化工原理习题解答(陈敏恒)

1. 已知：ΔZ=10m, P 2(表)=0.06MPa ，无缝钢管Φ57×3.5mm,L=50m,

ρ=1200kg/m 3,μ=2mpa ・S,ε=0.3mm

求：(1) 管路方程

(2) q v =30m 3/h 时的H e ，P e

解题思路：(1) ∵在阻力平方区 ∴λ=f(ε/d)

ε/d, 查图得λ

管路特性方程

25228)(v e q d g g P z H πλ+ρ+∆=l

表

(2) q v =30m 3/h 时，

25228)(v e q d g g P z H πλ+ρ+∆=l

表

g q H P v e e ρ⋅⋅=

2. 已知：D=0.4m, H=0.2m, n=1000r/min, ρ=1000kg/m 3,

求：(1) 顶盖P=f(r)

R

r r R

r r g u g ====0

202)2(ρP

解题思路：离心力场中静力学方程为

C 2r gz P 2

2==−+常数ρωρ ∴2

r gz P C 20200ρω−ρ+= 由小孔处条件知0P (表)＝0，0z =0, 0r =0

∴C=0

gz r 2

1P 22ρ−ρω=∴ z= z 0 =0,

(2) ∵02

r gz P 2

2==ρω−ρ+常数 ∴P 2)(2

2r gz P ρωρ=+=

g

u g r g 222

22==∴ωρP R r r R r r g u g =====

ρ∴0

202P

3. 已知：q v =71m 3/h, P 1 (真)=0.029MPa ，P 2 (表)=0.31MPa ，d 1=d 2,Δz 12=0,

ρ=1000kg/m 3,P 轴=10.4kW

求：H e ,η

解题思路：(1)由泵吸入端（截面）至泵出口端（2截面）列机械能衡算式

g 2u z g P He g

2u z g P 22222111++ρ=+++ρ得 ∵高度差不计，且d 1=d 2, u 1=u 2,

g

P P g P P He ρ+=ρ−=∴（真）表）1212( ()轴

轴P g q H P P v e e ρ==η2

4. 已知：吸入管Φ70×3mm, L AB =15m, 压出管Φ60×3mm, L CD =80m, λ=0.03, Δz=12m, He=30-6×105q v 2,

求：q V , q‘v

解题思路：(1)从江面至高位槽液面排机械能衡算式得管路特性方程 H=Δz+ΣH f =Δz+2

52

2512)88(v CD

AB q g d L g d L ππλ+

将管路方程与泵的特性方程联立，可得q V

(2)江面下降3m ，Δz =15，两方程重新联立

5. 已知：ΔP /ρg ，d ，l,ε,μ,ρ,He=A-Bq v 2

求：计算q v 的框图 解题思路：∵ −=⋅+∆=222

58v

v Bq A He g q d L

g H πλρP 2

1

52)]8/()[(g

d L

B g A q v πλρ+∆−=∴P

框图如下：

是

输 出 q v

6. 已知：离心水泵的特性曲线数据如下：

q v l /min 0 1200 2400 3600 4800 6000 H e m 34.5 34 33 31.5 28 26 管路Δz=5m,L=360m,d=120mm,λ=0.02,两槽敞口

求：q v ，P e

解题思路：对于管路：有2v 52q g

d L 8z g P H πλ+∆+ρ∆= 两槽敞口 ∴ΔP=0 将数据列表：

流量q v m 3/s 0 0.02 0.04 泵 H e m

34.5 34 33 管路H m

5 14.

6 43.21作图求得交点：q v ，H e

∴Pe=q v H e ρg

7．已知：泵特性方程H e =20-2q v 2（H e －m ，q v －m 3/min ），单泵q v =1m 3/min ，两敞口容器z 12=10m

求：q v =1.5m 3/min 时，两泵串联还是并联。

解题思路：假定管路λ=const

则单泵时，管路2122v v Kq z g

P Kq g H +∆+∆=+∆=ρρP 两敞口容器：ΔP=0，Δz 12=10m

∴H e =10+Kq v 2

由q v =1m 3/min 求H e

由H e 求K

现q v =1.5m 3/min 求管路所需压头

算两泵并联， 串联时流量

8. 已知：n=1480r/min 时，泵H e =38.4-40.3q v 2 (H e －m ，q v －m 3/min)， ΔP /ρg=16.8m,Φ76×4mm,L=1360m,λ=0.03

求：（1）输液量q v ；

（2）当n’=1700rpm 时为q v ’

解题思路：(1) 对于管路有（q v 取m 3/min)

22

2)60

()4

11(218.16v f q d g d L H g H π⋅λ+=+ρ∆=P

min /178.03m q H H v e

==得

（2）n’=1700rpm

根据比例定律

2e e )n 'n (H '

H = , )n

'n (q 'q v v =

2v

v e e )q '

q (H '

H =∴

2

'v

2

'v

22

'v 22

v

v 2

v e q 3.407.50q 3.40)14801700(4.38q 3.40)n '

n (4.38)q '

q )(q 3.404.38('H −=−×=−×=−=∴

与管路H’=16.8+5q v ’2联立

得q v ’

9．已知：[NPSH]r =3.5m, (H f 吸+u 12/2g)=3J/N, H g =3m, P 0=90kPa,O H 2t =20℃

求：是否汽蚀？

解题思路：查得20℃下水的饱和蒸汽压为2338.43Pa

∑+−−ρ−ρ=]5.0[][0

r f v

NPSH H g p g p Hg ）（吸

10．已知：P 0 (真)=67kPa, P v =P 0 (绝), H g =-3.5m, ρ=986kg/m 3, H f 0-1=0.87m,

[NPSH]r =3.7m

求：是否适宜，不适宜如何安装？

解题思路：由0-1列柏努利方程

10]5.0)[(][−Σ−+−ρ−=∴f r v o g H NPSH g

P P H 11．已知：z 12=16m, P 2 (表)=0.03MPa ，q m =40吨/时，∑H f =4.1J/N 求：选水泵的型号

解题思路：以两液面1至2列柏努利方程

∑∑+ρ∆+∆=+ρ∆=f f H g

P z H g H P ρ

=m v q q ，查教材图2-23，选型 12．已知：n=60次/min ，D=200mm ，d=30mm ，S=300mm ，q v =0.018m 3/s

求：ηv 解题思路：60

n s )f F 2(Z 60n ZV q s vT ⋅⋅−=⋅= z=1，F=πD 2/4=0.785×0.22=0.0314m 2, f=πd 2/4=0.785×0.032=7.065×10-4m 2 S=0.3, n=60

T

v v v q q =η∴

13．已知：ρ=0.75kg/m 3, q v =12700m 3/h, p T =1.18kP a , 风机q v0=12700m 3/h, p T0=1.57kPa

求：此风机可用否？

解题思路：p T ∝ρ，且出厂规定ρ0=1.2kg/m 3,

O T T p p 0

][ρρ=∴