化工原理习题含答案

2－2如图所示，用某离心泵将水从一敞口水池输送到另一高位槽中，高位槽的压力为0.2kgf/m 2，要求送水量为每小时50 m 3，管路总长（包括所有局部阻力的当量长度）为150m ，吸入管和排出管路均Ф108×4mm 的光滑管，当Re=3000~106时，管路的摩擦系数λ=0.3164⋅Re -0..25。

试求：（1）该泵的扬程和轴功率。已知泵的效率为65%，水的密度为1000kg ⋅m -3，水的粘度为1×10-3Pa ⋅s 。

（2）若阀门开度不变，该泵现改为输送密度为1200kg ⋅m -3某液体，（该液体的其他物性可视为与水相同）。试说明：①流量有无变化？②扬程有无变化？③离心泵的轴功率有无变化？画图表明工作点的变化趋势。

习题2－2 附图

解： （1）代入有关数据得：u=1.769m/s ，Re=176900 湍流

λ=0.01542

在两液面列柏努利方程

代入有关数据得：∑h f1-2=3.689mH 2O ，H e =We/g=25.69m ，N=5.38kW

(2) 泵特性曲线H ＝A-BQ ，与密度无关，H ～Q 不变

管路特性曲线H ＝H 0+f （Q ），密度增大H 0减小，曲线下移，

因此 密度增大，工作点向右下方移动，流量增大，压头减小。

ηρgHQ

N = 密度增大，轴功率增大

2－3欲用离心泵将常压和20℃水（饱和蒸气压为0.24mH 2O 柱）以30m 3⋅h －1的流

量由水池打到敝口高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m ，泵的吸入口在水池液面上方2m 处。泵的吸入管路全部阻力为2mH 2O 柱，压出管路全部阻力为

3mH 2O 柱，若已知泵的允许气蚀余量为7m ，问上述安装高度是否合适？水的密度

可取1000kg.m -3。若改为输送80℃水，其他条件不变，泵的安装高度是否合适？（80℃水的饱和蒸气压为47.4Kpa ）

解：泵的允许安装高度

安装高度不合适

改为输送80℃水

安装高度不合适

2－5 图示离心泵管路系统，将水从低位槽送往高位槽，吸入管（泵前）直径d 1=80mm,长l 1=6m,摩擦系数λ1=0.02。排出管（泵后）直径d 2=60mm,长l 2=13m, 摩擦系数λ2=0.03，在排出管C 处装有阀门，其局部阻力系数ζ＝6.4，吸入管路

和排出管路各有一个90º弯头，ζ=0.75。管路两端水面高度差H ＝10m ，泵进口高于水面2m ，管内水流量为12L ⋅s －1。试求：

（1）每kg 流体需从泵获得多少机械能（泵的有效功W ）？

(2) 泵进、出口断面的压强P A 和P B 各为多少？

(3) 如果是高位槽中的水沿同样管路向下（低位槽）流出，管内流量不变，问是否需要安装离心泵？

习题2－5附图

解：(1)泵吸入管内的流速为

u 1＝,/39.208.010124423

21s m d V =⨯⨯⨯=-ππ

泵压出管内的流速为

u 2＝s m u d d /24.406.008.0

39.22222221

=⨯=

在断面1-1和2-2之间列机械能衡算式，并移项整理得

（2）以断面1-1为基准，在断面1-1和A 之间列机械能衡算式可得 m m H g 25.32781.9100010004.4733.10<-=--⨯⨯-=

在断面B 和2-2之间列机械能衡算式可得

(3) 在断面2-2和1-1之间列机械能衡算式，可求得沿同一管路（无泵）输送同样流量所需要的势能差为：

,/5.1362

39.2175.008.0602.0224.44.675.05.006.01303.02

)2)(2

2211122221

2kg J u d l u d l h h P i

o f f r

＝）＋＋＋（）＋＋＋＝（＋（＋＝⨯⨯⨯⨯++=∑∑∆∑∑ζλζλρ管路两端流体的实际势能差为 因ρρr

P P ∆<∆所以单靠势能差是不足以克服管路在规定流量下的阻力，所差部分需要由输送机械提供.