化工原理(管国锋主编 第三版)课后习题答案2 流体输送机械

题号或许会与书本有些不同

第2章 流体输送机械

1）某盛有液体的圆筒容器，容器轴心线为铅垂向，液面水平，如附图中虚线所示。当容器以等角速度ω绕容器轴线旋转，液面呈曲面状。试证明： ①液面为旋转抛物面。 ②

。

③液相内某一点（r，z）的压强。式中ρ为液体密度。

解 题给条件下回旋液相内满足的一般式为

P gz

2

2

r2 C （常量）

取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,P=P0,∵C=P0 故回旋液体种，一般式为p gz

2

2

r2 p0

① 液面为P=P0的等压面

gz

2

2

r 0,Z

2

2

2g

r2，为旋转抛物面

②H

2

2g

2

R2

又 Rh0 Z2 rdr

r

2

g

r

r

3

dr

2R4

4g

即：h0=

2R2

4g

∴H=2h0

③某一点（r,Z）的压强P:

P P0 gh

2

2

r P0 g(

2

2r2

2g

Z)

题号或许会与书本有些不同

2）直径0.2m、高0.4m的空心圆桶内盛满水，圆筒定该中心处开有小孔通大气，液面与顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以800rpm转速绕容器轴心线回旋，问：圆筒壁内侧最高点与最低点的液体压强各为多少？

解 P gz

2

2

r2 C

取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0, P=P0 ,∴C=P0

故回旋液体种，一般式为 p gz

2

2

r2 p0

B点：

Z=0,r=R=0.1m,PB P0 C

点:Z=-0.4m,r=0.1m,

PC P0 gZ

2

2

R2

1000800

(2 )2 0.12 3.51 104Pa 260

2

2

r2 1000 9.81 ( 0.4)

1000800

(2 )2 0.12 3.90 104Pa260

3）以碱液吸收混合器中的CO2的流程如附图所示。已知：塔顶压强为0.45at

（表压），碱液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m，碱液流量为10m3/h，输液管规格是φ57×3.5mm，管长共45m（包括局部阻力的当量管长），碱液密度，粘度，管壁粗糙度。试求：①输送每千克质量碱液所需轴功，J/kg。②输送碱液所需有效功率，W。

解 ①WS gh

P2 P0

l leU2

( 1)J/Kg

d2

U

1.41m/s

(0.050)24

0.050 1.41 12004

4.23 10 3

2 10

Re

0. 4 10 3,查得 0.031

题号或许会与书本有些不同

0.45 9.81 104451.412

(0. 1) 168.5J/Kg ∴WS 9.81 10.5

12000.0502

②Ne VP WS

10

1200 168.5 561.7W 3600

4）在离心泵性能测定试验中，以2 泵汲入口处真空度为220mmHg，以孔板流量计及U形压差计测流量，孔板的孔径为35mm，采用汞为指示液，压差计读数，孔流系数，测得轴功率为1.92kW，已知泵的进、出口截面间的垂直高度差为0.2m。求泵的效率η。

P2 P11.2 9.81 104 220 133.3

解 He (Z2 Z1) 0.2 15.2m

g1000 9.81V

4

d0C0

2

2( )gR

4

(0.035)2 0.63

2(13.6 1) 9.81 0.85

8.79 10 3m3/s

1

Ne VPgHe 8.79 10 3 103 9.81 15.2 1.31 103W

Ne 1..92 68.2

m5）IS65-40-200型离心泵在时的“扬程～流量”数据如下：

用该泵将低位槽的水输至高位槽。输水管终端高于高位槽水面。已知低位槽水面与输水管终端的垂直高度差为4.0m，管长80m（包括局部阻力的当量管长），输水管内径40mm，摩擦系数。试用作图法求工作点流量。

解

8 lvs28 0.02 8026

4.0 V 4.0 1.29 10Vss2525

gd 9.81 0.040

管路特性曲线：He' H0

将流量的单位改为m3/h,以V表示以便同泵的特性曲线一致，则V2

) 4.0 0.0995V2

3600

"He'~V"计算数据结果列于下表 ：He' 4.0 1.29 105(

题号或许会与书本有些不同

由作图法得，工作点流量V=9.17m3/h 6）IS65-40-200型离心泵在

时的“扬程～流量”曲线可近似用

如下数学式表达：，

式中He为扬程，m，V为流量，m3/h。试按第5题的条件用计算法算出工作点的流量。

泵的特性曲线：He 13.67 8.30 10 3V2

H'e 4.0 0.0995V2[解] 管路特性曲线：

令He He',解得V 9.47m3/h

7）某离心泵在时的“扬程～流量”关系可用

表示，式中He为扬程，m，V为流量，m3/h。现欲用此

型泵输水。已知低位槽水面和输水管终端出水口皆通大气，二者垂直高度差为8.0m，管长50m（包括局部阻力的当量管长），管内径为40mm，摩擦系数。要求水流量15 m3/h。试问：若采用单泵、二泵并连和二泵串联，何种方案能满足要求？略去出口动能。

[解] 管路特性曲线：H'e 8.0

8 0.02 50252

V 8.0 8.07 10VSS

2 9..81 0.0405

8.0 0.0623V2,m(单位：VS m3/s,V m3/h)

①单泵： He 13.67 8.30 10 3V2 He' 8.0 0.0623V2令He He'解得 V 8.96m3/h

②二泵串联：He，串 2(13.67 8.30 10 3V2 27.34 1.66 10 2V2 He' 8.0 0.0623V2令He,串 He',解得V串 15.7m3/h

22③二泵并联：He,并 13.67 8.30 10 3(V并/2） 13.67 2.075 10 3V并

He' 8.0 0.0623V2令He,并 He',解得V并 9.38m3/h

可见，只有二泵串联可满足V 15m3/h的要求。

8）有两台相同的离心泵，单泵性能为，m，式中V的单位是m3/s。当两泵并联操作，可将6.5 l/s的水从低位槽输至高位槽。两槽皆敞

题号或许会与书本有些不同

口，两槽水面垂直位差13m。输水管终端淹没于高位水槽水中。问：若二泵改为串联操作，水的流量为多少？

[解] 并联：扬程 He,并 45 9.2 105(6.5 10 He' 35.3m K 5.28 105串联：He,串 （245 9.2 10V)He' 13 5.28 105VS2

令He,串 He',解得 VS 5.70 10 3m3/s

5

2

S

3

2） 35.3m

2

管路特性方程：H'e 13 K(6.5 10 3），

9）承第5题，若泵的转速下降8%，试用作图法画出新的特性曲线，并设管路特性曲线不变，求出转速下降时的工作点流量。

[解] 设原来转速为n，后来转速n’=0.92n,前后各有关参量的关系为：

V'/V n'/n,He'/He (n'/n)2

可由原来的（He,V）数据一一对应算出新转速时的（H’e V’）数据 ，如下表所示：

管路特性曲线：

He =4.0+0.0995V2 m ,(V—m3/h),

可作图法得（V,He’’ ）,数据如下：（6.9,8.74）,(11.5,17.16) ,(13.3,22.9) 由作图法得，工作点V=8.8m3/h

10）用离心泵输送水，已知所用泵的特性曲线方程为：

。

当阀全开时的管路特性曲线方程：（两式中He、He’—m，V—33

m/h）。问：①要求流量12m/h，此泵能否使用？②若靠关小阀的方法满足上述流量要求，求出因关小阀而消耗的轴功率。已知该流量时泵的效率为0.65。 解: (1) He=36－0.02V2

He‘=12＋0.06V2 ∵He=He’，解得V=17.3m3/h 适 …… 此处隐藏：3061字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……