第一章與第二章習(xí)題答案

1、第一章 流體流動1-1在大氣壓強(qiáng)為98.7×103 Pa的地區(qū)，某真空精餾塔塔頂真空表的讀數(shù)為13.3×103 Pa，試計(jì)算精餾塔塔頂內(nèi)的絕對壓強(qiáng)與表壓強(qiáng)。絕對壓強(qiáng)：8.54×103Pa；表壓強(qiáng)：-13.3×103Pa【解】由 絕對壓強(qiáng) = 大氣壓強(qiáng)真空度 得到：精餾塔塔頂?shù)慕^對壓強(qiáng)P絕= 98.7×103Pa - 13.3×103Pa= 8.54×103Pa精餾塔塔頂?shù)谋韷簭?qiáng) P表= -真空度= - 13.3×103Pa1-2某流化床反應(yīng)器上裝有兩個U型管壓差計(jì)，指示液為水銀，為防止水銀蒸汽向空氣中擴(kuò)散，于右側(cè)的

2、U型管與大氣連通的玻璃管內(nèi)灌入一段水，如本題附圖所示。測得R1=400 mm, R2=50 mm，R3=50 mm。試求A、B兩處的表壓強(qiáng)。A：7.16×103Pa；B：6.05×103Pa【解】設(shè)空氣的密度為g，其他數(shù)據(jù)如圖所示aa處：PA+ ggh1= 水gR3+ 水銀gR2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：PA=1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 =7.16×103Pab-b處：PB+ ggh3= PA + ggh2 + 水銀gR1即：P

3、B=13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103=6.05×103Pa1-3用一復(fù)式形管壓差計(jì)測定水流過管道上A、B兩點(diǎn)的壓差，壓差計(jì)的指示液為水銀，兩段水銀之間是水，今若測得h1=1.2 m，h2=1.3 m， R1=0.9 m，R2=0.95 m，試求管道中A、B兩點(diǎn)間的壓差PAB為多少mmHg？（先推導(dǎo)關(guān)系式，再進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算）1716 mmHg 【解】 如附圖所示，取水平面1-1'、2-2'和3-3'，則其均為等壓面，即， 根據(jù)靜力學(xué)方程，有因?yàn)椋视缮蟽墒娇傻眉?(a)設(shè)2'與3之間的高度差為

4、h，再根據(jù)靜力學(xué)方程，有因?yàn)?，故由上兩式可?(b)其中 (c)將式(c)代入式(b)整理得 (d)因?yàn)椋视墒?a)和式(d)得即 =(13600-1000)×9.81×(0.9+0.95) =228.7kPa或1716mmHg 1-4 測量氣罐中的壓強(qiáng)可用附圖所示的微差壓差計(jì)。微差壓差計(jì)上部杯中充填有密度為的指示液，下部U管中裝有密度為的指示液，管與杯的直徑之比為。試證氣罐中的壓強(qiáng)可用下式計(jì)算： 分析：此題的關(guān)鍵是找準(zhǔn)等壓面，根據(jù)擴(kuò)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 + Cg(h1+

5、R) = 1 對于管右邊 2 = AgR + Cgh2 表 =AgR + Cgh2 Cg(h1+R) =AgR CgR +Cg（h2-h1）當(dāng)表= 0時，擴(kuò)大室液面平齊 即 (D/2)2(h2-h1)= (d/2)2R 則可得 1-5 硫酸流經(jīng)由大小管組成的串聯(lián)管路，硫酸密度為1830 kg/m3，體積流量為2.5×10-3m3/s，大小管尺寸分別為76mm×4mm和57mm×3.5 mm，試分別計(jì)算硫酸在大、小管中的質(zhì)量流量、平均流速及質(zhì)量流速。質(zhì)量流量：4.575 kg/s；平均流速：u小=1.27m/s；u大 =0.69 m/s；質(zhì)量流速：G小 =2324k

6、g/m2s；G大 =1263 kg/m2s【解】質(zhì)量流量在大小管中是相等的，即 ms小= ms大=Vs= 2.5×10-3 ×1830 =4.575 kg/s u小 = u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的流速流經(jīng)38×2.5mm的水平管，此管以錐形管和另一53mm×3mm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(qiáng)。若水流經(jīng)AB兩截面的能量損失為1.5J/，求兩玻璃管

7、的水面差（以mm計(jì)）。【解】1-7 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60×3.5mm，其他尺寸見本題附圖。各管段的能量損失為hf，2AB=hf，CD=u，hf，BC=1.18u2。兩壓差計(jì)中的指示液均為水銀。試求當(dāng)R1=45mm，h=200mm 時：（1）壓縮空氣的壓強(qiáng)P1為若干？（2）U管差壓計(jì)讀數(shù)R2為多少？壓縮空氣的壓強(qiáng)P1：1.23×105Pa；壓計(jì)讀數(shù)R2：609.7mm 【解】對上下兩槽取截面列柏努力方程，并取低截面為基準(zhǔn)水平面 0+0+P1/=Z g+0+P2/+hf P1= Z g+0+P2+

8、hf=10×9.81×1100 +1100(2u2+1.18u2)=107.91×103+3498u2在壓強(qiáng)管的B，C處取截面，由流體靜力學(xué)方程得 PB+g（x+R1）=Pc+g（hBC+x）+水銀R1g PB+1100×9.81×(0.045+x)=Pc+1100×9.81×(5+x)+13.6×10³×9.81×0.045PB-PC=5.95×104Pa在 B，C處取截面列柏努力方程，并取低截面為基準(zhǔn)水平面0+uB²/2+PB/=Z g+uc2/2+PC/+f,

9、BC管徑不變，ub=ucPB-PC=（Zg+hf，BC）=1100×(1.18u2+5×9.81）=5.95×104PaU2=4.27m/s壓縮槽內(nèi)表壓 P1=1.23×105Pa（2）在B，D處取截面列柏努力方程，并取低截面為基準(zhǔn)水平面0+u2/2+PB/= Z g+0+0+f，BC+f，CD PB=（7×9.81+1.18u2+u2-0.5u2）×1100=8.35×104Pa PB-gh=水銀R2g 8.35×104-1100×9.81×0.2=13.6×10³

10、5;9.81×R2 R2=609.7mm1-8 密度為850kg/m³，粘度為8×10-3Pa·s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(jì)算：（1）雷諾準(zhǔn)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(qiáng)為147×103Pa，液體流經(jīng)多長的管子其壓強(qiáng)才下降到127.5×103Pa？屬于滯流型；與管軸的距離：r=4.95×10-3m；管長為14.95m【解】（1）Re =du/=（14×10-3×1×850）/（8×1

11、0-3）=1.49×103 > 2000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y2= -2p（u-um）當(dāng)=0 時，y2= r2= 2pum p = r2/2 = d2/8當(dāng)=平均=0.5max= 0.5m/s 時,y2= - 2p（0.5-1）= d2/8=0.125 d2即 與管軸的距離 r=4.95×10-3m（3）在 147×103 和 127.5×103 兩壓強(qiáng)面處列伯努利方程u12/2 + PA/ + Z1g = u22/2 + PB/+ Z2g + f u1= u2, Z1= Z2 PA/= PB

12、/+ hf損失能量hf=（PA- PB）/=（147×103-127.5×103）/850=22.94流體屬于滯流型摩擦系數(shù)與雷若準(zhǔn)數(shù)之間滿足=64/ Re又 f=×（l/d）×0.5 u2l=14.95m輸送管為水平管，管長即為管子的當(dāng)量長度即：管長為14.95m1-9某列管式換熱器中共有250根平行換熱管。流經(jīng)管內(nèi)的總水量為144 t/h，平均水溫為10，為了保證換熱器的冷卻效果，需使管內(nèi)水流處于湍流狀態(tài)，問對管內(nèi)徑有何要求？管內(nèi)徑39 mm 【解】 查附錄可知，10水的黏度=1.305mPa·s即1.305×10-3Pa

13、3;s。要求Re4000，即4000，因此 d0.039m或39mm即管內(nèi)徑應(yīng)不大于39mm。1-10 90的水流進(jìn)內(nèi)徑20 mm的管內(nèi)，問當(dāng)水的流速不超過哪一數(shù)值時流動才一定為層流？若管內(nèi)流動的是90的空氣，則此一數(shù)值應(yīng)為多少？90的水：u0.0326 m/s；90的空氣：u2.21 m/s 【解】 層流2000 90水 =965.3kg·m-3 =0.315×10-3Pa·s um·s-1 90空氣 =0.972kg·m-3 =2.15×10-5Pa·su m·s-11-11 黏度為0.075pas、密度為90

14、0kg/m3的油品，以10kg/s的流量在114×3.5mm的管中作等溫穩(wěn)態(tài)流動，試求該油品流過15m管長時因摩擦阻力而引起的壓強(qiáng)降為多少？drr 【解】從半徑為R的管內(nèi)流動的流體中劃分出來一個極薄的環(huán)形空間，其半徑為r，厚度為dr，如本題附圖所示。 流體通過此環(huán)隙的體積流量 為將湍流時速度分布的經(jīng)驗(yàn)式代入上式，得 通過整個管截面的體積流量為 平均速度，即 1-12 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1/2，問因流動阻力而產(chǎn)生的能量損失為原來的若干倍？16倍【解】根據(jù)哈根-泊謖葉公式，即 分別用下表1和2表示原來的與改變管徑后的情況。兩種情況下及

15、不變，則 因 ，及 即 所以1-13 在內(nèi)徑為100 mm的鋼管內(nèi)輸送一種溶液，流速為1.8 m/s。溶液的密度為1100 kg/m3，黏度為2.1 mPa·s。試求：（1）每100 m鋼管的壓力損失及壓頭損失；（2）若管由于腐蝕，其粗糙度增至原來的10倍，求沿程損失增大的百分率。壓力損失：38.3 kPa；壓頭損失：3.55 m；沿程損失增大的百分率：42.3% 【解】 (1) 據(jù)題意有取新鋼管=0.05mm，/d=0.05/100=0.0005，查圖1-27得=0.0215或由下式計(jì)算得壓力損失38300Pa或38.3kPa壓頭損失 m(2)腐蝕后，鋼管'=0.5mm，&

16、#39;/d=0.5/100=0.005，查圖1-27得'=0.0306或計(jì)算得沿程損失增大的百分率=%1-14 其他條件不變，若管內(nèi)流速越大，則湍動程度越大，其阻力損失應(yīng)越大。然而，雷諾數(shù)增大時摩擦系數(shù)卻變小，兩者是否有矛盾？應(yīng)如何解釋？不矛盾 【解】 不矛盾。由范寧公式可知，阻力損失不僅與有關(guān)，還和u2有關(guān)。層流時，u越大，雖然越小，但f越大(因)。完全湍流時，u越大，而不隨Re變化，但，故f越大。1-15 設(shè)市場的鋼管價格與其直徑的1.37次方成正比，現(xiàn)擬將一定體積流量的流體輸送某一段距離，試求采用兩根小直徑管道輸送和一根大直徑管道輸送兩種方案（這兩種方案的管內(nèi)流速相同），做以下

17、比較：（1）所需的設(shè)備費(fèi)；（2）若流體在大管中為層流，則改用上述兩根小管后其克服管路阻力所消耗的功率將為大管的幾倍？若管內(nèi)均為湍流（按柏拉修斯公式計(jì)算），則情況又將如何？小管設(shè)備費(fèi)用/大管設(shè)備費(fèi)用=1.24；層流時：N小/N大 = 2；湍流時：N小/N大 = 1.54 【解】 (1)所需的設(shè)備費(fèi)比較因?yàn)?所以 又設(shè)備費(fèi) 故有 (或小管設(shè)備費(fèi)用/大管設(shè)備費(fèi)用 =1/0.804=1.24)(2)所消耗的功率比較 按水平管、定壓輸送估算。根據(jù)機(jī)械能衡算方程，對水平等徑管，有功率消耗N阻力損失層流時，因?yàn)閂s及u一定，且=64/Re，所以阻力損失故 湍流時，因?yàn)閡一定，且，所以阻力損失故 習(xí)題17附圖

18、1-16 內(nèi)截面為1000 mm×1200 mm的矩形煙囪的高度為30 m。平均摩爾質(zhì)量為30 kg/kmol、平均溫度為400的煙道氣自下而上流動。煙囪下端維持49 Pa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(qiáng)為101.33×103 Pa。流體流經(jīng)煙囪時的摩擦系數(shù)可取為0.05，試求煙道氣的流量為若干kg/h。煙道氣的流量：4.62×104 kg/h 【解】煙囪底端為上游截面11、頂端內(nèi)側(cè)為下游截面22，并以截面11為基準(zhǔn)水平面。在兩截面間列泊式，即式中由于煙道氣壓強(qiáng)變化不大，煙道氣的密度可按及400計(jì)算，即以表示大氣的密

19、度，與分別表示煙囪底部與頂端大氣壓強(qiáng)，即 因煙囪頂端內(nèi)側(cè)壓強(qiáng)等于同高度處的大氣壓強(qiáng)，故標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣的密度為1.293，所以、20時空氣的密度為 于是 將以上各值代入泊式，解得 其中 煙道氣的流速為 煙道氣的流量為1-17 見本題附圖的管路系統(tǒng)。每小時將2×104 kg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26.7×103 Pa的真空度，高位槽液面上方為大氣壓強(qiáng)。管道為的鋼管，總長為50 m，管線上有兩個全開的閘閥，一個孔板流量計(jì)（局部阻力系數(shù)為4），5個標(biāo)準(zhǔn)彎頭。反應(yīng)器內(nèi)液面與管路出口的距離為15 m。若泵效率為0.7，求泵的軸功率。泵的軸功率：1.61 kW

20、 【解】在反應(yīng)器液面11與管路出口內(nèi)側(cè)截面22間列泊式。以截面11為基準(zhǔn)水平面，則 式中 將上列數(shù)值代入泊式，并整理得其中 根據(jù)與值，查得摩擦系數(shù)，并由本教材可查得各管件，閥門的當(dāng)量長度分別為閘閥（全開） 0.43×2=0.86m標(biāo)準(zhǔn)彎頭 2.2×5=11m所以 于是泵的軸功率為 1-18 10的水以500 L/min的流量流過一根300 m的水平管，管壁的絕對粗糙度為0.05 mm。有6 m的壓頭可供克服流動的摩擦阻力，試求管徑的最小尺寸。90.4 mm 【解】由于是直徑相同的水平管，所以單位重量流體的泊式簡化為 而 （a）將各已知值代入式a，并簡化得 （b） 與、有關(guān)，

21、采用試差法，設(shè)=0.021代入式b，算出。驗(yàn)算所設(shè)之值是否正確。10水物性由本教材附錄 ，則由及，查得=0.021 ，故 1-19 在兩座尺寸相同的吸收塔內(nèi)，各填充不同的填料，并以相同的管路并聯(lián)組合。每條支管上均裝有閘閥，兩支路的管長均為5 m（均包括除了閘閥以外的管件局部阻力的當(dāng)量長度），管內(nèi)徑為200 mm。通過填料層的能量損失可分別折算為5u12與4u22，式中u為氣體在管內(nèi)的流速m/s，氣體在支管內(nèi)流動的摩擦系數(shù)為0.02。管路的氣體總流量為0.3 m3/s。試求：（1）兩閥全開時，兩塔的通氣量；（2）附圖中AB的能量損失。Vs1=0.147 m3/s，Vs2=0.153 m3/s；A

22、B的能量損失：279.25 J/Kg 【解】（1）兩塔通氣量 直徑200mm管路上的全開閥。 根據(jù)并聯(lián)管路的流動規(guī)律 即 所以 解得(2)AB的能量損失 1-20 如附圖所示，20軟水由高位槽A分別流入反應(yīng)器B和吸收塔C中，反應(yīng)器B內(nèi)的壓力為50 kPa，吸收塔C中的真空度為10 kPa，總管為57 mm×3.5 mm，管長（20 + ZA）m，通向反應(yīng)器B、吸收塔C的管路均為25 mm×3.5 mm，長度分別為15 m和20 m（以上管長包括所有局部阻力的當(dāng)量長度在內(nèi)）。管壁粗糙度可取為0.15 mm。如果要求向反應(yīng)器供應(yīng)0.314 kg/s的水，向吸收塔供應(yīng)0.471

23、kg/s水，問ZA至少為多少m？ZA至少為11.4 m 【解】 要完成向反應(yīng)器B，吸收塔C的供水量要求，所需在zA大小可能不同，應(yīng)從中選取較大者才行。為此，應(yīng)按供水量要求分別沿支路1、支路2求算zA或分支點(diǎn)O處的機(jī)械能。 沿支路1(通向B)：已知ms1=0.314kg·s-1，=1000kg·m-3，d1=0.02m；近似取20水的黏度=1×10-3Pa·s。則m·s-1 查圖得1=0.0383/d10.005，超出式(1-60)的適用范圍令分支點(diǎn)O處的機(jī)械能為，在點(diǎn)O與通向反應(yīng)器B的管出口外側(cè)之間列機(jī)械能衡算方程J·kg-1沿支路2

24、(通向C)：m·s-1查圖得2=0.0375分支點(diǎn)O處的=110.7J·kg-1在、中較大者，即J·kg-1對總管：m·s-1 在高位槽A液面與分支點(diǎn)O間列機(jī)械能衡算方程解得 zA=11.4m1-21 如附圖所示，某化工廠用管路1和管路2串聯(lián)，將容器A中的鹽酸輸送到容器B中。容器A、B液面上方表壓分別為0.5 MPa、0.1 MPa，管路1、2長均為50 m（以上管長包括所有局部阻力的當(dāng)量長度在內(nèi)），管道尺寸分別為57 mm × 2.5 mm和38 mm × 2.5 mm。兩容器的液面高度差可忽略，摩擦系數(shù)都可取為0.038。已知鹽酸

25、的密度1150 kg/m3，黏度2 mPa·s。試求：（1）該串聯(lián)管路的輸送能力；（2）由于生產(chǎn)急需，管路的輸送能力要求增加50%。現(xiàn)庫存僅有9根38 mm × 2.5 mm、長6 m的管子。于是有人提出在管路1上并聯(lián)一長50 m的管線，另一些人提出應(yīng)在管路2上并聯(lián)一長50 m的管線。試比較這兩種方案。方案一不可行；方案二可行 【解】(1)球Vs在液面A、B之間列機(jī)械能衡算方程已知l1=l2，故解得 Vs=0.00283m3·s-1或10.19m3·h-1(2)兩種方案的比較在定量計(jì)算之前，首先定性分析一下。要想增大管路系統(tǒng)的輸送能力，應(yīng)當(dāng)在阻力較大的管

26、線上并聯(lián)一管路，才能明顯的降低整個系統(tǒng)的流動阻力。本題管路2管徑較小，顯然阻力較大，應(yīng)當(dāng)在管路2上并聯(lián)一管線，即采用方案二。下面具體計(jì)算。方案一：在管路1上并聯(lián)一長50m的管線，令其為管路3(見附圖二)。習(xí)題1-21附圖二沿管路3、2在液面A與B之間列機(jī)械能衡算方程 (a)再根據(jù)并聯(lián)管路特點(diǎn)，有f1=f3由于l1=l3，故 (b)又根據(jù)連續(xù)性方程，有 (c)聯(lián)立求解式(a)、式(b)、式(c)得Vs1=0.00219m3·s-1Vs2=0.00289m3·s-1Vs3=0.00070m3·s-1輸送能力=Vs2=0.00289m3·s-1(或10.40m

27、3·h-1)輸送能力增加百分率=50%可見此方案不可行。方案二：在管路2上并聯(lián)一長50m的管線，設(shè)其為管路3(見附圖三)。沿管路1、2在液面A與B間列機(jī)械能衡算方程習(xí)題1-21附圖三Vs12+9.715Vs22=8.578×10-5 (d)對并聯(lián)管路，有 f2=f3即 由于d2=d3，故 Vs2= Vs3 (e)又據(jù)連續(xù)性方程，有 (f)聯(lián)立求解式(d)、式(e)、式(f)可得Vs1=0.005m3·s-1Vs3=Vs2=0.0025m3·s-1輸送能力= Vs1=0.005m3·s-1或18m3·h-1輸送能力增加的百分率=50%可

28、見此方案可行。顯然，定量計(jì)算結(jié)果與定性分析結(jié)果一致。1-22 為測定空氣流量，將皮托管插入直徑為1 m的空氣管道中心，其壓差大小用雙液體微壓計(jì)測定，指示液為氯苯（0=1106 kg/m3）和水（w=1000 kg/m3）。空氣溫度為40，壓力為101 kPa（絕壓），試求微差壓差計(jì)讀數(shù)為48 mm時的空氣質(zhì)量流量（kg/s）。ws：7.08 kg/s 【解】 查附錄六得空氣=1.128kg·m-3，=1.91×10-5Pa·sm·s-1查圖1-43得u/vmax=0.85所以 u=0.85×9.4=7.99m·s-1kg·s

29、-11-23 在38mm×2.5mm的管路中裝有標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，孔板的孔徑為16.4 mm，管中流動的是20的甲苯，采用角接取壓法用U管壓差計(jì)測量孔板兩側(cè)的壓強(qiáng)差，以水銀為指示液，測壓連接管中充滿甲苯。現(xiàn)測得U管壓差計(jì)的讀數(shù)為600 mm，試計(jì)算管內(nèi)甲苯的流量為若干kg/h。5.43×103 kg/h 【解】已知孔徑板及管徑，則 設(shè),由本教材查得由本教材附錄查得20甲苯的密度為866，黏度為。甲苯在孔板處的流速為 甲苯的流量為 檢驗(yàn)值，因管內(nèi)流速為 則原假設(shè)正確。1-24 在160 mm×5 mm的空氣管道上安裝一孔徑為75 mm的標(biāo)準(zhǔn)孔板，孔板前空氣壓力為0.1

30、2 MPa（絕壓），溫度為25。問當(dāng)U形液柱壓差計(jì)上指示的讀數(shù)為145 mmH2O時，流經(jīng)管道空氣的質(zhì)量流量為多少kg/h？ws：628 kg/h 【解】 kg·m-3查附錄六知=1.835×10-5Pa·s由查圖1-45水平段知C0=0.625 m·s-1m3·h-1kg·h-1校驗(yàn)：孔口處由及Re1再查圖1-45，知C0=0.625，與原取C0=0.625相符。又孔板的壓差為145mmH2O。即1.42kPa，與孔板前空氣壓力120kPa相比甚小，可以作為不可壓縮流體處理。1-25 用20水標(biāo)定的某轉(zhuǎn)子流量計(jì)，其轉(zhuǎn)子為硬鉛（f =

31、 11000 kg/m3），現(xiàn)用此流量計(jì)測量20、101.3 kPa（絕壓）下的空氣流量，為此將轉(zhuǎn)子換成形狀相同、密度為f = 1150 kg/m3的塑料轉(zhuǎn)子，設(shè)流量系數(shù)CR不變，問在同一刻度下，空氣流量為水流量的多少倍？9.8倍 【解】 kg·m-3對水 對空氣 故第二章 流體輸送機(jī)械2-1某水泵的吸入口與水池液面的垂直距離為3 m，吸入管直徑為50 mm的水煤氣管（=0.2 mm）。管下端裝有一帶濾水網(wǎng)的底閥，泵吸入口處裝有一真空表。底閥至真空表間的直管長8 m，其間有一個90°的標(biāo)準(zhǔn)彎頭。操作是在20 進(jìn)行。試估算：1）當(dāng)泵的吸水量為20 m3/h時真空表的讀數(shù)為多少

32、？2）當(dāng)泵的吸水量增加時，該真空表的讀數(shù)是增加還是減小？真空表的讀數(shù)為：5.2×104 Pa；真空表的讀數(shù)增加【解】（1）取水池液面為上游截面00，真空表所在截面為下游截面11，并以水池液面為基準(zhǔn)水平面，在兩截面間列伯努利方程式，得因?yàn)?=5.2×104 Pa（2）當(dāng)泵的吸水量增加時，則u1增加，增加根據(jù)可知，該式右側(cè)初z1保持不變外，其余兩項(xiàng)均增加，因此可知當(dāng)泵的吸水量增加時，該真空表的讀數(shù)增加。2-2 在用水測定離心泵性能的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)流量為26 m3/h時，泵出口處壓強(qiáng)表和入口處真空表的讀數(shù)分別為152 kPa和24.7 kPa，軸功率為2.45 kW，轉(zhuǎn)速為2900

33、r/min，若真空表和壓強(qiáng)表兩測壓口間的垂直距離為0.4 m，泵的進(jìn)出口管徑相同，兩測壓口間管路流動阻力可忽略不計(jì)，試求該泵的效率，并列出該效率下泵的性能。泵的效率：53.1%【解】取20時水的密度 = 998.2 Kg/m3在泵出口和入口處列伯努利方程 u12/2g + P1/g + = u12/2g + P2/g + f+ Z 泵進(jìn)出口管徑相同， u1= u2不計(jì)兩測壓口見管路流動阻力 f = 0 P1/g + =P2/g + Z = (P2- P1)/g + Z = 0.4 + (152+24.7)×103/998.2×9.8=18.46 m該泵的效率 = QHg/N

34、 = 26×18.46×998.2×9.8/(2.45×103×3600) = 53.1%2-3 要將某減壓精餾塔塔釜中的液體產(chǎn)品用離心泵輸送至高位槽，釜中的真空度p0（真）=67 kPa（其中液體處于沸騰狀態(tài)，即其飽和蒸汽壓等于釜中絕對壓強(qiáng)pv=p0（絕）。泵位于地面上，Hg=3.5m，吸入管的阻力損失Hf,0-1=0.87 m。液體的密度 = 986 kg/m³，已知該泵的必需汽蝕余量h=3.7m。試問該泵的安裝位置是否適宜？該泵的安裝位置不適宜【解】 因此，該泵的安裝位置不適宜。2-4 擬用一臺離心泵以15 m3/h的流量輸送常

35、溫的清水，此流量下的允許吸上真空度Hs´=5.6 m。已知吸入管的管內(nèi)徑為75 mm，吸入管段的壓頭損失為0.5 m。若泵的安裝高度為4.0 m，該泵能否正常操作？設(shè)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?8.1 kPa。 該泵能正常工作【解】 所以該泵能正常工作。2-5 用例2-1附圖所示的管路系統(tǒng)測定離心泵的氣蝕性能參數(shù)，則需在泵的吸入管路中安裝調(diào)節(jié)閥門。適當(dāng)調(diào)節(jié)泵的吸入和排出管路上兩閥門的開度，可使吸入管的阻力增大而流量保持不變。若離心泵的排出管直徑為50 mm，吸入管直徑為100 mm，孔板流量計(jì)孔口直徑為35 mm，測的流量壓差計(jì)讀數(shù)為0.85 mmHg，吸入口真空表讀數(shù)為550 mmHg時離心泵恰

36、好發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。試求該流量下泵的允許氣蝕余量和吸上真空度。已知水溫為20，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?60 mmHg。允許氣蝕余量：2.69 m；允許吸上真空度：7.48 m【解】 確定流速：A0/A2= (d0/d2)2= (35/50)2= 0.49查20時水的有關(guān)物性常數(shù) = 998.2Kg/m3，µ = 100.5×10-5，PV= 2.3346 Kpa假設(shè)C0在常數(shù)區(qū)查圖，得 C0= 0.694 則u0 = C0 2R (A-) g/ 1/2 = 10.07m/su2 = 0.49u0= 4.93 m/s核算: Re = d2u2/=2.46×105> 2

37、15;105假設(shè)成立u1= u2(d2/ d1)2= 1.23 m/s允許氣蝕余量h = (P1- P2)/g + u12/2gP1= Pa - P真空度= 28.02 Kpah = (28.02-2.3346)×103/998.2×9.81= 2.69 m允許吸上高度Hg=(Pa- PV)/g - h-f 離心泵離槽面道路很短 可以看作f= 0 Hg=(Pa- PV)/g -h=(101.4 2.3346)×103/(998.2×9.81) 2.7=7.48 m2-6某離心水泵在轉(zhuǎn)速為2900r/min下流量為50 m3/h時，對應(yīng)的壓頭為32m，當(dāng)泵

38、的出口閥門全開時，管路特性方程為He = 20 + 0.4×105 Qe2（Qe的單位為m3/s）為了適應(yīng)泵的特性，將管路上泵的出口閥門關(guān)小而改變管路特性。試求：(1) 關(guān)小閥門后的管路特性方程；(2) 關(guān)小閥門造成的壓頭損失占泵提供壓頭的百分?jǐn)?shù)。管路特性方程：；關(guān)小閥門損失占泵提供壓頭的百分?jǐn)?shù)：13.4%【解】（1）關(guān)小閥門后的管路特性方程 管路特性方程的通式為 式中的K=z+p/g不發(fā)生變化，關(guān)小閥門后，管路的流量與壓頭應(yīng)與泵提供的流量和壓頭分別相等，而B值則不同，以B表示，則有解得 關(guān)小閥門后管路特性方程為（2） 關(guān)小閥門后的壓頭損失 關(guān)小閥門前管路要求的壓頭為 因關(guān)小閥門而多損失的壓頭為 則該損失的壓頭占泵提供壓頭的百分?jǐn)?shù)為 2-7 某離心泵壓頭與流量的關(guān)系可表示為：H =18 - 0.6×