化工原理上习题集

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1、第一章一测量管道阻力的装置如图所示。已知D1=2D2，rHg=13.6´103kg/m3，u2=1m/s，R=10mm，试计算“1-2”截面间阻力hf,1-2值，以J/kg为单位。已知u2=1m/s，u1=u2/4=1/4=0.25m/s∵gz1+p1/r+u12/2=gz2+p2/r+u22/2+hf,1-2又(gz1+p1/r)－(gz2+p2/r)=(rHg－r)gR/r∴hf,1-2=(rHg－r)gR/r＋u12/2－u22/2=12.6×9.81×0.010＋(0.25)2/2－1/2=0.767J/kg用泵自贮油池向高位槽输送矿物

2、油，流量为38.4T/h。池及槽皆敞口。高位槽中液面比池中液面高20m,管路总长(包括局部阻力)430m，进出口阻力不计。管径为φ108´4mm，油的粘度为3430cP，密度为960kg/m3,泵的效率为50%，求泵的实际功率。Re=4´38.4´103/(3600p´0.10´3.43)=39.6层流l=64/Re=64/39.6=1.62He=(z2－z1)＋8lLV2/(p2gd5)=H＋8lLw2/(p2gd5r2)=20+8´1.62´430´(38.4´103/3600)2/(p2´9.81´0.105´9602)=731m∴Na=

3、He×W×g/h=731´(38.4´103/3600)´9.81/0.50=153´103W=153kW用离心泵将水由水槽送至水洗塔中，水洗塔内的表压为9.807×104Pa，水槽液面恒定，其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m，在某送液量下,泵对水作的功为317.7J/kg，管内摩擦系数为0.018，吸入和压出管路总长为110m(包括管件及入口的当量长度，但不包括出口的当量长度)。输送管尺寸为φ108×4mm，水的密度为1000kg/m3。求输水量为多少m3/h。Ws=g(z2－z1)＋p2(表)/r＋u22/2＋Shf，S

4、hf=l(L/d)´u22/2即317.7=9.81´20+9.807´104/1000+(1+0.018´110/0.10)u22/2∴u2=1.50m/s∴V=1.50´(p/4)´(0.10)2=1.18´10-2m3/s=42.5m3/h如图所示的管路系统中，有一直径为φ38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co为0.63，流体流经孔板的永久压降为6×104Pa，AB段摩擦系数λ取为0.022，试计算：⑴液体流经AB段的压强差；⑵若泵的轴功率为800W，效率为62

5、%，求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。已知：操作条件下液体的密度为870kg/m3，U形管中的指示液为汞，其密度为13.6×103kg/m3。uo=Co[2gR(ρi-ρ)/ρ]0.5=0.63[2×0.6×9.81(13.6×103-870)/870]0.5=8.27m/s；u=(do/d)2uo=(16.4/33)2×8.27=2.043m/s；W=2.043×[(π/4)×0.0332]×870=1.52kg/s；⑴流体流经AB段的压强差在A与B两截面间列伯努利方程(管中心线为基准面)：ZAg+(pA/ρ)+(uA2/2)=Z

6、Bg+(pB/ρ)+(uB2/2)+Σhf；ZA=ZB；uA=uB；Σhf=λ(L/d)(u2/2)+(6×104/ρ)=0.022×(30/0.033)×(2.0432/2)+(6×104/870)=111J/kg；∴pA-pB=ρΣhf=870×111=9.66×104Pa；⑵Ne=800×0.62=496W；AB段所消耗的功率Nf=WΣhf=1.52×111=168.7W∴Nf/Ne=168.7/496=0.34=34％如图,离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸入管路为φ108×4mm，长2m的钢管。泵压出管路为φ76×3mm,长30m

7、的钢管,压出管路上装有标准阀一只，闸阀一只，90℃弯头4只。在压出管路上还装有孔板流量计，孔板孔径为40mm，孔流系数Co=0.62，水银压差计读数R=456mm。吸收塔喷咀处压力为0.5kgf/cm2(表压)，碱液密度ρ=1100kg/m3，泵的效率η=0.6，直管阻力系数λ=0.02(吸入、压出管道近似取相同值)，弯头ζ=0.75，标准阀ζ=6，闸阀ζ=0.17，孔板ζ=8，试求泵所需功率。Ｖ=(π/4)×0.042×0.62[2g×0.456×(13.6×103-1100)/1100]0.5=0.00786m3/su1=0.00786/[

8、(π/4)×0.12]=1.0m/su2=1.0×(0.1/0.07)2=2.04m/sΣhf=(0.02×2/0.1+0.5)×1.02/2g+(0