化工原理第二章习题和答案

1. 如图2-1用离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为2.5atm的塔内，管径为φ108×4mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。

已知：水的流量为56.5m3·h-1，水的粘度为10-3 Pa·S，密度为1000kg·m-3，管路摩擦系数可取为0.024，计算并回答：(1)水在管内流动时的流动形态；(2) 管路所需要的压头和功率；解：已知：d = 108-2×4 = 100mm = 0.1mA=(π/4)d 2 = 3.14×(1/4)×0.12 = 0.785×10-2 m l+Σl e =100m q v = 56.5m 3/h∴u = q/A = 56.5/(3600×0.785×10-2) = 2m/sμ = 1cp = 10-3 Pa ·S ρ=1000 kg.m -3, λ = 0.024 ⑴ ∵ Re = du ρ/μ=0.1×2×1000/10-3 = 2×105 > 4000 ∴水在管内流动呈湍流⑵ 以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程： Z 1 +(u 12/2g)+(p 1/ρg)+H =Z 2+(u 22/2g)+(p 2/ρg)+ΣHf∵Z 1=0, u 1=0, p = 0 (表压), Z 2=18m, u 2=0 p 2/ρg=2.5×9.81×104/(1000×9.81)=25m ΣHf =λ[(l+Σle )/d](u 2/2g)=0.024×(100/0.1)×[22/(2×9.81)] = 4.9m ∴H = 18+25+4.9 = 47.9mNe = Hq v ρg = 47.9×1000×9.81×56.5/3600 = 7.4kw2. 采用IS80-65-125水泵从一敞口水槽输送60℃热水。

化工原理第二章习题及答案1. 有一气缸，内径为100mm，在一个压力器中充入25升压缩空气（压力为2.5MPa），用这个压缩空气推动空气缸推出500mm，求气缸推力和机械效率。

解答：气缸推力的计算公式为：F=P*A 其中，P为气缸内气压力，A为气缸有效面积。

首先，需要根据气缸内径计算出气缸有效面积。

气缸有效面积的计算公式为：A=π*(D^2 - d^2)/4 其中，D为气缸外径，d为气缸内径。

根据气缸内径100mm可得：D=100mm+（2×5mm）=110mm由此可得气缸有效面积：A=π*(1102-1002)/4=0.00813m^2因此，气缸推力为：F=2.5×0.00813=0.02033MN其次，需要根据机械原理计算气缸的机械效率。

气缸的机械效率为：η=F_load/F_in 其中，F_load为气缸的推力，F_in为压缩空气所做的功。

压缩空气所做的功为：W=P_1V_1ln(P_2/P_1) 其中，P_1为压缩前的气压，V_1为压缩前的容积，P_2为压缩后的气压。

压缩空气所做的功为：W=2.5×25×10^-3×ln(0.1/2.5)=-0.621J因此，气缸的机械效率为：η=0.02033/(-0.621)= -0.0327答案：气缸推力为0.02033MN，机械效率为-0.0327。

2. 在一艘船上，柴油机每小时消耗燃油1000升，每升燃油能释放38000J的热量，求柴油机的功率。

解答：柴油机的功率可以通过燃烧的热量和时间来计算。

柴油机的功率公式为：P=W/t=Q/t 其中，W为做功的量，t为做功的时间，Q为燃料燃烧所释放的热量。

柴油机燃料燃烧释放的热量为：Q=m_fuel * Q_fuel 其中，m_fuel为燃料质量，Q_fuel为燃料单位质量的燃烧热量。

每小时柴油机消耗的燃油量为：m_fuel = 1000kg/小时每升燃油能释放的热量为：Q_fuel = 38000J/升因此，柴油机燃料燃烧释放的热量为：Q = 1000 × 38000=3.8×10^7J/小时假设柴油机每小时工作3600秒，则计算柴油机的功率为：P = Q/t =3.8×10^7/3600 ≈ 10556W答案：柴油机的功率约为10556W。

化工原理课后练习答案第二章王志魁问题一1. 根据化学方程式燃烧一摩尔乙醇需要消耗多少摩尔氧气？根据化学方程式：C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O可知，燃烧一摩尔乙醇需要消耗3摩尔氧气。

2. 当空气中乙醇与空气中丙醇的含量分别为30%和70%时，求空气中乙醇和丙醇所占的摩尔百分比。

假设空气中乙醇和丙醇的总摩尔百分比为100，则空气中乙醇所占的摩尔百分比为30，丙醇所占的摩尔百分比为70。

问题二1. 试述理想气体状态方程及其适用范围。

理想气体状态方程可以表示为：PV = nRT其中，P为气体的压力，V为气体的体积，n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为气体的绝对温度。

理想气体状态方程适用于满足以下条件的气体系统：•气体分子与分子之间没有相互作用力；•气体分子之间碰撞时完全弹性碰撞；•气体分子体积相比于容器体积可忽略不计；•气体分子之间和气体与容器之间没有能量交换。

2. 理想气体状态方程中的R值有多少种选择？理想气体状态方程中的R值有两种选择，分别为：•理想气体常数R：其数值为8.314 J/(mol·K)，适用于用焦耳和开尔文为单位的计算。

•气体常数R：其数值为0.0821 L·atm/(mol·K)，适用于用升和大气压为单位的计算。

问题三1. 一瓶容积为500 mL的二氧化碳气体在273 K时的压力为2 atm，求该瓶中二氧化碳的摩尔数。

根据理想气体状态方程，我们可以将已知条件代入计算：PV = nRT其中，P为压力，V为体积，n为摩尔数，R为气体常数，T为温度。

将已知条件代入计算：2 atm × 500 mL = n × 0.0821 L·atm/(mol·K) × 273 K解方程得：n = (2 atm × 500 mL) / (0.0821 L·atm/(mol·K) × 273 K)计算结果得：n ≈ 0.0441 mol因此，该瓶中二氧化碳的摩尔数约为0.0441 mol。

化工原理第二章复习题一、填空题:1. 为防止气蚀现象发生，离心泵在运转时，必须使泵入口处的压强______________________饱和蒸汽压。

2. 离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿__＿＿现象。

3. 当离心泵出口阀门开大时，流量＿＿＿，泵出口压力＿＿＿_。

(变大,变小,不变)4. 离心泵叶轮按有无盖板可分为＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，＿＿__＿＿。

5. 用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量________，扬程_____________。

6. 离心泵的流量调节阀安装在离心泵＿＿＿管路上，关小出口阀门后，真空表的读数＿＿＿＿，压力表的读数＿＿__＿。

7. 离心泵的性能曲线通常包括＿＿＿＿＿＿＿曲线、＿＿＿__＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿曲线。

这些曲线表示在一定＿＿＿＿__下，输送某种特定的液体时泵的性能。

8. 离心泵的扬程含义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

9. 离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：Q＝0.05m3/s时H＝20m ；管路特性为Qe ＝0.05m3/s 时，He＝18m，则在该流量下，消耗在调节阀门上的压头增值ΔH＝＿＿＿＿＿＿m；有效功率ΔN＝＿＿＿＿＿＿kw。

一、填空题答案1. 大于输送温度下该液体的。

2. 气蚀。

3. 变大，降低。

4. 敞式半敞式闭式（或开式，半开式，闭式）。

5.减少；增大。

6. 出口，减小，增大。

7. H－Q，η－Q， N－Q，转速。

8. 离心泵给单位重量的液体所提供的能量。

9. 2; 0.981。

二、选择题1．离心泵停车前要_______。

(A)先关出口阀后断电； (B)先断电后关出口阀； (C)先关出口阀先断电均可；(D)单级式的先断电，多级式的先关出口阀2．流体的密度增大，离心泵的轴功率( )。

(A)增大； (B)减少； (C)不变； (D)不确定3．安装在一定管路中的离心泵，为了降低流量，将离心泵的出口阀关小，则离心泵特性曲线和管路特性曲线将有( )。

化工原理——流体输送机械习题及答案第二章流体输送机械一、选择与填空1、离心泵的工作点是＿＿＿＿＿曲线与＿＿＿＿＿＿＿曲线的交点。

2、离心泵启动前需要先向泵内充满被输送的液体，否则将可能发生现象。

而当离心泵的安装高度超过允许安装高度时，将可能发生现象。

3、离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生＿＿＿＿。

A 汽化现象B 汽蚀现象C 气缚现象D 气浮现象4、用一气蚀余量为3m的离心泵输送处于沸腾状态下的塔底液体，若泵前管路的全部流动阻力为1.5m液柱，则此泵的安装位置必须＿＿。

A 高于塔底液面4.5m的上方B 高于塔底液面1.5m的上方C 低于塔底液面4.5m的下方D 低于塔底液面3.0m的下方5、若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头，流量，效率，轴功率。

6、离心泵的调节阀开大时，A 吸入管路阻力损失不变B 泵出口的压力减小C 泵入口的真空度减小D 泵工作点的扬程升高7、某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应。

A 停泵，向泵内灌液B 降低泵的安装高度C 检查进口管路是否有泄漏现象D 检查出口管路阻力是否过大8、离心泵的主要特性曲线包括、和三条曲线。

9、离心泵特性曲线是在一定下，用常温为介质，通过实验测定得到的。

10、离心通风机的全风压是指与之和，其单位为。

11、若离心泵入口真空表读数为700mmHg，当地大气压为101.33kPa，则输送上42℃水时（饱和蒸汽压为8.2kPa）泵内发生汽蚀现象。

12、若被输送的流体的粘度增高，则离心泵的压头、流量、效率、轴功率。

13、离心泵通常采用调节流量；往复泵采用调节流量。

14、离心泵允许汽蚀余量定义式为。

15、离心泵在一管路系统中工作，管路要求流量为Q e，阀门全开时管路所需压头为H e，而与相对应的泵所提供的压头为H m，则阀门关小压头损失百分数为％。

16、离心通风机的特性曲线包括、、和四条曲线。

17、往复泵的往复次数增加时，流量，扬程。

18、齿轮泵的特点是_，适宜于输送液体，而不宜于输送。

第二章 习题1. 在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26 m 3/h 时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152 kPa 和24.7 kPa ，轴功率为 2.45 kW ，转速为2900 r/min 。

若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m ，泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计。

试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。

解：在真空表和压强表测压口处所在的截面11'-和22'-间列柏努利方程，得22112212,1222e f p u p u z H z H g g g gρρ-+++=+++∑ 其中：210.4z z m -=41 2.4710()p Pa =-⨯表压 52 1.5210p Pa =⨯(表压) 12u u = ,120f H -=∑ 则泵的有效压头为：521213(1.520.247)10()0.418.41109.81e p p H z z m g ρ-+⨯=-+=+=⨯ 泵的效率32618.4110100%53.2%1023600102 2.45e e Q H N ρη⨯⨯==⨯=⨯⨯该效率下泵的性能为：326/Q m h = 18.14H m =53.2%η= 2.45N kW =3. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760 kg/m 3，黏度小于20 cSt ，在贮存条件下饱和蒸气压为80kPa ，现拟用65Y-60B 型油泵将此油品以15 m 3/h 的流量送往表压强为177 kPa 的设备内。

贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5 m ，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1 m 和4 m 。

试核算该泵是否合用。

若油泵位于贮槽液面以下1.2m 处，问此泵能否正常操作?当地大气压按101.33kPa 计。

解：要核算此泵是否合用，应根据题给条件计算在输送任务下管路所需压头,e e H Q 的值，然后与泵能提供的压头数值比较。

第二章 流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。

若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。

解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压）压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==，流速 / ./(.)1221540360015603544V q u m s d ππ===⨯. ../.221212035156199031d u u m s d ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭扬程 222102M V p p u u Ηh ρg g--=++ ()(.)(.)....⨯--⨯-=++⨯⨯332235010301019915603599579812981....m =++=0353890078393 水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。

若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。

解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。

（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。

(3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gHP ρη=将增大。

【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。

试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱，有效功率 .e V P q gH W ρ==⨯⨯⨯=181000981209813600(2) 转速 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱转速/m i n 21250n r = 流量 ./322111250181551450V V n q q m h n ==⨯= 扬程 .2222121125020149m H O 1450n H H n ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭柱 管路特性曲线、工作点、等效率方程【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa ，两槽液位相差4m 且维持恒定。

第二章流体输送机械1・在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26m 3/h 时，离心泵出口处压强表和入口处 真空表的读数分别为152kPa 和24・7kPa,轴功率为2・45kW,转速为2900r/min o 若真空 表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m,泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动 阻力可忽略不计。

试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。

［答：泵的效率为53.1%,其它性能略］解：分别以真空表和压强表所在截而为和2・2截面，在两截面间列柏努利方程有:1000x9.8x(26/3600)x18.4 2450 该效率下泵的性能为：Q=26m3/h, n=2900r/min, H=18.4m, N=2.45kW 。

4.用例2-2附图所示的管路系统测定离心泵的气蚀性能参数，则需在泵的吸入管路中安装 调节阀门。

适当调节泵的吸入和排出管路上两阀门的开度，可使吸入管阻力增大而流量保 持不变。

若离心泵的吸入管直径为100mm,排出管直径为50mm,孔板流量计孔口直径 为35mm,测的流量计压差计读数为0.85mHg,吸入口真空表读数为550mmHg 时，离心 泵恰发生气蚀现象。

试求该流量下泵的允许气蚀余量和吸上真空度。

已知水温为20°C,当 地大气压为760mmHg o仏=0.1 m,d 2 = 0.05/72,= 0.035m,R = 0.85m, p (真)=550mmHg,t = 20°C, 已知： p 0 = 760mmHg求：NPSH 和 解：1） NPSH 可由下式得到:H 二Az I 〃2（表压）+门（真空度）Pg 0.4 + 152000 + 24700 ~~1000x9.8 =18.4 m PgQH N= 53.2%NPSH =匹+ --厶Pg 2g pgPi=Po-Pi(^其中：仇可通过查(PC水的物性参数得到。

耳可通过孔板流量计木矽式计算得至注意：pi的单位换算为pa。

2-l 在用常温水(其密度为1000kg/m3)测定离心泵性能的实验中，当水的流量为26m3/h时，泵出口压力表读数为 1.52×105Pa，泵入口处真空表读数为185mmHg，轴功率为2.45KW，转速为2900r/min。

真空表与压力表两测压口间的垂直距离为400mm，泵的进、以口管径相等，两测压口间管路的流动阻力可解：×105Pa，18∴41m.∴0。

2-2 某台离心泵在转速为2950r/min时，输水量为18m3/h，压头为20m H2现因电动机损坏，用一转速为2900r/min的电动机代用，问此时泵的流量、压头和轴功率各为多少(泵功效率取60％)？解：转速变化后，其他参数也相应变化。

m 695.171829502900 '' 3=⋅⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=Q n n Q O m H n n H 222H328.192029502900 ' '=⋅⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛= kW g Q H Ne 55.16.0/81.91000328.193600695.17/ ' ' '=⨯⨯⨯==ηρ 2-3己知80Y-60型离心泵输送常温水时的额定流量Q ＝50m 3/h ，额定压头H ＝60mH 20，转速n ＝2950r/min ，效率V ＝64％。

试求用该泵输送密度为700kg/m 3、粘度为1mm 2/S 的汽油和输送密度为820kg/m 3、粘度为35mm 2/S 的柴油时的性能参数。

解：设常温下水的密度为：3/1000m kg =ρ，粘度为：cP 1=μ输送汽油时：汽油的运动粘度s mm s mm /20/1221<=ν，则粘度的影响可忽略。

h m Q Q /5031==∴，m H H 601==汽油柱，%641==ηη 输送柴油时：柴油的运动粘度s mm s mm /20/35222>=ν，查图可得：%84=ηC ，%100=Q C ，%98=H C则：h m QC Q Q /5015032=⨯== m HC H H 8.5898.0602=⨯==柴油柱 538.084.064.02=⨯==ηηηCkW gH Q N 22.121000538.081.98208.5836005022222=⨯⨯⨯⨯==∴ηρ2-4 在海拔1000m 的高原上，使用一离心泵吸水，该泵的允许吸上真空高度为6.5m ，吸入管路中的全部阻力损失与速度头之和为3mH 20。

2-1．某离心泵以C 150水进行泵性能实验，体积流量为13h 540m -⋅，泵出口压力表读数为kPa 350，泵入口真空表读数为30kPa 。

若压力表和真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管和压出管内径分别为350mm 及310mm ，试求泵的扬程。

（ 答：39.2m ） 解：1313s m 15.0h m 540--⋅=⋅=V q ，()1222s m 99.131.015.04-⋅=⨯⨯==πA q u V ， ()1211s m 56.135.015.04-⋅=⨯⨯==πA q u V ， gu u g P g P h g u u H H h H 2221222102122210-+++=-+++=ρρm 2.398.9256.199.18.9100010308.910001035035.02233=⨯-+⨯⨯+⨯⨯+=。

2-2．在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一个高位槽。

已知高位槽液面比贮水池液面高出10m ，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m ，管内径为75mm ，换热器的压头损失为gu 2322，在上述条件下摩擦系数可取为03.0，离心泵在转速1min r 2900-⋅=n 时的q H -特性曲线数据如下表所示。

解：设管路特性曲线为V Bq A H +=，2228.9108.9232075.040003.010232u ug u d l Z H +=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++∆=∴λ， ()2075.04⨯⨯==πVV q A q u代入上式得：()254221003.510075.0168.910V Vq q H ⨯+=⨯⨯+=π，由图可以看出，泵的工作点为两条特性曲线的交点。

工作点：m 20=H ，13s m 0045.0-⋅=V q 。

2-3．某离心泵的额定流量为13h16.8m -⋅，扬程为18m 。

试问此泵是否能将密度为3m 1060kg -⋅、流量为13h 15m -⋅的液体，从敞口贮槽向上输送到表压为30kPa 的设备中，敞口贮槽与高位设备的液位的垂直距离为8.5m 。

第二章 流体输送机械一、 填空1、 属于正位移泵型式的，除往复泵外，还有 计量泵 ， 隔膜泵 等。

2、 产生离心泵气缚现象的原因是 离心泵进出口压差与流体密度成正比 ，避免产生气缚的方法有 灌泵排气 。

3、 造成离心泵汽蚀的原因是 p k 小于p v ，增加离心泵最大允许安装高度[]Hg 的措施有降低液体操作温度 和 吸入管道尽量短、直 。

4、 往复泵的流量调节方法有 旁路调节 和 改变活塞冲程或往复频率 。

5、 启动离心泵前，应先 关闭出口阀 和 灌泵 。

6、 用同一离心泵分别输送密度为ρ1 及ρ2=1.2ρ1两种液体，已知两者流量相等，则H e2= 相等 H e1, P e2 大于 P e1 。

7、 离心通风机输送3/2.1m kg =ρ空气时，流量为6000h m /3,全风压为2.354kPa ，若用来输送3m /kg 4.1'=ρ气体，流量仍为6000h m /3，全风压 为 2.746 kPa 。

8、 两敞口容器间用离心泵输水，已知转速为n 1时，泵流量q V 1=100l/s,扬程H e1=16m, 转速为n 2时，q V 2 =120l/s,扬程H e2=20m,则两容器的垂直距离=6.9 m 。

9当要求气体的压缩比p 2/p 1>8时，宜采用 多级 压缩。

当各级的压缩比 相等 时，所消耗的总理论功为最小。

10.离心通风机的全风压主要由 静风压 和 动风压 组成，其物理意义是 风机对单位体积气体所做的功 。

11.提高往复泵连续性和均匀性的措施有 双动泵 、 三联泵 。

12.离心泵通常采用 出口阀门 调节流量，往复泵采用 旁路 调节流量。

13.启动离心泵之前若不向泵灌满被输送的液体，将发生 气傅 ，若叶轮的入口附近绝压低于操作温度下液体的饱和蒸汽压，将发生 气蚀 现象。

14.离心泵安装在送水的特定管路系统中，已知泵的性能：q=0.02m 3/s ，H=20m;管路性能：q e =0.02m 3/s,H e =16m,.则调节阀门的压头损失为 4 m ，其消耗的理论功率为 1960 W.15.离心泵的泵壳制成 蜗牛 、叶轮的叶片制成 后弯 、在叶轮和泵壳之间装置 导论 都有利于动能有效转化为静压能。

1.锅炉钢板壁厚E=20mn,其导热系数2, = 46.5W/(in- K)o若粘附在锅炉壁上的水垢层厚度为= lmn ,其导热系数/U=1.162W/(m-K)o巳知锅炉钢板外表面温度为t} =523K ,水垢表面温度为t. = 473K ,求锅炉每平方米表面积的传热速率，并求钢板表面的温度心。

(原題1) 解：该题为圆筒壁的热传导问题，如果设锅炉的半径为I则/；=r + 0.02, /;=r,^=r-0.001 ,根据题意，可以得到所以»严S,“2由圆筒壁的导热速率方程：Q= = / /y h.| b2i-l 九jS亦人^2^m2其中,"=523K, t3= 473 K , & =46.5W/(m・ K),入=1.162 W/(m・ K), b, = 0.02 m,b2 = 0.001 m , Sm\= S m2 = S o所以旷¥ = f ~n mr W/m2 = 3.874W/n?S b、人0.02 0.001—-H ----- + -----入心46.5 1」62根据圆筒壁的导热速率方程："土主/-I入s血入S]可以得到：匚=(単 =523 _ '刃4X°・°°2 = 506・3(K) 人46.52.在一©60x3.5mm的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm的氧化镁粉，平均导热系数A = 0.07W/(nv°C)；外层为20mm的石棉层，平均导热系数2 = 0.15W/(nv°C)。

现用热电偶测得管壁温度为500°C,最外层表面温度为80弋。

已知钢管的平均导热系数2 = 45W/(nv°C),试求每米管长的热损失及两层保温层3界面的温度。

（原题2）解：根据圆筒壁的热传导传热速率计算公式:= 191・6W/m址=XL ——孚一—=2庇竿h\ , b l ,b33所以宀+知式^80 + 19“疥爲瓦而“0.8代）3.有一列管式换热器，由38根4>25X2. 5mm 的无缝钢管组成，苯在管程流动，由2CTC 加热到80°C,苯的流量为10.2kg/s,饱和蒸汽在売程冷凝。

化工原理第二章思考题及答案1离心泵的扬程是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值。

B . 机械能2离心泵铭牌上标明的是泵在时的主要性能参数。

C . 效率最高3层流和湍流的本质区别是。

C . 雷诺数不同1由离心泵基本方程式导出的理论特性曲线(H-Q)其形状是。

A .直线2离心泵效率最高的点是。

C .设计点3离心泵的调节阀的开度改变,则。

C .不会改变泵泵的特性曲线4 8B29离心泵的含义是。

D .入口直径为8英寸,扬程为29m5以下型号的泵不是水泵。

C .F型6离心泵最常用的调节方法是。

B .改变出口管路中阀门开度7用离心泵将水池的水抽吸到水塔中,若离心泵在正常操作范围内工作,开大出口阀门将导致。

A .送水量增加,整个管路压头损失减少1一台离心在管路系统中工作当阀门全开时相应的管路性能曲线可写成he=A+BQ2,且B=0时,即动能增加值,阻力损失两项之和与位能增加值,压能增加值两项之和相较甚小,当泵的转速增大10%,如阀门仍全开,则实际操作。

B .扬程大致不变,流量增加10%以上2如在测量离心泵性能曲线时错误将压力表安装在调节阀以后,则操作时压力表(表压)P2将。

D .随流量的增大而增加3离心泵停车时要。

A .先关出口阀后断电4离心泵铭牌上标明的扬程是。

D .效率最高时得扬程5以下说法是正确的:当粘度μ较大时,在泵的性能曲线上。

C .同一流量Q处,扬程H上升,效率η下降6当管路性能曲线写成时。

B .A只包括单位重量流体需增加的位能和静压能之和7旋涡泵常用的调节方法是。

C .安装回流支路,改变循环量的大小8某泵在运行的时候发现有汽蚀现象应。

C .检查进口管路是否漏液9将含晶体10%的悬浊液送往料槽宜选用。

A .离心泵1离心通风机铭牌上的标明风压是100mmH2O意思是。

C . 输送20℃,101325Pa的空气,在效率最高时全风压为100mmH2O2有两种说法(1)往复泵启动不需要灌水(2)往复泵的流量随扬程增加而减少则。

第⼆章习题及答案第⼆章习题及答案化⼯原理练习题五.计算题1. 密度为1200kg.m的盐⽔，以25m3.h-1的流量流过内径为75mm的⽆缝钢管。

两液⾯间的垂直距离为25m，钢管总长为120m，管件、阀门等的局部阻⼒为钢管阻⼒的25％。

试求泵的轴功率。

假设：（1）摩擦系数λ＝0.03；（2）泵的效率η＝0.61.答案*****Z1＋ｕ2/2ｇ＋P1/ρｇ＋He＝Z2＋ｕ2/2ｇ＋P2/ρg+∑H fZ＝0，Z＝25m，ｕ≈0，ｕ≈0，P＝P∴H＝Z＋∑H＝25＋∑H∑H＝（λ×ｌ/d×ｕ/2ｇ）×1.25ｕ＝Ｖ/A＝25/（3600×0.785×（0.07 5））＝1.573m.s∑H＝（0.03×120/0.075×1.573/（2×9.81）×1.25＝7.567m盐⽔柱H＝25＋7.567＝32.567mN＝Q Hρ/102＝25×32.567×120 0/（3600×102）＝2.66kwN轴＝N/η＝2.66/0.6＝4.43kw2.(16分)如图的输⽔系统。

已知管内径为d=50mm, 在阀门全开时输送系统的Σ(l+le ) =50m,摩擦系数可取λ=0.03,泵的性能曲线,在流量为6 m3.h-1⾄15 m3.h-1范围内可⽤下式描述: H=18.92-0.82Q2.，此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量m3.h-1,问:(1)如要求流量为10 m3.h-1，单位质量的⽔所需外加功为多少? 单位重量的⽔所需外加功为多少?此泵能否完成任务? (2)如要求输送量减⾄8 m3.h-1 (通过关⼩阀门来达到)，泵的轴功率减少百分之多少?(设泵的效率变化忽略不计)答案*****⑴u=10/(3600×0.785×0.05)=1.415[m.s-1]Σhf =λ[Σ(l+le )/d](u2/2)=0.03×(50/0.05)(1.4152/2)=30.03Pa/ρ+W=Pa/ρ+Z g+Σhf 1 - 2W=Z2g+Σhf 1 - 2 =10×9.81+30.03=128.13 [J.kg]H需要=W/g=128.13/9.81=13.06[m]⽽H泵=18.92-0.82(10)=13.746[m]H泵>H需故泵可⽤⑵N=H泵Q泵ρg/ηρg/η=常数∴N∝H泵Q泵N前∝13.746×10H泵后=18.92-0.82(8)0 . 8 =14.59N后∝14.59×8N后/N前=14.59×8/(13.746×10)=0.849(N前-N后)/N前=1-0.849≈15.1%3. 如图3B57离⼼泵将20℃的⽔由敞⼝⽔池送到⼀压⼒为2.5at的塔内,管径为φ108×4mm管路全长100m(包括局部阻⼒的当量长度，管的进、出⼝当量长度也包括在内)。

第二章2－1解：∵ρ=995.7kg/m3,q v=540m3/h,p M=350kpa,p V=-30kpa(表压),h0=0.35,d1=0.35m,d2=0.31m∴u1= q v/(π/4)d12=(540/3600)/（0.785×0.352）＝1.56m/su2=u1(d1/d2)2=1.56×（0.35/0.31）2=1.99m/s∴H=h0+(p M-p V)/ ρg+(u22-u12)/2g=0.35+[350×103-（-30×103）]/(995.7×9.81)+（1.992-1.562）/（2×9.81）＝0.35+38.9+0.078＝39.3mH2O存在问题：注意内差法查物性数据；用表压时p V=-30kpa；动能项(u22-u12)/2g不能忽略。

2－2解：（1）液体密度增大，离心泵的压头不变。

说明？（2）液体密度增大，出口压力表读数将增大。

说明？（3）液体密度增大，轴功率P=q vρgH/η将增大。

说明？存在问题：缺少原因说明2－3：答案，981w;15.5m3/h;14.9mH2O2－4解：已知d=0.075m,l+le=400m,ζ=32(1)管路特性方程：H=H0+kq v2H0=Δz+Δp/ρg=10+0=10mH2OK=8/π2g×[λ(l+le)/d5+∑ζ/d4]=8/（π2×9.81）×（0.03×400/0.0755+32/0.0754）=5.02×105H=10+5.02×105 q v2(2)工作点的流量与扬程：在q v－H坐标上分别画出管路特性曲线和离心泵特性曲线，由曲线的交点得：工作点流量q vA=0.0045m3/s,扬程H A=19.8mH2O存在问题：400m已包含了除换热器以外的所有局部阻力的当量长度；泵特性曲线一般不能由实验数据直接得出；工作点应由曲线交点获得2－5解：流量q v=0.0053 m3/s,扬程H=23.7mH2O存在问题：应做出组合泵特性曲线，由曲线交点获得工作点2-6解：流量q v=0.0061 m3/s,扬程H=30.02mH2O存在问题：应做出组合泵特性曲线，由曲线交点获得工作点2－7：答案,1.62m;-0.69m2-8:答案，Hg允许＝3.66-H f第(2)方案的安装高度Hg=7m,大于Hg允许,不能完成输送任务；第(1)方案的安装高度Hg=-1m,则H f≤4.66mH2O时可以用。

习题1．拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为10m高的塔中，塔顶压强为5.88×104Pa（表压），流量20m3/h。

全部输送管均为φ57×3.5mm无缝钢管，管长50m（包括局部阻力的当量长度）。

碱液的密度ρ=1500kg/m3，粘度μ=2×10－3Pa·s。

管壁粗糙度为0.3mm。

试求：（1）输送单位重量液体所需提供的外功。

（2）需向液体提供的功率。

2．在图2-11所示的4B20型离心泵特性曲线图上，任选一个流量，读出其相应的压头和功习题1 附图率，核算其效率是否与图中所示一致。

3．用水对某离心泵作实验，得到下列实验数据：Q/（L·min－1）0 100 200 300 400 500H/m 37.2 38 37 34.5 31.8 28.5 若通过φ76×4mm、长355m（包括局部阻力的当量长度）的导管，用该泵输送液体。

已知吸入与排出的空间均为常压设备，两液面间的垂直距离为4.8m，摩擦系数λ为0.03，试求该泵在运转时的流量。

若排出空间为密闭容器，其内压强为1.29×105Pa（表压），再求此时泵的流量。

被输送液体的性质与水相近。

4．某离心泵在作性能试验时以恒定转速打水。

当流量为71m3/h时，泵吸入口处真空表读数2.993×104Pa，泵压出口处压强计读数3.14×105Pa。

两测压点的位差不计，泵进、出口的管径相同。

测得此时泵的轴功率为10.4kW，试求泵的扬程及效率。

5．用泵从江中取水送入一贮水池内。

池中水面高出江面30m。

管路长度（包括局部阻力的当量长度在内）为94m。

要求水的流量为20~40m3/h。

若水温为20℃，ε/d=0.001，（1）选择适当的管径（2）今有一离心泵，流量为45 m3/h，扬程为42m，效率60%，轴功率7kW。

问该泵能否使用。

6．用一离心泵将贮水池中的冷却水经换热器送到高位槽。

第二章 流体输送机械1．用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。

管路情况如本题附图所示。

启动泵之前A 、C 两压力表的读数相等。

启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为39 m 3/h ，此时泵的压头为38 m 。

已知输油管内径为100 mm ，摩擦系数为0.02；油品密度为810 kg/m 3。

试求（1）管路特性方程；（2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度）。

解：（1）管路特性方程甲、乙两地油罐液面分别取作1-1’与2-2’截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之间列柏努利方程，得到2e e H K Bq =+由于启动离心泵之前p A =p C ,于是g p Z K ρ∆+∆==0则 2e e H Bq = 又 e 38H H ==m])39/(38[2=B h 2/m 5=2.5×10–2 h 2/m 5则 22e e 2.510H q -=⨯（q e 的单位为m 3/h ）（2）输油管线总长度2e 2l l u H d gλ+= 39π0.0136004u ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=⨯ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦m/s=1.38 m/s于是 e 22229.810.1380.02 1.38gdH l l u λ⨯⨯⨯+==⨯m=1960 m 2．用离心泵（转速为2900 r/min ）进行性能参数测定实验。

在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa 和220 kPa ，两测压口之间垂直距离为0.5 m ，泵的轴功率为6.7 kW 。

泵吸入管和排出管内径均为80 mm ，吸入管中流动阻力可表达为2f,0113.0h u -=∑（u 1为吸入管内水的流速，m/s ）。

离心泵的安装高度为2.5 m ，实验是在20 ℃，98.1 kPa习题1 附图的条件下进行。

试计算泵的流量、压头和效率。

解：（1）泵的流量由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面），得到∑-+++=10,211120f h u p gZ ρ将有关数据代入上式并整理，得48.3581.95.2100010605.3321=⨯-⨯=u184.31=u m/s则 2π(0.08 3.1843600)4q =⨯⨯⨯m 3/h=57.61 m 3/h(2) 泵的扬程29.04m m 5.081.9100010)22060(3021=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯⨯+=++=h H H H(3) 泵的效率s 29.0457.6110009.81100%100036001000 6.7Hq g P ρη⨯⨯⨯==⨯⨯⨯=68%在指定转速下，泵的性能参数为：q =57.61 m 3/h H =29.04 m P =6.7 kW η=68% 3．对于习题2的实验装置，若分别改变如下参数，试求新操作条件下泵的流量、压头和轴功率（假如泵的效率保持不变）。