化工原理課后習(xí)題解第一章流體流動1某設(shè)備上真空表的讀數(shù)為133103PA,試計算設(shè)備內(nèi)的絕對壓強與表壓強。已知該地區(qū)大氣壓強為987103PA。解由絕對壓強大氣壓強真空度得到設(shè)備內(nèi)的絕對壓強P絕987103PA133103PA854103PA設(shè)備內(nèi)的表壓強P表真空度133103PA2在本題附圖所示的儲油罐中盛有密度為960/的油品，油面高于罐底69M，油面上方為常壓。在罐側(cè)壁的下部有一直徑為760MM的圓孔，其中心距罐底800MM，孔蓋用14MM的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作應(yīng)力取為3923106PA，問至少需要幾個螺釘分析罐底產(chǎn)生的壓力不能超過螺釘?shù)墓ぷ鲬?yīng)力即P油螺解P螺GHA96098196083140762150307103N螺390310331400142NP油螺得N623取NMIN7至少需要7個螺釘3某流化床反應(yīng)器上裝有兩個U型管壓差計，如本題附圖所示。測得R1400MM，R250MM，指示液為水銀。為防止水銀蒸汽向空氣中擴散，于右側(cè)的U型管與大氣連通的玻璃管內(nèi)灌入一段水，其高度R350MM。試求AB兩處的表壓強。分析根據(jù)靜力學(xué)基本原則，對于右邊的管壓差計，AA為等壓面，對于左邊的壓差計，BB為另一等壓面，分別列出兩個等壓面處的靜力學(xué)基本方程求解。解設(shè)空氣的密度為G，其他數(shù)據(jù)如圖所示AA處PAGGH1水GR3水銀R2由于空氣的密度相對于水和水銀來說很小可以忽略不記即PA10103981005136103981005716103PABB處PBGGH3PAGGH2水銀GR1PB13610398104716103605103PA4本題附圖為遠距離測量控制裝置，用以測定分相槽內(nèi)煤油和水的兩相界面位置。已知兩吹氣管出口的距離H1M，U管壓差計的指示液為水銀，煤油的密度為820KG。試求當壓差計讀數(shù)R68MM時，相界面與油層的吹氣管出口距離。分析解此題應(yīng)選取的合適的截面如圖所示忽略空氣產(chǎn)生的壓強，本題中11和44為等壓面，22和33為等壓面，且11和22的壓強相等。根據(jù)靜力學(xué)基本方程列出一個方程組求解解設(shè)插入油層氣管的管口距油面高H在11與22截面之間P1P2水銀GRP1P4，P2P3且P3煤油GH，P4水G（HH）煤油G（HH）聯(lián)立這幾個方程得到水銀GR水G（HH）煤油G（HH）煤油GH即水銀GR水GH煤油GH水GH帶入數(shù)據(jù)10101136100068H10100821004185用本題附圖中串聯(lián)管壓差計測量蒸汽鍋爐水面上方的蒸氣壓，管壓差計的指示液為水銀，兩管間的連接管內(nèi)充滿水。以知水銀面與基準面的垂直距離分別為123M，212M,325M,414M。鍋中水面與基準面之間的垂直距離53M。大氣壓強A993103。試求鍋爐上方水蒸氣的壓強。分析首先選取合適的截面用以連接兩個管，本題應(yīng)選取如圖所示的11截面，再選取等壓面，最后根據(jù)靜力學(xué)基本原理列出方程，求解解設(shè)11截面處的壓強為1對左邊的管取等壓面，由靜力學(xué)基本方程0水GH5H41水銀GH3H4代入數(shù)據(jù)01010398131411361039812514對右邊的管取等壓面，由靜力學(xué)基本方程1水GH3H2水銀GH1H2代入數(shù)據(jù)11010398125121361039812312993103解著兩個方程得0364105PA6根據(jù)本題附圖所示的微差壓差計的讀數(shù)，計算管路中氣體的表壓強。壓差計中以油和水為指示液，其密度分別為9203,9983,管中油水交接面高度差R300，兩擴大室的內(nèi)徑D均為60，管內(nèi)徑為6。當管路內(nèi)氣體壓強等于大氣壓時，兩擴大室液面平齊。分析此題的關(guān)鍵是找準等壓面，根據(jù)擴大室一端與大氣相通，另一端與管路相通，可以列出兩個方程，聯(lián)立求解解由靜力學(xué)基本原則，選取11為等壓面，對于管左邊表油GH1R1對于管右邊2水GR油GH2表水GR油GH2油GH1R水GR油GR油G（H2H1）當表0時，擴大室液面平齊即（D/2）2（H2H1）（D/2）2RH2H13MM表257102PA7列管換熱氣的管束由121根25MM的鋼管組成。空氣以9M/S速度在列管內(nèi)流動?？諝庠诠軆?nèi)的平均溫度為50壓強為196103PA表壓，當?shù)卮髿鈮簽?87103PA試求空氣的質(zhì)量流量；操作條件下，空氣的體積流量；將的計算結(jié)果換算成標準狀況下空氣的體積流量。解空氣的體積流量SUA9/400221210342M3/S質(zhì)量流量WSSSMP/RT034229987196/8315323109/S換算成標準狀況V1P1/V2P2T1/T2S2P1T2/P2T1S12947273/10132303420843M3/S8高位槽內(nèi)的水面高于地面8M，水從1084MM的管道中流出，管路出口高于地面2M。在本題特定條件下，水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按F65U2計算，其中U為水在管道的流速。試計算AA截面處水的流速；水的流量，以M3/H計。分析此題涉及的是流體動力學(xué)，有關(guān)流體動力學(xué)主要是能量恒算問題，一般運用的是柏努力方程式。運用柏努力方程式解題的關(guān)鍵是找準截面和基準面，對于本題來說，合適的截面是高位槽11,和出管口22,如圖所示，選取地面為基準面。解設(shè)水在水管中的流速為U，在如圖所示的11,，22,處列柏努力方程Z101/Z2222/F（Z1Z2）GU2/265U2代入數(shù)據(jù)829817U2,U29M/S換算成體積流量VSUA29/4012360082M3/H920水以25M/S的流速流經(jīng)3825MM的水平管，此管以錐形管和另一533M的水平管相連。如本題附圖所示，在錐形管兩側(cè)A、B處各插入一垂直玻璃管以觀察兩截面的壓強。若水流經(jīng)AB兩截面的能量損失為15J/，求兩玻璃管的水面差（以計），并在本題附圖中畫出兩玻璃管中水面的相對位置。分析根據(jù)水流過A、B兩截面的體積流量相同和此兩截面處的伯努利方程列等式求解解設(shè)水流經(jīng)兩截面處的流速分別為UA、UBUAAAUBABUB（AA/AB）UA（33/47）225123M/S在兩截面處列柏努力方程Z11221/Z22222/FZ1Z2（12）/F（1222）2G（H1H2）151232252/2H1H200882M882MM即兩玻璃管的水面差為882MM10用離心泵把20的水從貯槽送至水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定，各部分相對位置如本題附圖所示。管路的直徑均為7625MM，在操作條件下，泵入口處真空表的讀數(shù)為246610PA,水流經(jīng)吸入管與排處管（不包括噴頭）的能量損失可分別按F,12U，HF,210U2計算，由于管徑不變，故式中U為吸入或排出管的流速/S。排水管與噴頭連接處的壓強為980710PA（表壓）。試求泵的有效功率。分析此題考察的是運用柏努力方程求算管路系統(tǒng)所要求的有效功率把整個系統(tǒng)分成兩部分來處理，從槽面到真空表段的吸入管和從真空表到排出口段的排出管，在兩段分別列柏努力方程。解總能量損失HFHF，1HF，2U1U2U2U210U12U在截面與真空表處取截面作方程Z0GU02/2P0/Z1GU2/2P1/HF，1（P0P1）/Z1GU2/2HF，1U2M/SWSUA79KG/S在真空表與排水管噴頭連接處取截面Z1GU2/2P1/WEZ2GU2/2P2/HF，2WEZ2GU2/2P2/HF，2（Z1GU2/2P1/）125981（98072466）/99821010228597J/KGNEWEWS2859779226KW11本題附圖所示的貯槽內(nèi)徑D為2，槽底與內(nèi)徑D0為33MM的鋼管相連，槽內(nèi)無液體補充，其液面高度H0為2M（以管子中心線為基準）。液體在本題管內(nèi)流動時的全部能量損失可按HF20U公式來計算，式中U為液體在管內(nèi)的流速MS。試求當槽內(nèi)液面下降1M所需的時間。分析此題看似一個普通的解柏努力方程的題，分析題中槽內(nèi)無液體補充，則管內(nèi)流速并不是一個定值而是一個關(guān)于液面高度的函數(shù)，抓住槽內(nèi)和管內(nèi)的體積流量相等列出一個微分方程，積分求解。解在槽面處和出口管處取截面11，22列柏努力方程H1GU2/2HFU2/220U2U048H1/207H1/2槽面下降DH，管內(nèi)流出UA2DT的液體ADHUA2DT07H1/2A2DTDTA1DH/（A207H1/2）對上式積分T1H12本題附圖所示為冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng)，鹽水的密度為1100KGM，循環(huán)量為36M。管路的直徑相同，鹽水由A流經(jīng)兩個換熱器而至B的能量損失為981JKG，由B流至A的能量損失為49JKG，試求（1）若泵的效率為70時，泵的抽功率為若干KW（2）若A處的壓強表讀數(shù)為245210PA時，B處的壓強表讀數(shù)為若干PA分析本題是一個循環(huán)系統(tǒng)，鹽水由A經(jīng)兩個換熱器被冷卻后又回到A繼續(xù)被冷卻，很明顯可以在A換熱器B和BA兩段列柏努利方程求解。解（1）由A到B截面處作柏努利方程0UA/2PA/1ZBGUB2PB981管徑相同得UAUB（PAPB）/ZBG981由B到A段，在截面處作柏努力方程BZBGUB2PB/WE0UAPA/49WE（PAPB）/ZBG49981491471J/KGWSVS36/3600110011KG/SNEWEW泵的抽功率NNE/76231157W231KW（2）由第一個方程得（PAPB）/ZBG981得PBPA（ZBG981）2452101100798198162104PA13用壓縮空氣將密度為1100KG/M3的腐蝕性液體自低位槽送到高位槽，兩槽的液位恒定。管路直徑均為6035MM，其他尺寸見本題附圖。各管段的能量損失為F，ABF，CDU2，F(xiàn)，BC118U2。兩壓差計中的指示液均為水銀。試求當R145MM，H200MM時（1）壓縮空氣的壓強P1為若干（2）U管差壓計讀數(shù)R2為多少解對上下兩槽取截面列柏努力方程00P1/ZG0P2/FP1ZG0P2F1098111001100（2U2118U2）10791103498U在壓強管的B，C處去取截面，由流體靜力學(xué)方程得PBG（XR1）PCG（HBCX）水銀R1GPB1100981（0045X）PC1100981（5X）136109810045PBPC595104PA在B，C處取截面列柏努力方程0UB/2PB/ZGUC2/2PC/F，BC管徑不變，UBUCPBPC（ZGF，BC）1100（118U25981）595104PAU427M/S壓縮槽內(nèi)表壓P1123105PA（2）在B，D處取截面作柏努力方程0U2/2PB/ZG00F，BCF，CDPB（7981118U2U205U2）1100835104PAPBGH水銀R2G83510411009810213610981R2R26097MM14在實驗室中,用玻璃管輸送20的70醋酸管內(nèi)徑為15CM,流量為10KG/MIN,用SI和物理單位各算一次雷諾準數(shù),并指出流型。解查20，70的醋酸的密度1049KG/M3,粘度26MPAS用SI單位計算D15102M,UWS/A09M/SREDU26103545103用物理單位計算1049G/CM,UWS/A90CM/S,D15CM26103PAS26103KG/SM26102G/SCM1REDU/15901049/261025451035451034000此流體屬于湍流型15在本題附圖所示的實驗裝置中，于異徑水平管段兩截面間連一倒置U管壓差計，以測量兩截面的壓強差。當水的流量為10800KG/H時，U管壓差計讀數(shù)R為100MM，粗細管的直徑分別為6035MM與4535MM。計算（1）1KG水流經(jīng)兩截面間的能量損失。（2）與該能量損失相當?shù)膲簭娊禐槿舾蒔A解（1）先計算A，B兩處的流速UAWS/SA295M/S，UBWS/SB在A，B截面處作柏努力方程ZAGUA2/2PA/ZBGUB2/2PB/HF1KG水流經(jīng)A，B的能量損失HF（UA2UB2）/2（PAPB）/（UA2UB2）/2GR/441J/KG（2）壓強降與能量損失之間滿足HFP/PHF4411016密度為850KG/M，粘度為8103PAS的液體在內(nèi)徑為14MM的鋼管內(nèi)流動，溶液的流速為1M/S。試計算（1）淚諾準數(shù)，并指出屬于何種流型（2）局部速度等于平均速度處與管軸的距離；（3）該管路為水平管，若上游壓強為14710PA，液體流經(jīng)多長的管子其壓強才下降到127510PA解（1）REDU/（141031850）/（8103）149102000此流體屬于滯流型（2）由于滯流行流體流速沿管徑按拋物線分布，令管徑和流速滿足Y22P（UUM）當0時,Y2R22PUMPR2/2D2/8當平均05MAX05M/S時,Y22P（051）D2/80125D2即與管軸的距離R495103M3在147103和1275103兩壓強面處列伯努利方程U12/2PA/Z1GU22/2PB/Z2GFU1U2,Z1Z2PA/PB/F損失能量F（PAPB）/（1471031275103）/8502294流體屬于滯流型摩擦系數(shù)與雷若準數(shù)之間滿足64/RE又F（/D）05U21495M輸送管為水平管，管長即為管子的當量長度即管長為1495M17流體通過圓管湍流動時，管截面的速度分布可按下面經(jīng)驗公式來表示URUMAX（Y/R）1/7，式中Y為某點與壁面的距離，及YRR。試求起平均速度U與最大速度UMAX的比值。分析平均速度U為總流量與截面積的商，而總流量又可以看作是速度是UR的流體流過2RDR的面積的疊加即V0RUR2RDR解平均速度UV/A0RUR2RDR/（R2）0RUMAX（Y/R）1/72RDR/（R2）2UMAX/R15/70R（RR）1/7RDR082UMAXU/UMAX08218一定量的液體在圓形直管內(nèi)做滯流流動。若管長及液體物性不變，而管徑減至原有的1/2，問因流動阻力而產(chǎn)生的能量損失為原來的若干倍解管徑減少后流量不變U1A1U2A2而R1R2A14A2U24U由能量損失計算公式F（/D）（1/2U2）得F，1（/D）（1/2U12）F，2（/D）（1/2U22）（/D）8（U1）216F，1HF216HF119內(nèi)截面為1000MM1200MM的矩形煙囪的高度為30A1M。平均分子量為30KG/KMOL，平均溫度為400的煙道氣自下而上流動。煙囪下端維持49PA的真空度。在煙囪高度范圍內(nèi)大氣的密度可視為定值，大氣溫度為20，地面處的大氣壓強為1013310PA。流體經(jīng)煙囪時的摩擦系數(shù)可取為005，試求煙道氣的流量為若干KG/H解煙囪的水力半徑RA/112/21120273M當量直徑DE4R1109M流體流經(jīng)煙囪損失的能量F（/DE）U2/200530/1109U2/20687U2空氣的密度空氣PM/RT121KG/M3煙囪的上表面壓強表壓P上空氣GH1219813035502PA煙囪的下表面壓強表壓P下49PA煙囪內(nèi)的平均壓強PP上P下/2P0101128PA由PM/RT可以得到煙囪氣體的密度（30103101128）/（8314673）05422KG/M3在煙囪上下表面列伯努利方程P上/P下/ZGFFP上P下/ZG4935502/0542230981268250687U2流體流速U1976M/S質(zhì)量流量SUA197611205422463104KG/H20每小時將210KG的溶液用泵從反應(yīng)器輸送到高位槽。反應(yīng)器液面上方保持26710PA的真空讀，高位槽液面上方為大氣壓強。管道為的鋼管，總長為50M，管線上有兩個全開的閘閥，一個孔板流量計（局部阻力系數(shù)為4），5個標準彎頭。反應(yīng)器內(nèi)液面與管路出口的距離為15M。若泵效率為07，求泵的軸功率。解流體的質(zhì)量流速S2104/3600556KG/S流速US/A143M/S雷偌準數(shù)REDU/1651994000查本書附圖129得5個標準彎頭的當量長度521105M2個全開閥的當量長度204509M局部阻力當量長度E10509114M假定1/1/22LGD/1142LG68/031140029檢驗D/RE1/200080005符合假定即0029全流程阻力損失E/DU2/2U2/2002950114/6810341432/230863J/KG在反應(yīng)槽和高位槽液面列伯努利方程得P1/WEZGP2/WEZGP1P21073308632029J/KG有效功率NEWES20295561128103軸功率NNE/1128103/07161103W161KW21從設(shè)備送出的廢氣中有少量可溶物質(zhì)，在放空之前令其通過一個洗滌器，以回收這些物質(zhì)進行綜合利用，并避免環(huán)境污染。氣體流量為3600M/H，其物理性質(zhì)與50的空氣基本相同。如本題附圖所示，氣體進入鼓風(fēng)機前的管路上安裝有指示液為水的U管壓差計，起讀數(shù)為30MM。輸氣管與放空管的內(nèi)徑均為250MM，管長與管件，閥門的當量長度之和為50M，放空機與鼓風(fēng)機進口的垂直距離為20M，已估計氣體通過塔內(nèi)填料層的壓強降為19610PA。管壁的絕對粗糙度可取015MM，大氣壓強為1013310。求鼓風(fēng)機的有效功率。解查表得該氣體的有關(guān)物性常數(shù)1093,196105PAS氣體流速U3600/36004/02522038M/S質(zhì)量流量SUAS20384/025210931093KG/S流體流動的雷偌準數(shù)REDU/284105為湍流型所有當量長度之和總E50M取015時/D015/25000006查表得00189所有能量損失包括出口,入口和管道能量損失即05U2/21U2/20018950/025U2/2110066在1122兩截面處列伯努利方程U2/2P1/WEZGU2/2P2/WEZGP2P1/而1122兩截面處的壓強差P2P1P2水GH1961031039813110316657PAWE282083W/KG泵的有效功率NEWES30832W308KW22如本題附圖所示，貯水槽水位維持不變。槽底與內(nèi)徑為100MM的鋼質(zhì)放水管相連，管路上裝有一個閘閥，距管路入口端15M處安有以水銀為指示液的U管差壓計，其一臂與管道相連，另一臂通大氣。壓差計連接管內(nèi)充滿了水，測壓點與管路出口端之間的長度為20M。（1）當閘閥關(guān)閉時，測得R600MM，H1500MM；當閘閥部分開啟時，測的R400MM，H1400MM。摩擦系數(shù)可取0025，管路入口處的局部阻力系數(shù)為05。問每小時從管中水流出若干立方米。（2）當閘閥全開時，U管壓差計測壓處的靜壓強為若干（PA，表壓）。閘閥全開時LE/D15，摩擦系數(shù)仍取0025。解根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程,設(shè)槽面到管道的高度為X水GHX水銀GR10315X13610306X66M部分開啟時截面處的壓強P1水銀GR水GH3963103PA在槽面處和11截面處列伯努利方程ZG000U2/2P1/而E/DU2/22125U266981U2/239632125U2U309/S體積流量SUA309/401236008741M3/H閘閥全開時取22,33截面列伯努利方程ZGU2/205U2/2002515/DU2/2U347M/S取1133截面列伯努利方程P1/U2/2002515/DU2/2P137104PA2310的水以500L/MIN的流量流過一根長為300M的水平管，管壁的絕對粗糙度為005。有6M的壓頭可供克服流動阻力，試求管徑的最小尺寸。解查表得10時的水的密度9997KG/M313077105PASUVS/A1085103/D2F69815886J/KGF/DU2/2150U2/D假設(shè)為滯流64/RE64/DUHFGFD15103檢驗得RE7051222000不符合假設(shè)為湍流假設(shè)RE97104即DU/97104D834102M則/D00006查表得0021要使FHFG成立則150U2/D5886D182102M24某油品的密度為800KG/M，粘度為41CP，由附圖所示的A槽送至B槽，A槽的液面比B槽的液面高出15M。輸送管徑為8935MM（包括閥門當量長度），進出口損失可忽略。試求（1）油的流量（M/H）；（2）若調(diào)節(jié)閥門的開度，使油的流量減少20，此時閥門的當量長度為若干M解在兩槽面處取截面列伯努利方程U2/2ZGP1/U2/2P2/FP1P2ZGF/DU2/21598150/82103U2/2假設(shè)流體流動為滯流,則摩擦阻力系數(shù)64/RE64/DU聯(lián)立兩式得到U12M/S核算REDU/19200005假設(shè)成立即D,C兩點的流速U11776M/S,U2149M/SBC段和BD的流量分別為VS,BC3210/436001776514M3/SVS,BD2610/43600149258M3/S29在3825MM的管路上裝有標準孔板流量計，孔板的孔徑為164MM，管中流動的是20的苯，采用角接取壓法用U管壓差計測量孔板兩測的壓強差，以水銀為指示液，策壓連接管中充滿甲苯。測得U管壓差計的讀數(shù)為600MM，試計算管中甲苯的流量為若干KG/H解查本書附表20時甲苯的密度和粘度分別為867KG/M3,0675103假設(shè)RE867104當A0/A1164/330245時,查孔板流量計的C0與RE,A0/A1的關(guān)系得到C0063體積流量VSC0A02GRA/1/2063/416421062981061360867/08671/2175103M3/S流速UVS/A205M/S核算雷偌準數(shù)REDU/867104與假設(shè)基本相符甲苯的質(zhì)量流量SVS17510386736005426KG/H第二章流體輸送機械1在用水測定離心泵性能的實驗中，當流量為26M/H時，泵出口處壓強表和入口處真空表的讀數(shù)分別為152KPA和247KPA，軸功率為245KW，轉(zhuǎn)速為2900R/MIN，若真空表和壓強表兩測壓口間的垂直距離為04M，泵的進出口管徑相同，兩測壓口間管路流動阻力可忽略不計，試求該泵的效率，并列出該效率下泵的性能。解取20時水的密度9982KG/M3在泵出口和入口處列伯努利方程U12/2GP1/GU12/2GP2/GFZ泵進出口管徑相同,U1U2不計兩測壓口見管路流動阻力F0P1/GP2/GZP2P1/GZ04152247103/9982981846M該泵的效率QHG/N261846998298/24510336005322用離心泵以40M/H的流量將貯水池中65的熱水輸送到?jīng)鏊?，并?jīng)噴頭噴出而落入涼水池中，以達到冷卻的目的，已知水進入噴頭之前需要維持49KPA的表壓強，噴頭入口較貯水池水面高6M，吸入管路和排出管路中壓頭損失分別為1M和3M，管路中的動壓頭可以忽略不計。試選用合適的離心泵并確定泵的安裝高度。當?shù)卮髿鈮喊?0133KPA計。解輸送的是清水選用B型泵查65時水的密度9805KG/M3在水池面和噴頭處列伯努利方程U12/2GP1/GU12/2GP2/GFZ取U1U20則P2P1/GFZ49103/980598614151MQ40M3/H由圖227得可以選用3B19A2900465時清水的飽和蒸汽壓PV2544104PA當?shù)卮髿鈮篈P/G10133103/99829811035M查附表二十三3B19A的泵的流量295486M3/H為保證離心泵能正常運轉(zhuǎn),選用最大輸出量所對應(yīng)的S即S45M輸送65水的真空度SSA10PV/9811030241000/25M允許吸上高度HGSU12/2GF,0125115M即安裝高度應(yīng)低于15M3常壓貯槽內(nèi)盛有石油產(chǎn)品，其密度為760KG/M，粘度小于20CST，在貯槽條件下飽和蒸汽壓為80KPA，現(xiàn)擬用65Y60B型油泵將此油品以15M流量送往表壓強為177KPA的設(shè)備內(nèi)。貯槽液面恒定，設(shè)備的油品入口比貯槽液面高5M，吸入管路和排出管路的全部壓頭損失為1M和4M。試核算該泵是否合用。若油泵位于貯槽液面以下12M處，問此泵能否正常操作當?shù)卮髿鈮喊?0133KPA計解查附錄二十三65Y60B型泵的特性參數(shù)如下流量Q198M3/S,氣蝕余量H26M揚程H38M允許吸上高度HGP0PV/GHF,01074M12揚升高度ZHF,0238434M如圖在11,22截面之間列方程U12/2GP1/GU22/2GP2/GF,12Z其中U12/2GU22/2G0管路所需要的壓頭EP2P1/GZF,123374M2105假設(shè)成立U1U2D2/D12123M/S允許氣蝕余量HP1P2/GU12/2GP1PAP真空度2802KPAH280223346103/998298127M允許吸上高度HGPAPV/GHF離心泵離槽面道路很短可以看作F0HGPAPV/GH101423346103/998298127742M5水對某離心泵做實驗，得到下列各實驗數(shù)據(jù)Q，L/MIN0100200300400500H，M3723837345318285送液體的管路系統(tǒng)管徑為764MM，長為355M（包括局部阻力的當量長度），吸入和排出空間為密閉容器，其內(nèi)壓強為1295KPA（表壓），再求此時泵的流量。被輸送液體的性質(zhì)與水相近。解根據(jù)管路所需要壓頭E與液體流量QE的關(guān)系EKBQE2而KZP/G且吸入排出空間為常壓設(shè)備,P0KZ48BE/D1/2G60103A2003355/0068/29810068260103/421683104管道特性方程為E481683104QE2由下列數(shù)據(jù)繪出管道特性曲線EQEQE,L/MIN0100200300400500E,M486481153199531734688繪出離心泵的特性曲線HQ于同一坐標系中,如圖所示兩曲線的交點即為該泵在運轉(zhuǎn)時的流量泵的流量為400L/MIN若排出空間為密閉容器,則KZP/G481295103/99829811802而B的值保持不變管路的特性方程為E2重新繪出管路的特性曲線和泵的特性曲線QE,L/MIN0100200300400500E,M180219702475331744956010可以得到泵的流量為310L/MIN6某型號的離心泵，其壓頭與流量的關(guān)系可表示為H1806106Q2（H單位為M，Q單位為M/S）若用該泵從常壓貯水池將水抽到渠道中，已知貯水池截面積為100M，池中水深7M。輸水之初池內(nèi)水面低于渠道水平面2M，假設(shè)輸水渠道水面保持不變，且與大氣相通。管路系統(tǒng)的壓頭損失為HF0410Q2（HF單位為M，Q單位為M/S）。試求將貯水池內(nèi)水全部抽出所需時間。解列出管路特性方程EKHFKZP/G貯水池和渠道均保持常壓P/G0KZEZ04106Q2在輸水之初Z2ME204106Q2聯(lián)立H1806106Q2，解出此時的流量Q4103M3/S將貯水槽的水全部抽出Z9ME904106Q2再次聯(lián)立H1806106Q2，解出此時的流量Q3103M3/S流量Q隨著水的不斷抽出而不斷變小取Q的平均值Q平均（QQ）/235103M3/S把水抽完所需時間V/Q平均556H7用兩臺離心泵從水池向高位槽送水，單臺泵的特性曲線方程為H251106Q管路特性曲線方程可近似表示為H101106Q兩式中Q的單位為M/S，H的單位為M。試問兩泵如何組合才能使輸液量最大（輸水過程為定態(tài)流動）分析兩臺泵有串聯(lián)和并聯(lián)兩種組合方法串聯(lián)時單臺泵的送水量即為管路中的總量，泵的壓頭為單臺泵的兩倍；并聯(lián)時泵的壓頭即為單臺泵的壓頭，單臺送水量為管路總送水量的一半解串聯(lián)HE2H101105QE22251106Q2QE0436102M2/S并聯(lián)QQE/2251106QE2101105QE/22QE0383102M2/S總送水量QE2QE0765102M2/S并聯(lián)組合輸送量大8現(xiàn)采用一臺三效單動往復(fù)泵，將敞口貯罐中密度為1250KG/M的液體輸送到表壓強為128106PA的塔內(nèi)，貯罐液面比塔入口低10M，管路系統(tǒng)的總壓頭損失為2M，已知泵活塞直徑為70MM，沖程為225MM，往復(fù)次數(shù)為2001/MIN，泵的總效率和容積效率為09和095。試求泵的實際流量，壓頭和軸功率。解三動泵理論平均流量QT3ASNR3/400720025200052M3/MIN實際流量QQT0950520494M3/MIN泵的壓頭HP/GU2/2GHFZ取U2/2G0P/GHFZ128106/125098121011638M軸功率NHQ/1021305KW9用一往復(fù)泵將密度為1200KG/M的液體從A池輸送到B槽中，A池和B槽液面上方均為大氣壓。往復(fù)泵的流量為5M/H。輸送開始時，B槽和A池的液面高度差為10M。輸送過程中，A池液面不斷下降，B槽液面不斷上升。輸送管徑為30MM，長為15M（包括局部阻力當量長度）。A池截面積為12M，B槽截面積為415M。液體在管中流動時摩擦系數(shù)為004。試求把25M液體從A池輸送到B槽所需的能量。解列出此往復(fù)泵輸送的管路特性方程EKBQE2而KP/GU2/2GZA，B槽上方均大氣壓P/G0，U2/2G0在輸送開始時，H010M輸送完畢后A池液面下降25/12201MB池液面上升25/41561MH10201611811MBE/D1/2G3600A20415/0031/3600/40032229810157輸送開始時管路的特性方程E100157QE2輸送完畢時管路的特性方程E1840157QE2取平均壓頭平均EE/2（100157QE2840157QE2）/2，QE5M3/S18M輸送所需要的時間V/Q25/55H18000輸送有效功率NEHQG185/360012009812943所需要的能量WNE53106J5300KJ10已知空氣的最大輸送量為14500KG/H，在最大風(fēng)量下輸送系統(tǒng)所需的風(fēng)壓為1600PA（以風(fēng)機進口狀態(tài)級計）。由于工藝條件的呀求。風(fēng)機進口與溫度為40，真空度為196PA的設(shè)備相連。試選合適的離心通風(fēng)機。當?shù)卮髿鈮簽?33KPA。解輸送潔凈空氣應(yīng)選用47211型通風(fēng)機40，真空度為196PA時空氣的密度MP/RT104KG/M3將輸送系統(tǒng)的風(fēng)壓HT按HTHT/HT160012/104185072M輸送的體積流量QQM/14500/1041394231M3/H根據(jù)輸送量和風(fēng)壓選擇47211NO6C型可以滿足要求其特性參數(shù)為轉(zhuǎn)速R/MIN風(fēng)壓PA風(fēng)量M3/H效率功率（KW）20001941814100911001115的空氣直接由大氣進入風(fēng)機在通過內(nèi)徑為800MM的水平管道送到爐底，爐底表壓為10KPA?？諝廨斔土繛?0000M/H（進口狀態(tài)計），管長為100M（包括局部阻力當量長度），管壁絕對粗糙度可取為03MM?，F(xiàn)庫存一臺離心通風(fēng)機，其性能如下所示。核算此風(fēng)機是否合用當?shù)卮髿鈮簽?0133KPA。轉(zhuǎn)速，R/MIN風(fēng)壓，PA風(fēng)量，M/H14501265021800解輸送系統(tǒng)的風(fēng)壓HT（Z2Z1）GP2P1（U22U12）/2HF水平管道輸送，Z2Z10，（U22U12）/20空氣的流動速度UQ/A20000/（/40823600）1106M/S查本書附圖可得15空氣的粘度179103PAS，密度1226KG/M3REDU/0812261106D03/8000000375根據(jù)RE/D圖可以得到其相對粗糙度00365HFE/DU2/200365100/0811062/22791輸送系統(tǒng)風(fēng)壓HTP2P1HF108103122627911114212PA50在出口灰塵中所占的質(zhì)量分率16252920721在捕集的灰塵中所占的質(zhì)量分率4411266201871133試求（1）除塵效率（2）繪出該旋風(fēng)分離器的粒級效率曲線。解出口氣體中每小時產(chǎn)生的灰塵量071035000235KG除塵效率0215/（21535）08686計算出每一小段范圍捏顆粒的粒級效率P121544/（215443516）628P221511/（215113525）730P3215266/（2152663529）8493P486P59426P6972P79485繪出粒級效率曲線如圖所示7驗室用一片過濾面積為01M的濾葉對某種顆粒在水中的懸浮液進行實驗，濾葉內(nèi)部真空讀為500MMHG，過濾5MIN的濾液1L，又過濾5MIN的濾液06L，若再過濾5MIN得濾液多少分析此題關(guān)鍵是要得到虛擬濾液體積，這就需要充分利用已知條件，列方方程求解解虛擬濾液體積由過濾方程式V22VVEKA2過濾5MIN得濾液1L（1103）22103VEKA25過濾10MIN得濾液16L（16103）2216103VEKA210由式可以得到虛擬濾液體積VE07103KA20396過濾15分鐘假設(shè)過濾15分鐘得濾液VV22VVEKA2V2207103V50396V2073103再過濾5MIN得濾液V2073103161030473103M30473L8以小型板框壓濾機對碳酸鈣顆粒在水中的懸浮液進行過濾實驗，測得數(shù)據(jù)列于本題附表中已知過濾面積為0093M2，試求（1）過濾壓強差為1030KPA時的過濾常數(shù)K,QE及E2濾餅的壓縮指數(shù)S；（3）若濾布阻力不變，試寫出此濾漿在過濾壓強差為1962KPA時的過濾方程式。解過濾常數(shù)K,QE及E根據(jù)Q22QQEK，和QV/A，帶入表中的數(shù)據(jù)（227/93）22QE227/9350K（91/93）22QE91/93660K由兩式可得QE381103K106105QE2KEEQE2/K0929濾餅的壓縮指數(shù)S同理在P3434KPA時，由上式帶入表中數(shù)據(jù)得（227/93）22QE227/93171K（91/93）22QE91/93233K得到QE31103K437105利用LGK（1S）LGPLG2K，對壓強差為1030KPA和3434KPA時的過濾常數(shù)K取對數(shù)差得LG（K/K）（1S）LG（P/P）1S08532，即壓縮指數(shù)S01468過濾方程式在過濾壓強差為1962KPA時LG（K/K）（1S）LG（P/P）LG（1564/K）08532LG（103/1962得K271105QE（QEQE）/2（38131）103/235103QE2KEEQE2/K35103/2711050452過濾方程式為（Q35103）2271105（0452）9在實驗室中用一個邊長0162M的小型濾框?qū)ACO3顆粒在水中的懸浮液進行過濾實驗。料漿溫度為19，其中CACO3固體的質(zhì)量分率為00723。測得每1M3濾餅烘干后的質(zhì)量為1602KG。在過濾壓強差為275800PA時所的數(shù)據(jù)列于本題附表過濾時間184275112154205267334410488577672773887濾液體積V0204060810121416182022242628試求過濾介質(zhì)的當量濾液體積VE，濾餅的比阻R，濾餅的空隙率及濾餅顆粒的比表面積。已知CACO3顆粒的密度為2930KG/M3，其形狀可視為圓球。解由（VVE）2KA2（E）兩邊微分得2（VVE）DVKA2DD/DV2V/KA22VE/KA2計算出不同過濾時間時的D/DV和V，將其數(shù)據(jù)列表如下V04060810121416182022242628/V121651852125231335383944547550557作出D/DVV的曲線如圖10用一臺BMS50/81025型板框壓濾機過濾某懸浮液，懸浮液中固體質(zhì)量分率為0139，固相密度為2200KG/M3，液相為水。每1M濾餅中含500KG水，其余全為固相。已知操作條件下的過濾常數(shù)K272105M/S，Q34510M3/M2。濾框尺寸為810MM810MM25MM,共38個框。試求（1）過濾至濾框內(nèi)全部充滿濾渣所需的時間及所得的濾液體積（2）過濾完畢用08M清水洗滌濾餅，求洗滌時間。洗水溫度及表壓與濾漿的相同。解（1）濾框內(nèi)全部充滿濾渣濾餅表面積A（081）22384986M2濾框容積V總（081）200253806233M3已知1M3的濾餅中含水500/100005M3含固體10505M3固體質(zhì)量0522001100KG設(shè)產(chǎn)生1M3的濾餅可以得到M0，KG（V0，M3）的濾液，則01391100/（110050M）M06313KG濾液的密度按水的密度考慮V00314M3形成06233M3的濾餅即濾框全部充滿時得到濾液體積V6314062333935M3則過濾終了時的單位面積濾液量為QV/A3935/4986007892M3/M2QE2KEEQE2/K（345103）2/27210504376由（QQE）2K（E）得所需的過濾時間為（QQE）2/KE（007892000345）2/27210504376249S洗滌時間VEQEA34510349860172由（DV/D）WWKA2/8（E）得洗滌速率272105（4986）2/8（39350172）205105洗滌時間為08/205105388S11用葉濾機處理某種懸浮，先以等速過濾20MIN，得濾液2M3。隨即保持當時的壓強差再過濾40MIN，問共得濾液多少M3若葉濾機每次卸渣重裝等全部輔助操作共需20MIN，求濾液日產(chǎn)量。濾布阻力可以忽略。解12在3105PA的壓強差下對鈦白粉在水中的懸浮液進行實驗，測的過濾常數(shù)K5105M/S，Q001M3/M2，又測得餅體積之比V008?，F(xiàn)擬用有38個框的BMY50/81025型板框壓濾機處理此料漿，過濾推動力及所用濾布也與實驗用的相同。試求（1）過濾至框內(nèi)全部充滿濾渣所需的時間；（2）過濾完畢以相當與濾液量1/10的清水進行洗滌，求洗滌時間；（3）若每次卸渣重裝等全部輔助操作共需15MIN，求每臺過濾機的生產(chǎn)能力（以每小時平均可得多少M3濾餅計）。解（1）框內(nèi)全部充滿濾渣濾餅表面積A（081）22384986M2濾框容積V總（081）200253806233M3總共得到濾液體積VV總/06233/008779M3則過濾終了時的單位面積濾液量為QV/A779/49860156虛擬過濾時間EQE2/K（001）2/51052S由（QQE）2K（E）得所需的過濾時間為（QQE）2/KE（0156001）2/51052551S洗滌時間VEQEA001498604986由（DV/D）WWKA2/8（E）得洗滌速率5105（4986）2/8（77904986）18746105清水體積779/100779洗滌時間0779生產(chǎn)總時間T55141615601867S生產(chǎn)能力Q3600V總/T360006233/18671202M3/H13某懸浮液中固相質(zhì)量分率為93，固相密度為3000KG/M3，液相為水。在一小型壓濾機中測得此懸浮液的物料特性常數(shù)K11104M2（SATM），濾餅的空隙率為40?，F(xiàn)采用一臺GP5175型轉(zhuǎn)筒真空過濾機進行生產(chǎn)（此過濾機的轉(zhuǎn)鼓直徑為175M，長度為098M，過濾面積為5M2，浸沒角度為120），轉(zhuǎn)速為05R/MIN，操作真空度為800KPA。已知濾餅不可壓縮，過濾介質(zhì)可以忽略。試求此過濾機的生產(chǎn)能力及濾餅厚度。解形成的1M的濾餅中含液相04M3固相06M3設(shè)產(chǎn)生1M3的濾餅可以得到M0，KG（V0，M3）的濾液，則0093063000/（06300004103M0）M01715484KG濾液的密度按水的密度考慮V017155M3由K2KP得過濾常數(shù)K211104801/10151736105過濾機每轉(zhuǎn)一周的過濾時間60/N60120/0536040S介質(zhì)阻力忽略VE0，E0轉(zhuǎn)筒每轉(zhuǎn)一周所的濾液體積V液（KA2）1/2（17365240）1/204167M3生產(chǎn)能力QNV0560041671251M3/H每轉(zhuǎn)一周所得的濾餅的體積V餅041673濾餅的厚度V餅/A002429/5000486M486MM14用板框過濾機在恒壓差下過濾某種懸浮液，濾框邊長為065M，已測得操作條件下的有關(guān)參數(shù)為K6105M2/S，QE001M3/M2濾液。濾餅不要求洗滌，其它輔助時間為20MIN，要求過濾機的生產(chǎn)能力為9M/H，試求（1）至少需要幾個濾框N（2）框的厚度L。解設(shè)要得到VM3的濾液需要的時間為，則由（VVE）2KA2（E）（VVE）2/KA2E（VQEA）2/KA2QE2/K板框過濾機的生產(chǎn)能力3600V/（QQD）9QQD400V即（VQEA）2/KA2QE2/K20609400V（V001A）2/6105A210800400V而總過濾面積A（065）22N0845N聯(lián)立可得210V2（355N36N2）V108N20（355N36N2）24210108N20N2744取N28即需要28塊板將N28帶入式可得到濾液體積V78M3濾餅體積7801078M3設(shè)濾框的厚度為L則（065）2L28078L0066M66MM15已知苯酐生產(chǎn)的催化劑用量為37400KG，床徑為334M，進入設(shè)備的氣速為04M/S，氣體密度為119KG/M3。采用側(cè)縫錐帽型分布板，求分布板的開孔率。解16平均粒徑為03MM的氯化鉀球型顆粒在單層圓筒形流化床干燥器中進行流化干燥。固體密度1980KG/M3。取流化速度顆粒帶出速度的78，試求適宜的流化速度和流化數(shù)。介質(zhì)可按60的常壓空氣查取物性參數(shù)。解查有關(guān)物性手冊60，常壓空氣的密度106KG/M3，粘度201105重力沉降的