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)摩擦系数匸0.03; (2)泵的效率n=0.6
1 答^案*****
Z1 + u 2/2 g + P1/ pg + He= Z2 +u 2/2 g + P2/ p g+EH
Z = 0, Z = 25m, u ~0 u ~0 P
・•・ H = Z +EH = 25+E H
EH =( X X /d >U /2g) X1.25
u=V /A = 25/ (3600 X.785 ( 0.07 5) ) =1.573m.s
EH =( 0.03 120/0.075 1573 / (2X9.81)
X1.25
=7.567m盐水柱
H = 25+ 7.567= 32.567m
N = Q H p /102= 25 X32.567 120 0/
（3600X102）
=2.66kw
N 轴=N / 吓2.66/0.6= 4.43kw
2. （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艺（l+le ） =50m,摩擦系数可取入=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）
1
週1二-F
1
答^案*****
⑴u=10/(3600 X.785 X.05 )=1.415[m.s-1]
工hf =入[工(l+le )/2/2U
=0.03 從0/0.05)(1.4152/2)=30.03 Pa/ p +W=Pa/p +Zg+ 工hf 1- 2
W=Z2g+X hf 1 - 2 =10081+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p g/ n P g/ n常数
二N x H 泵Q 泵N 前x 13.746 M0
H 泵后=18.92-0.82(8)0.8 =14.59
N 后x 14.59 為
N 后/N 前= 14.59 >8/(13.746 W)=0.849
（N 前-N 后）/N 前=1-0.849 〜15.1%
3. 如图3B57离心泵将20C的水由敞口水池送到一压力为2.5at 的塔内，管径为© 108> 4mr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
56.5m .h ，水的粘度为1厘泊，密度为1000k
g.m ,管路摩擦系数可取为0.024,试计算并回答:
（1）水在管内流动时的流动形态；（2）管路所需
答
^案 *****
已知：d=108-2 M =100mm=0.1m
A=( n /4)d =3.14 糾4) g =0.785 W m
1+ 工l =100m Q=56.5m .h
・•・ u=Q/A=56.5/(3600 0^85 10 )=2m.s
卩=1cp=10 Pa • S p =1000kg.m 入=0.024
⑴
・・・ Re=dup / 卩=0.1 X 2 X 1000/10=2 X 10 >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 +(u /2g)+(p / p g)+He
=Z +(u /2g)+(p / p g)+ 工 hf
・Z =0 u =0 p 0(表压)Z =18m u =0
g=2.5 X 9.81 >7(1000 %81)=25m
工 hf =入[(1+ 工le )伽)
要的压头和功率;
=0.024 (100/0.1) [2X /(2 %81)]=4.9m
・•・ He=18+25+4.9=47.9m
Ne=HQ p g=47.9 X 1000 X 9.81 X
56.5/3600=7.4kw
4. 如图所示，用离心泵将水从贮水池输送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面离贮水池的水面高度保持为10m，输送水量用孔板流量计测得。孔板安装在离高位槽水面0.8m 处，孑L径为20mm，孔流系数为0.61。管路为0 57 X 3.5mm
的钢管，直管长度和局部阻力当量长度之和(包括孔板局部阻力当量长度)为250m，其中贮水池至孔板前测压点A的直管长度和局部阻力当量
长度之和为50m。水的密度为1000kg.m ，水的粘度为1cp,摩擦系数近似为
入=0.3164/R。U形管中指示液均为水银，其密度为13600kg.m 。当水的流量为
6.86m .h 时，试确定：
(1) 水通过泵所获得的外加能量为多少?
(2) 在孔板前测压点A处安装的U形管压力计
中指示液读数R 为多少?
⑶孔板流量计的U形管中指示液读数R
