《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·cm -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

η

g

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 m 3·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 e1 = 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)

-==⨯⨯g (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 kPa ；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 kg·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，p 2 = 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d 1 = 75－2×3.5 = 68 mm ；内管外径为d 2 = 48 mm

水在套管环隙的流速为

w =122V 8

=

1.22A 3600(0.0680.048)

4

m s π-=⨯⨯-g

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