1、第一章 流体流动1-1 在大气压强为 98.7103 Pa 的地区，某真空精馏塔塔顶真空表的读数为 13.3103 Pa，试计算精馏塔塔顶内的绝对压强与表压强。绝对压强：8.5410 3Pa；表压强：-13.3 103Pa【解】由 绝对压强 = 大气压强真空度 得到：精馏塔塔顶的绝对压强 P 绝= 98.710 3Pa - 13.3103Pa= 8.54103Pa精馏塔塔顶的表压强 P 表= -真空度= - 13.310 3Pa1-2 某流化床反应器上装有两个 U 型管压差计，指示液为水银，为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的 U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，如本题附图所示。测得 R1
2、=400 mm, R2=50 mm，R 3=50 mm。试求 A、B 两处的表压强。A：7.1610 3Pa；B：6.0510 3Pa【解】设空气的密度为 g，其他数据如图所示aa处：P A+ ggh1= 水 gR3+ 水银 gR2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记即：P A=1.0 1039.810.05 + 13.61039.810.05=7.16103Pab-b处：P B+ ggh3= PA + ggh2 + 水银 gR1即：P B=13.61039.810.4 + 7.16103=6.05103Pa1-3 用一复式 形管压差计测定水流过管道上 A、B 两点的压差，压差计的
3、指示液为水银，两段水银之间是水，今若测得 h1=1.2 m，h 2=1.3 m， R1=0.9 m，R 2=0.95 m，试求管道中 A、B 两点间的压差 P AB 为多少 mmHg？（先推导关系式，再进行数字运算）1716 mmHg【解】 如附图所示，取水平面 1-1、2-2和 3-3，则其均为等压面，即， ， 1p23p根据静力学方程，有 12ghOHApRp因为 ，故由上两式可得1 1212gRpghHOHA即 (a)2p设 2与 3 之间的高度差为 h，再根据静力学方程，有 322pghOH)(322 RpBR3215h4321P0因为 ，故由上两式可得3p(b)222 )( 22 g
4、RhgpghHOHBOH其中 (c)1将式(c)代入式(b)整理得(d)212 )()( 22 gRRhgpOHgOHB因为 ，故由式(a)和式 (d)得2p 2111 )()(222gh OHgOHBHgOA即 )()(212RpgBAB =(13600-1000)9.81(0.9+0.95)=228.7kPa 或 1716mmHg1-4 测量气罐中的压强可用附图所示的微差压差计。微差压差计上部杯中充填有密度为 的指示液，下部 U 管中装有密C度为 的指示液，管与杯的直径之比为 。试证气罐中的压强 可用下式计算： A/dDBp2a() BACpgh分析：此题的关键是找准等压面，根据扩大室一端
5、与大气相通，另一端与管路相通，可以列出两个方程，联立求解【解】由静力学基本原则，选取 11 为等压面，对于管左边 表 + Cg(h1+R) = 1 对于管右边 2 = AgR + Cgh2 表 =AgR + Cgh2 Cg(h1+R)=AgR CgR +Cg（h 2-h1）当 表 = 0 时，扩大室液面平齐 即 (D/2)2(h2-h1)= (d/2)2R则可得 a()/BpdD1-5 硫酸流经由大小管组成的串联管路，硫酸密度为 1830 kg/m3，体积流量为 2.510-3m3/s，大小管尺寸分别为 76mm4mm 和 57mm3.5 mm，试分别计算硫酸在大、小管中的质量流量、平均流速及
6、质量流速。质量流量：4.575 kg/s；平均流速：u 小 =1.27m/s；u 大 =0.69 m/s；质量流速：G 小 =2324kg/m2s；G 大 =1263 kg/m2s【解】质量流量在大小管中是相等的，即ms 小 = ms 大 =Vs= 2.510 -3 1830 =4.575 kg/s u 小 = 322.510.7m/s()()4Vd小Pu 大 = 322.510.69m/s()()84sVd大G 小 = u 小 =1830 1.27=2324kg/m2sG 大 = u 大 =1830 0.69=1263 kg/m2s1-6 20水以 2.5m/s 的流速流经 382.5mm
7、的水平管，此管以锥形管和另一 53mm3mm 的水平管相连。如本题附图所示，在锥形管两侧 A、B 处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经 AB 两截面的能量损失为 1.5J/，求两玻璃管的水面差（以 mm 计） 。【解】1-7 用压缩空气将密度为 1100kg/m3 的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液位恒定。管路直径均为 603.5mm，其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为hf，2AB =hf，CD =u， hf，BC =1.18u2。两压差计中的指示液均为水银。试求当R1=45mm，h=200mm 时：（ 1）压缩空气的压强 P1 为若干？（2）U 管差压计读数 R2 为多
8、少？ 压缩空气的压强 P1：1.2310 5Pa；压计读数 R2：609.7mm【解】对上下两槽取截面列柏努力方程，并取低截面为基准水平面 0+0+P1/=Z g+0+P2/+hfP 1= Z g+0+P2+hf=109.811100+1100(2u2+1.18u2)=107.91103+3498u2在压强管的 B，C 处取截面，由流体静力学方程得 PB+g（x+R 1）=P c+g（h BC+x）+水银 R1gPB+11009.81(0.045+x)=Pc+11009.81(5+x)+13.6109.810.045PB-PC=5.95104Pa在 B，C 处取截面列柏努力方程，并取低截面为基
9、准水平面0+uB/2+PB/=Z g+uc2/2+PC/+ f,BC管径不变，u b=ucPB-PC=（Zg+h f，BC ）=1100(1.18u 2+59.81）=5.9510 4PaU2=4.27m/s压缩槽内表压 P1=1.23105Pa（2）在 B，D 处取截面列柏努力方程，并取低截面为基准水平面0+u2/2+PB/= Z g+0+0+ f，BC + f，CDPB=（79.81+1.18u 2+u2-0.5u2）1100=8.35104PaPB-gh= 水银 R2g8.35104-11009.810.2=13.6109.81R2R2=609.7mm1-8 密度为 850kg/m，粘度
10、为 810-3Pas 的液体在内径为 14mm 的钢管内流动，溶液的ABP1R2haD50C流速为 1m/s。试计算：（ 1）雷诺准数，并指出属于何种流型？（2）局部速度等于平均速度处与管轴的距离；（3）该管路为水平管，若上游压强为 147103Pa，液体流经多长的管子其压强才下降到 127.5103Pa？ 属于滞流型；与管轴的距离：r=4.9510 -3m；管长为14.95m【解】 （1）Re =du/= （1410 -31850）/（810 -3）=1.4910 3 2000此流体属于滞流型（2）由于滞流行流体流速沿管径按抛物线分布，令管径和流速满足y2= -2p（u-u m）当=0 时，
11、y 2= r2= 2pum p = r 2/2 = d2/8当=平均=0.5 max= 0.5m/s 时,y2= - 2p（0.5-1）= d 2/8=0.125 d2即 与管轴的距离 r=4.9510-3m（3）在 147103 和 127.5103 两压强面处列伯努利方程u12/2 + PA/ + Z1g = u22/2 + PB/+ Z2g + f u 1= u2, Z1= Z2 P A/= PB/+ hf损失能量 hf=（P A- PB）/=（147103-127.510 3）/850=22.94流体属于滞流型摩擦系数与雷若准数之间满足 =64/ Re又 f=（l/d）0.5 u 2l
12、=14.95m输送管为水平管，管长即为管子的当量长度即：管长为 14.95m1-9 某列管式换热器中共有 250 根平行换热管。流经管内的总水量为 144 t/h，平均水温为 10，为了保证换热器的冷却效果，需使管内水流处于湍流状态，问对管内径有何要求？管内径 39 mm【解】 查附录可知，10水的黏度 =1.305mPas 即 1.30510-3Pas。ddnmuds 2.15603.25)4/(/1)/(Re 3要求 Re4000，即 4000，因此2.156d0.039m 或 39mm即管内径应不大于 39mm。1-10 90的水流进内径 20 mm 的管内，问当水的流速不超过哪一数值时
13、流动才一定为层流？若管内流动的是 90的空气，则此一数值应为多少？90的水：u0.0326 m/s；90 的空气： u2.21 m/s【解】 层流 2000dRe90水 =965.3kgm-3 =0.31510-3Pasu ms-1032696502.1390空气 =0.972kgm-3 =2.1510-5Pasu ms-11.7.51-11 黏度为 0.075pas、密度为 900kg/m3 的油品，以 10kg/s 的流量在 1143.5mm 的管中作等温稳态流动，试求该油品流过 15m 管长时因摩擦阻力而引起的压强降为多少？【解】从半径为 R 的管内流动的流体中划分出来一个极薄的环形空间
14、，其半径为 r，厚度为 dr，如本题附图所示。流体通过此环隙的体积流量 为将湍流时速度分布的经验式代入上式，得通过整个管截面的体积流量为平均速度 ，即1-12 一定量的液体在圆形直管内做滞流流动。若管长及液体物性不变，而管径减至原有 1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍？16 倍【解】根据哈根-泊谡叶公式，即分别用下表 1 和 2 表示原来的与改变管径后的情况。两种情况下 及 不变，则因 ，及 drr即 所以1-13 在内径为 100 mm 的钢管内输送一种溶液，流速为 1.8 m/s。溶液的密度为 1100 kg/m3，黏度为 2.1 mPas。试求：（1）每 100 m 钢管
15、的压力损失及压头损失；（2）若管由于腐蚀，其粗糙度增至原来的 10 倍，求沿程损失增大的百分率。压力损失：38.3 kPa；压头损失：3.55 m；沿程损失增大的百分率： 42.3%【解】 (1) 据题意有 94301.280Redu取新钢管 =0.05mm，/d=0.05/100=0.0005，查图 1-27 得 =0.0215或由下式计算得 0214.)9436805.(.)e68(10. .23.0 d压力损失 38300Pa 或 38.3kPa1.5.22ulpf压头损失 m.80gphff(2)腐蚀后，钢管 =0.5mm，/d=0.5/100=0.005 ，查图 1-27 得 =0.
16、0306 或计算得035.)9465.(1 2.沿程损失增大的百分率= %.42.1.03 或fh1-14 其他条件不变，若管内流速越大，则湍动程度越大，其阻力损失应越大。然而，雷诺数增大时摩擦系数却变小，两者是否有矛盾？应如何解释？不矛盾【解】 不矛盾。由范宁公式 可知，阻力损失不仅与 有关，还和 u2 有关。2udlf层流时，u 越大，虽然 越小，但 f 越大(因 )。完全湍流时，u 越大，而 Re)/1(f不随 Re 变化，但 ，故 f 越大。2uf1-15 设市场的钢管价格与其直径的 1.37 次方成正比，现拟将一定体积流量的流体输送某一段距离，试求采用两根小直径管道输送和一根大直径管
17、道输送两种方案（这两种方案的管内流速相同） ，做以下比较：（1）所需的设备费；（2）若流体在大管中为层流，则改用上述两根小管后其克服管路阻力所消耗的功率将为大管的几倍？若管内均为湍流（ 按柏拉修斯公式计算） ，则情况又将如何？小管设备费用/大管设备费用=1.24；层流时：N 小 /N 大 = 2；湍流时： N 小 /N 大 = 1.54【解】 (1)所需的设备费比较因为 ududVs 22)4/()4/(大小 所以 大小 小大 2又设备费 37.1d故有 (或小管设备费用/大管设备费用 804.2)()(2137.17.3小大小 管 设 备 费 用大 管 设 备 费 用 d=1/0.804=1
18、.24)(2)所消耗的功率比较 按水平管、定压输送估算。根据机械能衡算方程，对水平等径管，有功率消耗 N 阻力损失层流时，因为 Vs 及 u 一定，且 =64/Re，所以阻力损失 2/164dul故 2)(/(/2小大大小 d湍流时，因为 u 一定，且 ，所以5.0Re/3164.阻力损失 25.1/d故 .)2()/(/ 5.15.1小大大小 dN1-16 内截面为 1000 mm1200 mm 的矩形烟囱的高度为 30 m。平均摩尔质量为 30 kg/kmol、平均温度为 400的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持 49 Pa 的真空度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值，大气温度为 20
19、，地面处的大气压强为 101.33103 Pa。流体流经烟囱时的摩擦系数可取为 0.05，试求烟道气的流量为若干 kg/h。 烟道气的流量：4.6210 4 kg/h【解】烟囱底端为上游截面 11、顶端内侧为下游截面22，并以截面 11为基准水平面。在两截面间列泊式，即式中由于烟道气压强变化不大，烟道气的密度可按 及 400计算，即以 表示大气的密度， 与 分别表示烟囱底部与顶端大气压强，即 因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强，故标准状况下空气的密度为 1.293 ，所以 、20时空气的密度为m习题 17 附图于是将以上各值代入泊式，解得其中 烟道气的流速为烟道气的流量为1-17 见本题
20、附图的管路系统。每小时将 2104 kg 的溶液用泵从反应器输送到高位槽。反应器液面上方保持 26.7103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压强。管道为的钢管，总长为 50 m，管线上有两个全开的闸阀，一个孔板流量计（局部阻力系数为 4） ，5 个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为 15 m。若泵效率为 0.7，求泵的轴功率。 泵的轴功率：1.61 kW【解】在反应器液面 11与管路出口内侧截面 22间列泊式。以截面 11为基准水平面，则式中 将上列数值代入泊式，并整理得其中 根据 与 值，查得摩擦系数 ，并由本教材可查得各管件，阀门的当量长度分别为闸阀（全开） 0.432=0.8
21、6m标准弯头 2.25=11m所以 于是泵的轴功率为1-18 10的水以 500 L/min 的流量流过一根 300 m 的水平管，管壁的绝对粗糙度为 0.05 mm。有 6 m 的压头可供克服流动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。90.4 mm【解】由于是直径相同的水平管，所以单位重量流体的泊式简化为而 （a）将各已知值代入式 a，并简化得（b）与 、 有关，采用试差法，设 =0.021 代入式 b，算出 。验算所设之 值是否正确。10水物性由本教材附录 ，则由 及 ，查得 =0.021 ，故 1-19 在两座尺寸相同的吸收塔内，各填充不同的填料，并以相同的管路并联组合。每条支管上均装有闸阀，
22、两支路的管长均为 5 m（均包括除了闸阀以外的管件局部阻力的当量长度） ，管内径为 200 mm。通过填料层的能量损失可分别折算为 5u12 与 4u22，式中 u 为气体在管内的流速 m/s，气体在支管内流动的摩擦系数为 0.02。管路的气体总流量为0.3 m3/s。试求：（1）两阀全开时，两塔的通气量；（2） 附图中 AB的能量损失。V s1=0.147 m3/s，V s2=0.153 m3/s；AB 的能量损失：279.25 J/Kg【解】 （1）两塔通气量直径 200mm 管路上的全开阀 。根据并联管路的流动规律 即AB12所以解得(2)AB 的能量损失1-20 如附图所示，20软水由
23、高位槽 A 分别流入反应器 B 和吸收塔 C 中，反应器 B 内的压力为 50 kPa，吸收塔 C 中的真空度为 10 kPa，总管为 57 mm3.5 mm，管长（20 + ZA）m，通向反应器 B、吸收塔 C 的管路均为 25 mm3.5 mm，长度分别为 15 m 和 20 m（以上管长包括所有局部阻力的当量长度在内） 。管壁粗糙度可取为 0.15 mm。如果要求向反应器供应 0.314 kg/s 的水，向吸收塔供应 0.471 kg/s 水，问 ZA 至少为多少 m？Z A 至少为 11.4 m【解】 要完成向反应器 B，吸收塔 C 的供水量要求，所需在 zA 大小可能不同，应从中选取
24、较大者才行。为此，应按供水量要求分别沿支路 1、支路 2 求算 zA 或分支点 O 处的机械能。沿支路 1(通向 B)：已知 ms1=0.314kgs-1，=1000kg m-3，d 1=0.02m；近似取 20水的黏度 =110-3Pas。则ms-10.12.)4/(3.0)/(211 u431Red075.21查图得 1=0.0383/d10.005，超出式(1-60)的适用范围48BC令分支点 O 处的机械能为 ，在点 O 与通向反应器 B 的管出口外侧之间列机械能衡算方1OtE程Jkg-16.1032.5038.1548.9211 udlpgzEBtO沿支路 2(通向 C)：ms-15
25、.02.)4/(7)/(22 dmus 432 11Re75.2d查图得 2=0.0375分支点 O 处的 22 ulpgzECtO25.1037.108.9=110.7Jkg-1在 、 中较大者，即 Jkg-12OtE1t .2OttE对总管： ms-1405.)4/(1/703.)4/(2dmus310Re.50314.)26803.(.)e68(0.423.0 d在高位槽 A 液面与分支点 O 间列机械能衡算方程 udlEgzOtA24.05.0314.781.9Az7Az解得 zA=11.4m1-21 如附图所示，某化工厂用管路 1 和管路 2 串联，将容器 A 中的盐酸输送到容器 B
26、 中。容器 A、B 液面上方表压分别为 0.5 MPa、0.1 MPa，管路 1、2 长均为 50 m（以上管长包括所有局部阻力的当量长度在内） ，管道尺寸分别为 57 mm 2.5 mm 和 38 mm 2.5 mm。两容器的液面高度差可PB忽略，摩擦系数 都可取为 0.038。已知盐酸的密度 1150 kg/m3，黏度 2 mPas。试求：（1）该串联管路的输送能力；（2）由于生产急需，管路的输送能力要求增加 50%。现库存仅有 9 根 38 mm 2.5 mm、长 6 m 的管子。于是有人提出在管路 1 上并联一长 50 m 的管线，另一些人提出应在管路 2 上并联一长 50 m 的管线
27、。试比较这两种方案。 方案一不可行；方案二可行【解】(1)球 Vs在液面 A、B 之间列机械能衡算方程 252518ssBAVdllp已知 l1=l2，故 2512)(8sBAdlp255266 )03.1.03.150 sV解得 Vs=0.00283m3s-1 或 10.19m3h-1(2)两种方案的比较在定量计算之前，首先定性分析一下。要想增大管路系统的输送能力，应当在阻力较大的管线上并联一管路，才能明显的降低整个系统的流动阻力。本题管路 2 管径较小，显然阻力较大，应当在管路 2 上并联一管线，即采用方案二。下面具体计算。方案一：在管路 1 上并联一长 50m 的管线，令其为管路 3(见
28、附图二)。习题 1-21 附图二沿管路 3、2 在液面 A 与 B 之间列机械能衡算方程 252358ssVdllp25235266 03.0.8150.5.0 ss(a)6321ssV再根据并联管路特点，有 f1= f3 2352158ssdll由于 l1=l3，故2351253ssVd(b)332321 7.)0.()( ssssdV又根据连续性方程，有(c)231ssV联立求解式(a)、式(b)、式(c) 得Vs1=0.00219m3s-1Vs2=0.00289m3s-1Vs3=0.00070m3s-1输送能力=V s2=0.00289m3s-1(或 10.40m3h-1)输送能力增加百
29、分率= 50%2109.410可见此方案不可行。方案二：在管路 2 上并联一长 50m 的管线，设其为管路 3(见附图三)。沿管路 1、2 在液面 A 与 B 间列机械能衡算方程习题 1-21 附图三 252158ssBAVdllp25215266 03.0.381.05. ssVs12+9.715Vs22=8.57810-5 (d)对并联管路，有 f2= f3即 235258ssdll由于 d2=d3，故 Vs2= Vs3 (e)又据连续性方程，有(f)321ss联立求解式(d)、式(e) 、式(f) 可得Vs1=0.005m3s-1Vs3=Vs2=0.0025m3s-1输送能力= Vs1=
30、0.005m3s-1 或 18m3h-1输送能力增加的百分率= 50%6.7109.8可见此方案可行。显然，定量计算结果与定性分析结果一致。1-22 为测定空气流量，将皮托管插入直径为 1 m 的空气管道中心，其压差大小用双液体微压计测定，指示液为氯苯（ 0=1106 kg/m3）和水（ w=1000 kg/m3） 。空气温度为 40，压力为 101 kPa（绝压） ，试求微差压差计读数为 48 mm 时的空气质量流量（kg/s） 。ws： 7.08 kg/s 【解】 查附录六得空气 =1.128kgm-3，=1.9110 -5Pasms-14.9128.)06(04.92)(20max gR
31、v 55maxa edv查图 1-43 得u/vmax=0.85所以 u=0.859.4=7.99ms-1kgs-108.712.97)4/()/(22 dms1-23 在 38mm2.5mm 的管路中装有标准孔板流量计，孔板的孔径为 16.4 mm，管中流动的是 20的甲苯，采用角接取压法用 U 管压差计测量孔板两侧的压强差，以水银为指示液，测压连接管中充满甲苯。现测得 U 管压差计的读数为 600 mm，试计算管内甲苯的流量为若干 kg/h。5.4310 3 kg/h【解】已知孔径板 及管径 ，则设 ,由本教材查得由本教材附录查得 20甲苯的密度为 866 ，黏度为 。甲苯在孔板处的流速为
32、甲苯的流量为检验 值，因管内流速为则原假设正确。1-24 在 160 mm5 mm 的空气管道上安装一孔径为 75 mm 的标准孔板，孔板前空气压力为 0.12 MPa（绝压） ，温度为 25。问当 U 形液柱压差计上指示的读数为 145 mmH2O 时，流经管道空气的质量流量为多少 kg/h？w s：628 kg/h【解】 kgm-3405.1)273(8149.06RTpM查附录六知 =1.83510-5Pas 2.)1507(201dA由 查图 1-45 水平段知 C0=0.62510Ams-112.8405.189265.02)(2000 gRgRum3h-1767.)4/(36)4/
33、( 202udVskgh-18051sVm校验：孔口处 50 10.837Re4016.5ed由 及 Re1 再查图 1-45，知 C0=0.625，与原取 C0=0.625 相符。又孔板的压差为0A145mmH2O。即 1.42kPa，与孔板前空气压力 120kPa 相比甚小，可以作为不可压缩流体处理。1-25 用 20水标定的某转子流量计，其转子为硬铅（ f = 11000 kg/m3） ，现用此流量计测量 20、101.3 kPa（绝压）下的空气流量，为此将转子换成形状相同、密度为 f = 1150 kg/m3 的塑料转子，设流量系数 CR 不变，问在同一刻度下，空气流量为水流量的多少倍
34、？ 9.8倍【解】 kgm-3206.1938401.5TpMair对水 fOHfRs AgVCV2)(2对空气 fairfRs )(2故 倍8.906.110.5 22 airOHfirsV第二章 流体输送机械2-1某水泵的吸入口与水池液面的垂直距离为3 m，吸入管直径为50 mm的水煤气管（=0.2 mm）。管下端装有一带滤水网的底阀，泵吸入口处装有一真空表。底阀至真空表间的直管长8 m，其间有一个90的标准弯头。操作是在20 进行。试估算：1）当泵的吸水量为20 m3/h时真空表的读数为多少？2）当泵的吸水量增加时，该真空表的读数是增加还是减小？ 真空表的读数为：5.210 4 Pa；真
35、空表的读数增加【解】 （1）取水池液面为上游截面00，真空表所在截面为下游截面11，并以水池液面为基准水平面，在两截面间列伯努利方程式，得因为 =5.2104 Pa（2）当泵的吸水量增加时，则 u1 增加， 增加10,fh根据 可知，该式右侧初 z1 保持不变外，其余两项均增加，10,2110fhgzp因此可知当泵的吸水量增加时，该真空表的读数增加。2-2 在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26 m3/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0.4 m，泵的进
36、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计，试求该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。泵的效率：53.1%【解】取20时水的密度 = 998.2 Kg/m3在泵出口和入口处列伯努利方程 u12/2g + P1/g + = u12/2g + P2/g + f+ Z 泵进出口管径相同， u1= u2不计两测压口见管路流动阻力 f = 0 P 1/g + =P2/g + Z = (P2- P1)/g + Z = 0.4 + (152+24.7)103/998.29.8=18.46 m该泵的效率 = QHg/N = 2618.46998.29.8/(2.451033600) = 53.1%2-3 要
37、将某减压精馏塔塔釜中的液体产品用离心泵输送至高位槽，釜中的真空度p 0（真）=67 kPa（其中液体处于沸腾状态，即其饱和蒸汽压等于釜中绝对压强p v=p0（绝）。泵位于地面上，H g=3.5m，吸入管的阻力损失H f,0-1=0.87 m。液体的密度 = 986 kg/m，已知该泵的必需汽蚀余量h=3.7m 。试问该泵的安装位置是否适宜？ 该泵的安装位置不适宜【解】因此，该泵的安装位置不适宜。2-4 拟用一台离心泵以15 m3/h的流量输送常温的清水，此流量下的允许吸上真空度Hs=5.6 m。已知吸入管的管内径为 75 mm，吸入管段的压头损失为0.5 m。若泵的安装高度为4.0 m，该泵能
38、否正常操作？设当地大气压为 98.1 kPa。 该泵能正常工作【解】 所以该泵能正常工作。2-5 用例2-1 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，可使吸入管的阻力增大而流量保持不变。若离心泵的排出管直径为50 mm，吸入管直径为100 mm，孔板流量计孔口直径为35 mm，测的流量压差计读数为0.85 mmHg，吸入口真空表读数为 550 mmHg时离心泵恰好发生气蚀现象。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，当地大气压为760 mmHg。允许气蚀余量：2.69 m；允许吸上真空度：7.48
39、 m【解】 确定流速：A 0/A2= (d0/d2)2= (35/50)2= 0.49查20时水的有关物性常数 = 998.2Kg/m3， = 100.510 -5，P V= 2.3346 Kpa假设C 0在常数区查图，得 C0= 0.694 则u0 = C0 2R (A-) g/ 1/2 = 10.07m/su2 = 0.49u0= 4.93 m/s核算: Re = d2u2/=2.46105 2105假设成立u1= u2(d2/ d1)2= 1.23 m/s允许气蚀余量 h = (P 1- P2)/g + u12/2gP1= Pa - P真空度= 28.02 Kpah = (28.02-2
40、.3346)103/998.29.81= 2.69 m允许吸上高度 Hg=(Pa- PV)/g - h- f 离心泵离槽面道路很短 可以看作 f= 0 H g=(Pa- PV)/g -h=(101.4 2.3346)103/(998.29.81) 2.7=7.48 m2-6 某离心水泵在转速为 2900r/min 下流量为 50 m3/h 时，对应的压头为 32m，当泵的出口阀门全开时，管路特性方程为 He = 20 + 0.4105 Qe2（Q e 的单位为 m3/s）为了适应泵的特性，将管路上泵的出口阀门关小而改变管路特性。试求：(1) 关小阀门后的管路特性方程；(2) 关小阀门造成的压头
41、损失占泵提供压头的百分数。 管路特性方程： ；2410.62eeQH关小阀门损失占泵提供压头的百分数：13.4%【解】 （1）关小阀门后的管路特性方程 管路特性方程的通式为2eeBQKH式中的 K=z+p/g 不发生变化，关小阀门后，管路的流量与压头应与泵提供的流量和压头分别相等，而 B 值则不同，以 B表示，则有236052解得 4 /1.ms关小阀门后管路特性方程为 240.62eeQH（2）关小阀门后的压头损失 关小阀门前管路要求的压头为me 7.2360514.因关小阀门而多损失的压头为Hf .723则该损失的压头占泵提供压头的百分数为%4.10.42-7 某离心泵压头与流量的关系可表
42、示为：H =18 - 0.6106Q2（H单位为m，Q单位为m3/s）若用该泵从常压贮水池将水抽到河道中，已知贮水池截面积为100 m2，池中水深7 m。输水前池内水面低于河道水平面 2 m，假设输水河道水面保持不变，且与大气相通。管路系统的压头损失可表示为：H f =0.410Q2（H f单位为m，Q单位为m 3/s）。试求将贮水池内水全部抽出所需时间。所需时间： 55.6 h【解】列出管路特性方程： e= K + HfK= Z +P/g贮水池和渠道均保持常压 P/g = 0K= Z e =Z + 0.410 6Q2在输水之初Z = 2me =2 + 0.4106Q 2联立 H=18-0.6
43、106Q2，解出此时的流量 Q = 410-3m3/s将贮水槽的水全部抽出 Z = 9m e= 9 + 0.4106Q2再次联立 H=18-0.6106Q2，解出此时的流量 Q= 310-3m3/s 流量 Q 随着水的不断抽出而不断变小 取 Q 的平均值 Q平均 =（Q + Q）/2 = 3.510-3m3/s把水抽完所需时间= V/Q平均 = 55.6 h2-8 用两台离心泵从水池向高位槽送水，单台泵的特性曲线方程为：H =25-1106Q2，管路特性曲线方程可近似表示为：H e=10+1105Qe2，式中 Q的单位为m 3/s，H 的单位为m 。试问两泵如何组合才能使输液量最大？（输水过程
44、为稳态流动）并联组合分析：两台泵有串联和并联两种组合方法 串联时单台泵的送水量即为管路中的总量，泵的压头为单台泵的两倍；并联时泵的压头即为单台泵的压头，单台送水量为管路总送水量的一半。【解】若采用串联：则H e= 2H10 + 1105Qe2= 2(25-1106Q2) Q e= 0.43610-2m2/s若采用并联：Q = Q e/225-1106 Qe2= 10 + 1105(Qe/2)2 Q e= 0.38310-2m2/s总送水量 Qe= 2 Qe= 0.76510-2m2/s并联组合输送量大2-9 某单级、单动往复压缩机，活塞直径为 200 mm，每分钟往复 300 次，压缩机进口的
45、气体温度为 10、压强为 100 kPa，排气压强为 505 kPa，排气量为 0.6 m3/min（按排气状态计） 。设气缸的余隙系数为 5%，绝热总效率为 70%，气体绝热指数为 1.4，计算活塞的冲程和轴功率。 活塞的冲程：0.23 m；轴功率：9.73 kW【解】 （1）活塞的冲程 气体经绝热压缩后出口温度为(1)/ 1.4228350/05TpK（ ） /（ ）输气量（即换算为进口气体状态）为3min28350.61.9m/in4V（ ） （ ）第一冲程实际吸入气体体积为 314in/./.67r压缩机的容积系数为 11/2.40 50().().89p压缩机中活塞扫过体积（V 1-V3）可由式 2-48 求得，即= 13340.670.2m89活塞的冲程由下式计算 =13DS即 2.7/.4S（2）轴功率 应用式 2-52 计算压缩机的理论功率，即 211min()30apNV=1.43.50.9()60=6.55kW故压缩机功率为6.5/079.3aNkW
