化工原理计算试题

离心泵的计算

1计算题j01b10029

如图所示, 水通过倾斜变径管段(A-B), D A=100mm，D B =240mm,水流量为2m3/min,在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0.3m试求:(1) 试求A、B两点的压差等于多少Pa？(2)A、B管段阻力损失为多少mmHg？(3)若管路水平放置，而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化?

计算题j01b10029 (题分：20)

(1) u A=(2/60)/[(π/4)×(0.10)2]=4.244 m/s，

u B=4.244×(1/2.4)2=0.7368 m/s

p A/ρ＋u A2/2= gh＋p B/ρ＋u B2/2＋∑h f

∵p A/ρ－(gh＋p B/ρ)=(ρi－ρ)gR/ρ

∴p A－p B=(ρi－ρ)gR＋ρgh

=(13.6-1)×103×9.81×0.020+103×9.81×0.3

=5415 Pa

(2) ∑h f=(p A/ρ－gh－p B/ρ)＋u A2/2－u B2/2

=(ρi－ρ)gR/ρ＋u A2/2－u B2/2

=(13.6－1)×9.81×0.020＋(4.244)2/2－(0.7368)2/2

=11.2 J/kg

即∆p f=ρ∑h f=103×11.2=11.2×103 Pa

换成mmHg: ∑H f=∆p f/(ρHg⋅g)= 11.2×103/(13.6×103×9.81)

=0.0839 mHg=83.9 mmHg

(3) p A/ρ＋u A2/2=p B/ρ＋u B2/2＋∑h f

∵u A、u B、∑h f均不变，故(ρi－ρ)gR’/ρ之值不变

即R’不变，R’=R=20 mm

水平放置时p A-p B = (13.6-1)⨯103⨯9.81⨯0.020 =2472Pa比倾斜放置时的压差值小。

2计算题j02b20067 (20分)

如图所示的输水系统,输水量为36m3/h，输水管均为φ80×2mm的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为0.2m水柱，压出管路的阻力损失为0.5m水柱，压出管路上压力表的读数为2.5Kgf/cm2。试求：

(1) 水泵的升扬高度；

(2) 若水泵的效率η=70%,水泵的轴功率(KW)；

(3) 水泵吸入管路上真空表的读数(mmHg 柱)。

注:当地大气压为750mmHg 柱。

0.2

4.8

U=36/3600/(0.785×0.0762)≈2.2 m/s

(1) 在2-2与3-3截面列B.eq. 5分

Z2+p/ρg+U22/2g+He =Z3+P3/ρg+U32/2g+Hf 2-3

∵U2=U3不计Hf 2-3

∴He =(Z3-Z2)+(P3+P2)/ρg

=0.2 + (2.5+0.525)/(103×9.81)×9.81×104

=30.5mH2O柱

在1-1与4-4列B.eq.

He =ΔZ1-4+Hf 1-4+Hf 3-4

∴ΔZ1-4=He -(Hf 1-4+Hf 3-4)=30.5-(0.2+0.5)=29.8m

∴升扬高度为29.8m

(2) Pa =Heq vρg/η=30.5×0.01×103×9.81/0.7=4.27 KW 3分

(3) 在1-1与2-2列B.eq,得5分

0=Z2+(-P)/ρg+U22/2g+Hf 1

-P=Z2ρg-U22ρ/2-Hf 1 -ρg

=-(4.8×103×9.8+2.2 /2×103+0.2×103×9.81)

=-515×102N/M2=515×102/(0.981×105)×735.6=386mmHg (表)

-P2=真空度∴吸入管路上真空表读数为386mmHg 柱=0.525at

3．j01c20113

用离心泵将原油从油库沿管径为0.15m、长2公里(包括局部阻力的当量长度)的水平管送往炼油厂。输油量为40m3/h。油泵的总效率为0.65，求泵的轴功率。某天，该油泵突然发生故障，于是开动一台备用泵，其压头仅为原来泵的80%，问此泵能输送原油多少m3/h。输送条件下, 原油的密度为890kg/m3, 粘度为0.4Pa s。设油库和炼油贮罐均为常压。

答案：该题条件下,油泵所耗功率完全用于克服管路阻力。

⑴A=(π/4)(0.15)2=0.0177m2u=40/(3600×0.0177)=0.63m/s

Re=duρ/μ=0.15×0.63×890/0.4=210(层流) λ=64/Re=64/210=0.304

H f=λ(l/d)(u2/2g)=0.304×(2000/0.15)×[0.632/(2×9.81)]=82.1m

Ws=40×890/3600=9.9kg/s ∴N=82.1×9.81×9.9/(1000×0.65)=12.3kw

⑵H′=0.8H f=65.7m △P f=65.7×9.81×890=5.736×105N/m

对于层流△P f=32lμu/d

∴u=△P f d/(32lμ)=5.736×105×0.15/ (32×2000×0.4)=0.504m/s

V=3600×0.504×0.0177=32.1m3/h

4．j01a150616

泵压出管路为φ76×3mm,长30m

40mm，

2(表压)，碱液密度ρ=1100kg/m3，泵的效

=6，ξ闸阀=0.17，ξ孔板=8，试求泵