《化工原理》課程試卷B標(biāo)準(zhǔn)答案

（勤奮、求是、創(chuàng)、奉獻(xiàn)）

2023?2023學(xué)年第一學(xué)期期末考試試卷

學(xué)院化工學(xué)院班級姓名學(xué)號

《化工原理》課程試卷B標(biāo)準(zhǔn)答案

一、填空題（每空1分，共20分）

1、熱傳導(dǎo)的根本定律是傅立葉定律，熱對流的根本定律是牛頓冷卻定律。

2、傳熱的根本方式可分為熱傳導(dǎo)、熱對流、

熱輻射o

3、總傳熱系數(shù)的倒數(shù)1/K表示間壁兩側(cè)流體傳熱的總熱阻，欲提高K值關(guān)

鍵是提高對流傳熱系數(shù)較小一側(cè)的a值。

4、金屬的導(dǎo)熱系數(shù)大都隨其純度的增加而增大，隨其溫度的上升而

減小o（填增大或減小〕

5、離心泵原向高壓容器內(nèi)輸送液體，現(xiàn)將高壓轉(zhuǎn)變?yōu)槌?，其他條件不變，則

該泵輸送液體的流量將增大，軸功率將增大。（填增大或減小）

6、在滯流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的2次方成正比,在湍流區(qū)

顆粒的沉降速度與顆粒直徑的0.5次方成正比。

7、流體在圓形直管內(nèi)作滯流流淌時(shí)的速度分布是拋物線形曲線，

中心最大速度為平均速度的2倍。

8、在傳熱試驗(yàn)中用飽和水蒸汽加熱空氣，總傳熱系數(shù)K接近于空氣側(cè)

的對流傳熱系數(shù)，而壁溫接近于飽和水蒸汽側(cè)流體的溫度值。

9、在無相變的對流傳熱過程中，熱阻主要集中在滯離層內(nèi)(或熱邊界層

內(nèi))。

10、對于多層圓筒壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)，通過各層的熱傳導(dǎo)速率相等，熱

通量不相等。(填相等或不相等)

二、選擇題(每題2分,共20分)

1、離心泵的揚(yáng)程是指(C)

(A)實(shí)際的升揚(yáng)高度(B)泵的吸上高度

(C)單位重量液體通過泵的能量⑴)液體出泵和進(jìn)泵的壓強(qiáng)

差換算成的液柱高

2、對間壁兩側(cè)流體一側(cè)恒溫、另一側(cè)變溫的傳熱過程，逆流和并流時(shí)，t大小

n

為：C)。

(A)逆>At并(B)At逆</t并

(C)逆二/t并(D)無法確定

nmz

3、球形顆粒的重力沉降速度公式是在小球下落的(A)計(jì)算得到的。

(A)恒速運(yùn)動(dòng)階段(B)加速運(yùn)動(dòng)階段

(C)靜止時(shí)(D)剛剛落地時(shí)

4、粒徑分別為16Hm和8pm的兩種顆粒在同一旋風(fēng)分別器中沉降，則兩種顆

粒的離心沉降速度之比為(B)(沉降在斯托克斯區(qū)

(A)2⑻4

(C)1(D)1/2

5、通過三層平壁的定態(tài)熱傳導(dǎo)，各層界面間接觸均勻，第一層兩側(cè)溫度為120℃

和80C,第三層外外表溫度為40℃,則第一層熱阻R和其次、三層熱阻R、

J2

R的大小為(D)

3

(A)R>[R+R)⑻R<(R+R)

I23123

(C)無法確定(D)R=(R+R)

123

6、提示了物體輻射力氣與熱力學(xué)溫度之間關(guān)系的定律是(A)o

(A)斯蒂芬-波爾茲曼定律;(B)折射

(C)克希霍夫(D)普郎克

7、對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式中普蘭特準(zhǔn)數(shù)是表示(C)的準(zhǔn)數(shù)。

(A)對流傳熱(B)流淌狀態(tài)

(C)物性影響(D)自然對流影響

8、在一般過濾操作中實(shí)際起過濾作用的是(C

(A)助濾劑⑻過濾介質(zhì)

(C)濾餅(D)操作壓力

9、設(shè)降塵室的長寬高分別為L、S、H(單位均為m),顆粒的沉降為u(勿/$),

氣體的體積流量為V,則顆粒能在降塵室分別的條件是(B)。

s

(A)H>"H(B)H_<LbH(C)上4絲(D)L>HbH

T丁"utVS"tV

7/=s

10、管內(nèi)介質(zhì)的流速U對管內(nèi)傳熱膜系數(shù)a有何影響？(C)

（A）u增大，a不變（B）u增大，a減小

（C）u減小，。減?。―）無影響

三（8分）在穩(wěn)定流淌系統(tǒng)中，水連續(xù)從粗管流入細(xì)管。粗管內(nèi)徑d=10cm,細(xì)管內(nèi)

徑df5cm,當(dāng)粗管內(nèi)流量為4X10-3im/s時(shí)，求粗管內(nèi)和細(xì)管內(nèi)水的速速？

初：依據(jù)式1-20

V4x10-3（2分）

〃=f---------------0.5lm/s

'42x（（）.1>

4

依據(jù)不行壓縮流體的連續(xù)性方程

uA=uA（2分）

I122

由此

U（d^fio￥（2分）

丁⑺七廠倍

u=4u=4X0.51=2.04m/s（2分）

21

叫（8分）某燃燒爐的平壁由以K二種磚依次砌成：

（1）耐火磚導(dǎo)熱系數(shù)九=L05W（m2?K）、壁厚b=0.23m

?1

（2）絕熱磚導(dǎo)熱系數(shù)九=0.095W/（m2-K）

2

（3）一般磚導(dǎo)熱系數(shù)入=0.71W/（m.K）、壁厚b=0.24m

33

假設(shè)耐火磚內(nèi)側(cè)溫度為860℃,耐火病與絕熱病接觸面溫度為800℃,而絕熱病與一

般徜接觸面溫度為135℃。

試求：（1）通過單位面積爐墻損失的熱量q,W/m2；（2分）

（2）絕熱磚層厚度，叱（3分）

（3）一般磚外壁面溫度，℃。（3分）

網(wǎng)］

:灰:

I-t860—800

解⑴q=X?1=1.05x------------=2741"/m；（2分）

1b0.23

?

（2）絕熱磚層厚度

t-t

（1分）

Q=X2a

b

卜_）t—t800135_nQQjy,

b=入_2—x=0.095x........-v.zon?（2分）

22q274

（3）一般磚外壁溫度

t-t

（1分）

q=X34

b

qb__274x0.24o

t。一。-=135-------------42.4Cp（2分）

43X0.71

3

五（10分）某葉濾機(jī)過濾面積為5m2,恒壓下過濾某懸浮液，4h后獲濾液100m3,

過濾介質(zhì)阻力可無視。

試訝算：門）同樣操作條件下僅過濾面積增大1倍，過濾4h后可得多少濾液？（6

分）

（2）同樣操作條件下過濾2h可獲多少濾液？（4分）

解：（1）v=0,恒壓過率方程為V2=KA20..........（a）（2分）

e

將P=100m2A=5n?20=4/?代入（a）得

K±=222L=100m"（2分）

42052x4

將A=2x5=10m20=4hK=100m2'代入（a）得

匕=4KA2f=<100x102x4=200血2（2分）

⑵將e=2/?A=5m2代入（a）得（1分）

2

卜=J/C42XO=7l00x52x2=7Q.7m3（3分）

六118分）在一鋼制套管式換熱器中，用冷卻水將1kg/s的苯由65℃冷卻至15℃,

冷卻水在425mmx2.5mm的內(nèi)管中逆流流淌，其進(jìn)口溫度為10℃和45℃。苯和水的對流

傳熱系數(shù)分別為0.82X103W/（m2.K）和1.7X10：^/（m2.K）,在定性溫度下水和苯的

比熱容分別為4.18x103/l（kgK）和1.88x103；l（kg-K），鋼材導(dǎo)熱系數(shù)為

45W7（m.K）,又兩側(cè)的污垢熱阻可以無視不計(jì)。

加（1）冷卻水消耗量，kg/s；（5分）

⑵基于外外表的總傳熱系數(shù)K,W/g.K）;（5分）

0

⑶所需的總管長,明（8分）

解（1）由熱量衡算方程

Q=wC(T-T)(1分)

hph12

=1x1.88x103x(65-15)=9.4x104IV/s(1分)

Q=wC(t-t)(1分)

Cpc2I

w=Q=9.4x104_____=0.643%/s12分)

°C(t-t)4.18x103x(45-10)

pc21

〔2)以管外面積為計(jì)算基準(zhǔn)，無視污垢熱阻，則總傳熱系數(shù)

1dbd1

（2分）

oiimo

1

250.0025x25（分）

=+---------------+-------------1

1.7x103x2045x22.50.82x103

K=496w/(m2?K)（2分）

o

⑶Q=KSSt（1分）

om

一At-At(65-45)-(15-10)

10.8℃（3分）

,nAt*nfTdO

1

Q9.4x104.

Sc===17.5n?2（2分）

KAt496x10.8

om

S17.5

L=_----------------=223m（2分）

n3.14x0.025

七（16分）每小時(shí)將2X104kg.45C氯苯用泵從反響器A輸送到高位槽B（如以下

圖），管出口處距反響器液面的垂直高度為15m,反響器液面上方維持26.7kPa的

絕壓，高位槽液面上方為大氣壓，大氣壓為101.3kPa,管子為476mmX4mm、長26.6m

的不銹鋼管，管壁確定粗糙度為0.3mm0管線上有兩個(gè)全開的閘閥、5個(gè)90°標(biāo)準(zhǔn)彎

頭。45℃氯苯的密度為1075kg?m-3,粘度為6.5X10-【Pa?s。泵的效率為70%。求:

（1）從反響器到輸液管出口內(nèi)側(cè)的能量損失，//3；（7分）

（2）泵的壓頭，m；（5分）

（3）泵的軸功率，kWo（4分）

泵的軸功率。

I----

附：各局部阻力系數(shù)

全開閘閥C=0.17

1

90℃標(biāo)準(zhǔn)彎頭C=0.75

2

、［八（/二￡+菰68"

摩擦系數(shù)計(jì)算式

解：如圖，取1T、2-2界面，以1T截面為基準(zhǔn)面

y=2x104=5.168x10-3m3-s-ik（1分）

S1075x3600

5.168x10-3

u=----------=1.42m?s-i（1分）

22x0.0682

4

0.068x1.42x1075

R=----------------=1.6x105（1分）

e腦

入=0.1x（一+-------）0.23=0.0293（1分）

681.6x105

h=X1u2=0.0293x26.61.422=1.178mU分）

-----?----------X??

/*d2g0.0682x9.81

h=（0.5+2x0.17+5x0,75）x1422=0.4717m（1分）

/局2x9.81

Sh=h+h=1.178+0.4717=l.6497m（1分）

￡1-2/,直fM

（2）取1-1.2-2界面，以1-1截面為基準(zhǔn)面，列柏努利方程

pU2P〃2E（2分）

1+Z+1+H2+Z+2+h

e

91紓2翁"2

p=26.7kPa（絕壓），z=0,u?0

111

p=101.3kPa（絕壓），z=15m,u=1.42msi（1分）

222

H=（1013—26.7）x103+15+空+1.6497=23.83m（2分）

e1075x9.812x9.81

（3）N=HQ?g=23.83?5.168?10-3?1075?9.81=1.30?10：M（2

eeV

分）

N="=1.30x103=186x1SW=1.86/clV（2分）

n0.7

1.某設(shè)備上真空表的讀數(shù)為13.3X10：,Pa,試計(jì)算設(shè)備內(nèi)確實(shí)定壓強(qiáng)與表壓

強(qiáng)。該地區(qū)大氣壓強(qiáng)為98.7X103Pao

解：由確定壓強(qiáng)=大氣壓強(qiáng)-真空度得到：

設(shè)備內(nèi)確實(shí)定壓強(qiáng)P=98.7X103Pa-13.3X103Pa

絕

=8.54X103Pa

設(shè)備內(nèi)的表壓強(qiáng)P表二-真空度二-13.3X103Pa

3.其流化床反響器上裝有兩個(gè)U型管壓差計(jì)，如此題

附圖所示。測得R=400mm,R=50mm,指

12

示液為水銀。為防止水銀蒸汽向空氣中集中，于右側(cè)的

U型管與大氣連通的玻璃管內(nèi)灌入一段水，其高度R二

3

50mm。試求A、B兩處的表壓強(qiáng)。

分析：依據(jù)靜力學(xué)根本原則，對于右邊的U管壓差計(jì)，

習(xí)?3附圖

a-a，為等壓面，對于左邊的壓差計(jì)，b-b為另一等

壓面，分別列出兩個(gè)等壓面處的靜力學(xué)根本方程求解。

解：設(shè)空氣的密度為p,其他數(shù)據(jù)如以下圖

g

a-a^bP+pgh=PgR+pgR

Ag1水3水銀2

由于空氣的密度相對于水和水銀來說很小可以無視不記

即：P=1.0X103X9.81X0.05+13.6X103X9.81X0.05

A

=7.16X103Pa

b-b,處P+Pgh=P+Pgh+PgR

Bg3Ag2水銀

P=13.6X103X9.81X0.4+7.I6XIO3

B

=6.05X10aPa

4.此題附圖為遠(yuǎn)距離測量把握裝置，用以

測定分相槽內(nèi)煤油和水的兩相界面位置。已

知兩吹氣管出口的距離H=Im,U管壓差計(jì)

的指示液為水銀，煤油的密度為820Kg/?o

試求當(dāng)壓差計(jì)讀數(shù)R=68mm時(shí)，相界面與油層

的吹氣管出口距離h。

分析：解此題應(yīng)選取的適宜的截面如以下圖：無視空氣產(chǎn)生的壓強(qiáng)，此題中1

一1’和4一4’為等壓面，2—2,和3—3’為等壓面，且1-1'和2—2’的

壓強(qiáng)相等。依據(jù)靜力學(xué)根本方程列出一個(gè)方程組求解

解：設(shè)插入油層氣管的管口距油面高Ah

在1一1,與2—2,截面之間

P=P+PgR

12水銀

VP=P,P=P

1423

且P=pgAh，P=Pg(H-h)+Pg(Ah+h)

3煤油4水煤油

聯(lián)立這幾個(gè)方程得到

PgR=Pg(H-h)+Pg(Ah+h)-PgAh即

水銀水燥油燥油

PgR=PgH+Pgh-Pgh帶入數(shù)據(jù)

水銀水燃油水

1.03X103X1-13.6X103X0.068=h(l.0X103-0.82X103)

h=0.418m

5.用此題附圖中串聯(lián)U管壓差計(jì)測量蒸汽鍋爐水面上方的蒸氣壓，U管壓差

計(jì)的指示液為水銀，兩U管間的連接收內(nèi)布滿水。以知水銀面與基準(zhǔn)面的垂

直距離分別為：h=2.3m,h=1.2m,h=2.5m,h=1.4m。鍋中水面與基準(zhǔn)

1234

面之間的垂直距離h=3m。大氣壓強(qiáng)p=99.3X103p。

5aa

試求鍋爐上方水蒸氣的壓強(qiáng)PO

分析：首先選取適宜的截面用以連接兩個(gè)U管，本

題應(yīng)選取如以下圖的1—1截面，再選取等壓面，

最終依據(jù)靜力學(xué)根本原理列出方程，求解

解：設(shè)1—1截面處的壓強(qiáng)為P

1

對左邊的U管取a-a等壓面，由靜力學(xué)根本方程

P+Pg(h-h)=P+Pg(h-h)代入數(shù)據(jù)

0水541水銀34

P+1.0X103X9.81X(3-1.4)

0

=P+13.6X103X9.81X(2.5-1.4)

1

對右邊的U管取b-b等壓面，由靜力學(xué)根本方程P+Pg(h-h)=p

1水32水

g(h-h)+p代入數(shù)據(jù)

m12a

P+1.0X103X9.81X(2.5-1.2)=13.6X10.3X9.81X(2.3-1.2)+

99.3X103

解著兩個(gè)方程得

P=3.64X105Pa

=0.843m3/s

8.高位槽內(nèi)的水面高于地面8m,水從6108義4mm的管道中流出，管路出口高

于地面2瞑在此題特定條件下，水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按Eh=6.5U2計(jì)

f

算，其中u為水在管道的流速。試計(jì)算：

(1)A—A”截面處水的流速；

(2)水的流量，以mMh計(jì)。

分析：此題涉及的是流體動(dòng)力學(xué)，有關(guān)流體動(dòng)力學(xué)主要是能量恒算問題，一般

運(yùn)用的是柏努力方程式。運(yùn)用柏努力方程式解題的關(guān)鍵是找準(zhǔn)截面和基準(zhǔn)面，

對于此題來說，適宜的截面是高位槽1—L和出管口2—2,,如以下圖，選取地

面為基準(zhǔn)面。

解：設(shè)水在水管中的流速為u,在如以下圖的1—1.,2—2.處列柏努力方程

Zg+0+P/p=Zg+u2/2+P/P+Eh

1122f

(Z-Z)g=U2/2+6.5U2代入數(shù)據(jù)

12

(8-2)X9.81=7U2,u=2.9m/s

換算成體積流量

V=uA=2.9XJi/4X0.12X3600

s

二82m3/h

9.20℃水以2.5m/s的流速流經(jīng)638X2.5mm的水平管，此管以錐形管和另一

653X3m的水平管相連。如此題附圖所示，在錐形管兩側(cè)A、B處各插入一垂

直玻璃管以觀看兩截面的壓強(qiáng)。假設(shè)水流經(jīng)A、B兩截面的能量損失為1.5J/kg,

求兩玻璃管的水面差(以mm計(jì))，并在此題附圖中畫出兩玻璃管中水面的相

對位置。

分析:依據(jù)水流過A、B兩截面的體積流量一樣和此兩截面處的伯努利方程列等

式求解

解：設(shè)水流經(jīng)A、B兩截面處的流速分別為u、u

AB

uA=uA

AABB

，u=(A/A)u=(33/47)2X2.5=1.23m/s

BABA

在A、B兩截面處列柏努力方程

Zg+u2/2+P/P=Zg+u2/2+P/p+￡h

222

?.,z二z

12

，(P-P)/p=Eh+(u2-u2)/2

12f12

g(h-h)=1.5+(1.232-2.52)/2

12

h-h=0.0882m=88.2mm

12

即兩玻璃管的水面差為88.2mm

10.用離心泵把20C的水從貯槽送至水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定，各局部

相對位置如此題附圖所示。管路的直徑均為中76X2.5mm,在操作條件下，泵入

---------口處真空表的讀數(shù)為24.66X103Pa,水流

經(jīng)吸入管與排處管(不包括噴頭)的能量

￡

91損失可分別按Eh=2u2,Sh=10u2計(jì)

f.1f,2

引且二算，由于管徑不變，故式中U為吸入或排

;三;

出管的流速m/s。排水管與噴頭連接處的

習(xí)?10Itffl

壓強(qiáng)為98.07X103Pa(表壓)c試求泵的有效功率。

分析：此題考察的是運(yùn)用柏努力方程求算管路系統(tǒng)所要求的有效功率把整個(gè)系統(tǒng)分成

兩局部來處理，從槽面到真空表段的吸入管和從真空表到排出口段的排出管，在兩段

分別列柏努力方程。

解：總能量損失Ehf=Ehf+Ehf

,1,2

u=u=U=2U2+10u2=12u2

12

在截面與真空表處取截面作方程：Zg+u2/2+P/P=Zg+w/2+P/p+Zhf

00011.1

(P-P)/P=zg+w/2+￡hf/.u=2m/s

011.1

:.w=uAP=7.9kg/s

s

在真空表與排水管-噴頭連接處取截面zg+w/2+P/P+W=zg+w/2+P/p+Ehf

11e22

2

:?*=zg+u2/2+P/P+Ehf—(zg+u2/2+P/p)

e22.211

=12.5X9.81+(98.07+24.66)/998.2X103+10X22

=285.97J/kg

N=Ww=285.97X7.9=2.26kw

ees

11.此題附圖所示的貯槽內(nèi)徑D為2m,槽底與內(nèi)

/—pl/'徑d為33mm的鋼管相連，槽內(nèi)無液體補(bǔ)充，其液

二、°

面高度h為2nl(以管子中心線為基準(zhǔn))。液體在

---------y°

此題管內(nèi)流淌時(shí)的全部能量損失可按Xh=20u2

習(xí)際IIMffi

公式來計(jì)算，式中U為液體在管內(nèi)的流速m/so試求當(dāng)槽內(nèi)液面下降1m所需

的時(shí)間。

分析：此題看似一個(gè)一般的解柏努力方程的題，分析題中槽內(nèi)無液體補(bǔ)充，則

管內(nèi)流速并不是一個(gè)定值而是一個(gè)關(guān)于液面高度的函數(shù)，抓住槽內(nèi)和管內(nèi)的體

積流量相等列出一個(gè)微分方程，積分求解。

解：在槽面處和出口管處取截面1-1,2-2列柏努力方程

hg=U2/2+Eh=112/2+20uz

1f

Au=(0.48h)1/2=0.7hi/2

槽面下降dh,管內(nèi)流出uAdt的液體

AAdh=uAdt=0.7h"2Adt

22

Adt=Adh/(AO.7hi/2)

2

對上式積分：t=l.8，h

13.用壓縮空氣將密度為1lOOkg/皿的腐蝕性液體自

低位槽送到高位槽，兩槽的液位恒定。管路直徑均為

4)60X3.5mm,其他尺寸見此題附圖。各管段的能量

損失為Eh=Xh=U2,￡h=1.18U2O兩壓差

f,ABf,CDf,BC

計(jì)中的指示液均為水銀。試求當(dāng)R=45mm,h=200mm時(shí)：(1)壓縮空氣的壓強(qiáng)

1

P為假設(shè)干？(2)U管差壓計(jì)讀為多少?

數(shù)R

12

解：對上下兩槽取截面列柏努力方程

0+0+P/P=Zg+O+P/P+Eh

12f

/.P=ZgP+0+P+PEh

12f

=10X9.81X1100+1100(2U2+L18U2)

=107.91X103+3498u2

在壓強(qiáng)管的B,C處去取截面，由流體靜力學(xué)方程得

P+Pg(x+R)=P+Pg(h+x)+PRg

B1cBC水銀1

P+1100X9.81X(0.045+x)=P+1100X9.81X(5+x)+13.6X103X9.81

Bc

X0.045

P-P=5.95X10?Pa

BC

在B,C處取截面列柏努力方程

0+u2/2+P/P=Zg+u2/2+P/P+Xh

BBcCf.BC

??,管徑不變，???u=u

bc

P-P=p(Zg+Eh)=1100X(1.18U2+5X9.81)=5.95X10iPa

BCf,BC

u=4.27m/s

壓縮槽內(nèi)表壓P=L23X105Pa

(2)在B,D處取截面作柏努力方程

O+w/2+P/P=Zg+O+O+Eh+Zh

Bf.BCf,CD

P=(7X9.81+1.18U2+U2-0.5U2)X1100=8.35X10iPa

B

P-Pgh=PRg

B水銀2

8.35X10.-1100X9.81X0.2=13.6X103X9.81XR

2

R=609.7mm

2

J此流體屬于湍流型

15.在此題附圖所示的試驗(yàn)裝置中，于異徑水平管段兩截面間連一倒置U管壓

差計(jì)，以測量兩截面的壓強(qiáng)差。當(dāng)水的流量為10800kg/h時(shí)，U管壓差計(jì)讀數(shù)

R100mm,粗細(xì)管的直徑分別為①60X3.5mm與中45X3.5mm。計(jì)算：(1)1kg

水流經(jīng)兩截面間的能量損失。：2)與該能量損失相當(dāng)?shù)膲簭?qiáng)降為假設(shè)干Pa?

解(1)先計(jì)算A,B兩處的流速：

u_w/Ps_295m/s,u-w/ps

AsAB5B

在A,B截面處作柏努力方程：

zg+u2/2+P/P=zg+u2/2+P/P+Zhf

AAABBB

A1kg水流經(jīng)A,B的能量損失：

Ehf=(u2-112/2+(P-P)/P=(u2-u2/2+PgR,/P=4.41J/kg

AB)ABAB)

(2).壓強(qiáng)降與能量損失之間滿足：

Ehf=AP/pAAP=PEhf=4.41X103

18.確定量的液體在圓形直管內(nèi)做滯流流淌。假設(shè)管長及液體物性不變，而管

徑減至原有的1/2,問因流淌阻力而產(chǎn)生的能量損失為原來的假設(shè)干倍？

解：;管徑削減后流量不變

，uA=uAffijr=r

112212

???A=4A，u=4u

122

由能量損失計(jì)算公式Eh=X?(i/d)X(1/2U2)得

f

Eh二人？(i/d)X(1/2U2)

f,ii

Eh二人？(i/d)X(l/2u2)二入？(i/d)X8(u)2

f,221

二16￡h

f,1

Ah二16h

f2fl

=4.63X10.Kg/h

20.每小時(shí)將2X103kg的溶液用泵從反響器輸送到高位槽。反響器液面上方

保持26.7X103Pa的真空讀，高位槽液面上方為大氣壓強(qiáng)。管道為的鋼管，總

長為50m,管線上有兩個(gè)全開的閘閥，一個(gè)孔板流量計(jì)(局部阻力系數(shù)為4),

5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭。反響器內(nèi)液面與管路出口的距離為15nl0假設(shè)泵效率為0.7,

求泵的軸功率。

解：流體的質(zhì)量流速3=2X10/3600=5.56kg/s

S

流速U=3/(AP)=1.43m/s

s

雷偌準(zhǔn)數(shù)Re=數(shù)P/U=165199>4000

查本書附圖1-29得5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭的當(dāng)量長度：5X2.1=10.5m

2個(gè)全開閥的當(dāng)量長度：2X0.45=0.9m

J局部阻力當(dāng)量長度Ei=10.5+0.9=11.4ir.

e

假定1/X1/2=2lg(d/e)+1.14=2lg(68/0.3)+1.14

??.人二0?029

檢驗(yàn)d/(eXReX入㈤=0.008>0.005

?,?符合假定即入=0.029

???全流程阻力損失Eh=XX(i+￡i)/dXU2/2+CX112/2

e

=[0.029X(50+11.4)/(68X103)+4]X

1.432/2

=30.863J/Kg

在反響槽和高位槽液面列伯努利方程得

P/p+We=Zg+P/p+Eh

12

We=Zg+(P-P)/P+Eh

12

=15X9.81+26.7X103/1073+30.863

二202.9J/Kg

有效功率Ne=WeXw=202.9X5.56=1.128X103

s

軸功率N=Ne/n=l.128X103/0.7=I.6IXIO3W

=1.61KW

22.如此題附圖所示，，貯水槽水位維持不變。槽底與內(nèi)徑為100mm的鋼質(zhì)放

水管相連，管路上裝有一個(gè)閘閥，距管路入口端15川處安有以水銀為指示液的

U管差壓計(jì)，其一臂與管道相連，另一臂通大氣。壓差計(jì)連接收內(nèi)布滿了水，

測壓點(diǎn)與管路出口端之間的長度為20m。

(1).當(dāng)閘閥關(guān)閉時(shí)，測得R=600mm,h=1500mm；當(dāng)閘閥局部開啟時(shí)，測的

R=400mm,h=1400mmo摩擦系數(shù)可取0.025,管路入口處的局部阻力系數(shù)為0.5。

問每小時(shí)從管中水流出假設(shè)干立方米。

(2).當(dāng)閘閥全開時(shí)，U管壓差計(jì)測壓處的靜壓強(qiáng)為假設(shè)干(Pa,表壓)。閘

閥全開時(shí)1/d215,摩擦系數(shù)仍取0.025。

e

解：⑴依據(jù)流體靜力學(xué)根本方程，設(shè)槽面到管道的高度為X

Pg(h+x)=PgR

水水銀

103X(1.5+x)=13.6X103X0.6

x=6.6m

局部開啟時(shí)截面處的壓強(qiáng)P=pgR-Pgh=39.63X10.3Pa

i水銀水

在槽面處和IT截面處列伯努利方程

Zg+0+0=0+U/2+P/P+Lh

2i

而￡h=[入(i+Xi)/d+C]?U2/2

e

=2.125U2

A6.6X9.81=U2/2+39.63+2.125u2

u=3.09/s

體積流量a=UAP=3.09Xn/4X(0.1)2X3600=87.41m3/h

s

⑵閘閥全開時(shí)取2-2,3-3截面列伯努利方程

Zg=U2/2+0.5U2/2+0.025X(15+i/d)u2/2

u=3.47m/s

取IT、3-3截面列伯努利方程

P”/P=w/2+0.025X(15+i”/d)ii2/2

1

???P”=3.7X10?Pa

I

24.某油品的密度為800kg/m3,粘度為

41cP,由附圖所示的A槽送至B槽，A槽的

JIM?4液面比B槽的液面高出1.5m。輸送管徑為

4)89X3.5mm(包括閥門當(dāng)量長度)，進(jìn)出口損失可無視。試求：(1)油的流量

(m3/h)；(2)假設(shè)調(diào)整閥門的開度，使油的流量削減20%此時(shí)閥門的當(dāng)量長

度為假設(shè)干m?

解：⑴在兩槽面處取截面列伯努利方程U2/2+Zg+P/P=112/2+P/P

12

+Eh

f

???p二p

12

Zg=Eh=入?(i/d)?U2/2

f

1.5X9.81=X?(50/82X10-3)?uz/2①

假設(shè)流體流淌為滯流,則摩擦阻力系數(shù)

X=64/Re=64p/dup②

聯(lián)立①②兩式得到u=1.2m/s核算Re=duP/u=1920<2023假設(shè)

成立

油的體積流量3=uA=l.2XJI/4(82X103)2X3600

=22.8m3/h

⑵調(diào)整閥門后的體積流量3”二22.8X(1-20%)=18.24m/h

S

調(diào)整閥門后的速度u=0.96m/s

同理由上述兩式1.5X9.81=入？(1/82X10-3)?0.962/2

入=64/Re=64u/duP可以得到i=62.8111

，閥門的當(dāng)量長度i=i-50=12.8m

e

二12.5112=279.25J/Kg

1

26.用離心泵將20℃水經(jīng)總管分別送至A,B容器內(nèi)，總管流量為89m/h3,總

管直徑為

d)127X5mmo原出口壓強(qiáng)為1.93義10sPa,容器B內(nèi)水面上方表壓為lkgf/cm2,

總管的流淌阻力可無視，各設(shè)備間的相對位置如此題附圖所示。試求：(1)離

心泵的有效壓頭H(2)兩支管的壓頭損失H,Ho

e：F,o-Af.o-E.

解(1)離心泵的有效壓頭

總管流速u=V/A

而A=3600XJI/4X(117)2X106

u=2.3m/s

在原水槽處與壓強(qiáng)計(jì)管口處去截面列伯努利方程

Zg+We=U2/2+P/P+Eh?總管流淌阻力不計(jì)Eh=0

00ff

We=U2/2+P/P-Zg

00

=2.32/2+1.93X105/998.2-2X9.81

=176.38J/Kg

???有效壓頭He=We/g=17.98m

⑵兩支管的壓頭損失

在貯水槽和A、B外表分別列伯努利方程

Zg+We=Zg+P/p+Zh

011fl

Zg+We=Zg+P/P+Eh得到兩支管的能量損失分別為

022

h=Zg+We-(Zg+P/P)

fl011

2X9.81十17G.38-(1GX9.81+0)

=39.04J/Kg

￡h=Zg+We-(Zg+P/P)

0

=2X9.81+176.38-(8X9.81+101.33X103/998.2)

=16.0J/Kg

?,?壓頭損失H=Zh/g=3.98m

nri

H=Eh/g=1.63m

f2

28.此題附圖所示為一輸水系統(tǒng)，高位槽的水面

0

習(xí)劇28的圖

維持恒定，水分別從BC與BD兩支管排出，高位槽液面與兩支管出口間的距離

為11m,AB段內(nèi)徑為38mm,長為58m；BC支管內(nèi)徑為32mm,長為12.5m；BD

支管的內(nèi)徑為2&im,長為14m,各段管長均包括管件及閥門全開時(shí)的當(dāng)量長度。

AB與BC管的摩擦系數(shù)為0.03。試計(jì)算：

⑴當(dāng)BD支管的閥門關(guān)閉時(shí)，BC支管的最大排水量為假設(shè)干m3/h?

⑵當(dāng)全部的閥門全開時(shí)，兩支管的排水量各為假設(shè)干m3/h?BD支管的管壁確

定粗糙度為0.15mm,水的密度為1000kg/m3,粘度為0.OOlPa?s。

分析：當(dāng)BD支管的閥門關(guān)閉時(shí)，BC管的流量就是AB總管的流量；當(dāng)全部的

閥門全開時(shí)，AB總管的流量應(yīng)為BC,BD兩管流量之和。而在高位槽內(nèi)，水流

速度可以認(rèn)為無視不計(jì)。

解：(1)BD支管的閥門關(guān)閉

V=V即