.3