考研真題 《化工原理》（第2版）（上冊）配套題庫（真題 課后題 章節(jié)題 模擬題）

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置離貯水池的水而高度為5m。當輸水量為36m3/h時，進水管道的全部阻力損失為1.96J/kg(上述阻力損失均包括進出口),壓力表的讀數(shù)為2.5kgf/cm2,泵的效率為70%,試求該流量下：(1)真空表的讀數(shù)為多少?(2)泵所需的實際功率為多少kW?[浙江工業(yè)大學2007研]圖1-12解：(1)在水池面0-0和泵入口1-1之間運用伯努利方程：9.水流經(jīng)一矩形切口的堰，如圖1-13所示。若已知流量為10kg/s,堰長圖1-13解：試題主要考察對機械能守恒方程的理解，即對伯努利方程的掌握情況。根據(jù)題意先求出流量“:選取堰面為截面z,流出口處為截面z?,列伯努利方程如下：由u=C,×100kg/s=0.0062m3/s,可得0.00622=2gh。10.水從噴嘴口1-1截面垂直向上噴射至大氣，如圖1-14所示。設在大氣中流束截面保持圓形，已知噴嘴內(nèi)直徑d?=20mm,出噴嘴口水流速u?=15m/s。問：在高于噴嘴出口5m處水流的直徑是多大?忽略摩擦阻力。[武漢科技大學2005研]圖1-14解：1-1與2-2之間列伯努利方程。選取1-1為基準面則有：把已知代入方程可得：又因為u?d2=u?d2,所以有：d?=(u/u?)l/2d?=√川旗強×0.020=0.0231(m)即在高于噴嘴出口5m處水流的直徑是0.0231m。11.如圖1-15所示，某液體在光滑管中以u=1.5m/s的速度流動，其密度為920kg/m3,管徑為50mm,測壓管長為3m,U型壓差計以汞為指示液，測得R=9.1mm試計算該液體的黏度(Re=3000-100000,λ=0.3164/Re?25)。[浙江工業(yè)大學2005研]圖1-15解：由題可知，在1-1和2-2截面之間運用伯努利方程：根據(jù)靜力學公式：代入伯努利方程整理得：代入數(shù)據(jù)，有：12.如圖1-16所示常溫水由高位槽流向低位槽，管內(nèi)流速為1.5m/s,管路中裝有一個孔板包括截止閥)總和為60m,截止閥在某一開度時的局部阻力系數(shù)(為7.5。設系統(tǒng)為穩(wěn)定湍流，(1)管路中的質(zhì)量流量及兩槽液面的位差△z。(2)閥門前后的壓強差及汞柱壓差計的讀數(shù)R?。(3)孔板流量計的讀數(shù)R?變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?流量系數(shù)不變)?截止閥的(變?yōu)槎嗌?(4)定性分析閥門前a點處的壓強如何變化?為什么?[華東理工大學2005研]A圖1-16解：(1)孔板流量計流量計算公式如下：已知管內(nèi)即線流速u=1.5m/s,故質(zhì)量流量為：qm=pqv=puπd2/4=(1000×1.5×3.14×0.052)÷4=圖1-17選取z?為基準面，故z?=0,zi=△z,又pi=p?=0(表壓),ui=u?≈0。且由局部阻力損失代入上述伯努利方程即可求得兩槽液面的位差為：(2)閥門前后的壓差是由U形管壓差計來計算的，即Ap-gR?(PP)。在閥門前后選取截面A、截面B,在兩截面之間列伯努利方程為：因為A、B兩點處于同一水平面且流速相同，因此有：uA=uB,ZA=ZB。代入上式可得：由上式可以解得閥門前后的壓強差△p為：又U形管壓差計兩端壓強差公式：代入數(shù)據(jù)可求得汞柱壓差計的讀數(shù)R?為：(3)由孔板流量計流速公式：可知R正比于，若流速減為原來的0.8倍，即u'=0.8u=1.2m/s時，故此R?變?yōu)樵瓉淼腟'=2g△zlu2-λ/d=2×9.8×4.44÷1.22-0.(4)本小題仍可通過伯努利方程進行定性分析和求解。在截取高位槽和閥門a點之間列伯努利方程為：整理上式，則有：顯然，當上式u變?yōu)閡'=0.8u時，即流量變小而其他條件不變時，閥門前a點處的壓強Pa必然增大。13.如圖1-18所示的送水系統(tǒng)中，兩支管路上各裝一個閥門k?和k?,管段的長度為10m(包括局部阻力的當量長度在內(nèi)),B點為泵出口處。各管路的內(nèi)徑均為38mm。閥門k?和k?適當開啟時，泵只向槽1送水而不向槽2送水，槽2的水也不向下流，此時泵入口e處真空表讀數(shù)為23.4kPa。已知摩擦因數(shù)λ均為0.025,水的密度為1000kg/m3,兩水槽中液位恒定，且與大氣相通。忽略e、B間高差。試求：(1)管段BC(包括所有局部阻力)的總長度為多少?(2)若要泵同時向槽1、槽2輸送水，應如何調(diào)節(jié)兩個閥門?[浙江大學2004研]圖1-18因為阻力損失因為槽2的水不流向B,則兩點的機械能相同，即EB=E?(以B為基準),所以有：在B點和出口C之間列伯努利方程：①②(2)根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒，同時向槽1、槽2供水，則應減小k?,以增大B點機械能，而14.如圖1-19所示，用離心泵將水從儲水池送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面離儲水槽的水面高度保持為15m,輸送水量用孔徑為20mm,孔流量系數(shù)為0.61。管路為φ57mm×3.5mm的鋼管，直管長度和局部阻力當量長度之和(包括孔板局部阻力當量長度)為250m,其中儲水池至孔板前測壓點A的直管長度和局部阻力當量長度之和為80m。水的密度為1000kg/m3,水的黏度為1cP,摩擦系數(shù)7.42m3/h時，試確定：(2)在孔板前測壓點A處安裝的U形管壓力計中指示液讀數(shù)R?為多少?(3)孔板流量計的U形管指示液讀數(shù)R?為多少?[西北大學2004研]圖1-19解：(1)如圖截取1-1、2-2截面，在兩截面之間列伯努利方程為：(2)由A到2-2截面之間列伯努利方程為：(表壓)(3)根據(jù)孔板流量計公式，有：15.如圖1-20所示，用管路連接水槽A、水槽B、水槽C。已知管徑都為φ32mm×2.5mm,點O至水槽A、水槽B、水槽C的管長分別為6m、3m、5m(包括進出口、彎頭及三通管件的局部當量長度),三槽水面維持恒定；支管OC上有一閘閥k,全開時的阻力系數(shù)為0.17,管的摩擦因數(shù)估計為0.02,流體為常溫水。試求：(1)閘閥的局部阻力系數(shù)為多少時OB管段的流速為零?(2)當閘閥全開時各管段內(nèi)水的流向和流量。[浙江大學1999研]圖1-20解：(1)首先判斷流向。支管AO、OC中的流向必為A→O和O→C,但支管BO中的流體流向則要通過計算判斷，即需預先計算當閘閥k的阻力系數(shù)為多少時支管OB中的流速為零。根據(jù)機械能衡算式，得：①②聯(lián)立式①、式②,消u,且En=E?(支管OB中流速為零),可得：即當閘閥處于阻力系數(shù)為2.96的開度時，支管OB中流速為零。(2)因為：所以當閘閥全開時，支管OB中流體流向為B→0,即為匯合管路。在截面1-1c、3-3c間列機械能衡算式，得：③同理在截面2-2c、3-3c間列機械能衡算式，可得：質(zhì)量衡算：由式③、式④解出Vi、V?,代入式⑤得：代入式⑥試差，得即各管的流量分別為：即各管段內(nèi)水的流向為0→A,B→O,O→C,流量分別為V-1.73×10~3m3s,V?=4.7×10+m3s,V?=220×10?16.如圖1-21所示的輸水管路系統(tǒng)，AO管長1Ao=100m,管內(nèi)徑75mm,兩支管管長分別為los=loc=75m,管內(nèi)徑均為50mm,支管OC上閥門全開時的局部阻力系數(shù)5=15。所有管路均取摩擦系數(shù)λ=0.03。支管OB中流量為18m3/h,方向如圖所示。除閥門外其他局部阻力的當量長度均已包括在上述管長中。試求：(2)A糟上方壓強表的讀數(shù)PA(kPa)。[華東理工大學2004研]圖1-21解：如圖截取截面1-1"、2-2"。(1)支管OC的流量即體積流量，所必先求流速。根據(jù)分支管路，在截面1-1"、2-2"之間分別列伯努利方程，并對A槽和B槽進行機械能衡算：因A、B處于同一水平面，因此有zA=0,zB=0將相關數(shù)據(jù)代入上述方程，得：①同理在A槽和C槽間進行機械能衡算：zAg+pAp+u2/2=zcg+pcp+/2+②-①得：求解得：未知數(shù)u?可以通過下式求解：。于是有：將u?代入u?式中，于是解得：u?=2.852m3/s代入公式，則可求得支管體積流量為：(2)根據(jù)式①可以求得PA,而且在(1)中我們已經(jīng)求出了u2,因此p只剩下未知數(shù)uo。分支管路中，AO管路流量為：qo=qi+q?=18+20.15=38.15(m3h)于是，可知流速,代入①式，則可求得A槽上方壓強表的讀數(shù)為：=261.28×103Pa(表壓)一、填空題1.若離心泵入口真空表讀數(shù)為700Pa,當?shù)卮髿鈮簽?01.33kPa,則輸送42℃水時(飽和蒸汽壓為8.2kPa),泵內(nèi)發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。[四川大學2008研]【答案】會查看答案【解析】由題意可知P=-PHggh=-13.6×9.8×0.7=933913kpa,R=8.2kPa,根據(jù)表壓=絕壓一氣壓，可得：R(絕壓)=101.33-93.3913=7.94<R,所以，會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。2.離心泵的安裝高度超過允許的高度時，離心泵容易發(fā)生現(xiàn)象；在開車前離內(nèi)未充滿液體則將發(fā)生現(xiàn)象。[浙江大學2003研]【答案】氣蝕氣縛。查看答案如圖2-1所示，若將離心泵出口閥門開大，則流量,泵入口處壓力。[浙江大學2003B.變大D.不確定圖2-1【答案】BC查看答案【解析】在0-0和1-1之間列伯努利方程。出口閥開大，那么局部的阻力減少，則流量增大；在0-0和2-2之間機核能守恒：流量增大，H不變，流量減小那么入口的壓三、簡答題1.設計一實驗流程(畫出實驗流程示意圖),并寫出簡要實驗步驟，完成如下實驗內(nèi)容：(1)進行單臺離心泵特性和兩臺離心泵串聯(lián)特性的研究。(2)進行90°彎頭的局部阻力與流動雷諾數(shù)關系的研究。[天津大學2004研]答：流程示意圖如圖2-2所示，簡要實驗步驟如下：圖2-2實驗流程圖(1)做好準備工作，啟動系統(tǒng)；(2)進行單臺泵性能的測定；(3)進行兩臺泵串聯(lián)特性的測定；(4)進行局部阻力與流動雷諾數(shù)關系的測定；(5)關閉系統(tǒng)，復原裝置并清掃衛(wèi)生。2.設計一實驗流程(畫出其實驗流程示意圖),可以完成如下實驗內(nèi)容：(1)進行離心泵性能的研究。(2)進行水平直管摩擦阻力與流動雷諾數(shù)關系的研究。[天津大學2001研]圖2-33.如圖2-4所示的不同型號組成的串聯(lián)泵組，當將管路出LJ閥門逐漸開大使管路特性曲線處在0點以下時，試分析會發(fā)生什么現(xiàn)象?[浙江大學2002研]外外泵2Q圖2-4答：對圖3的串聯(lián)泵組，當閥門開大使管路特性曲線處在0點以下區(qū)域時，泵2不但沒有向流體提供能量，還將消耗部分流體能量。若泵2作為串聯(lián)泵組的第一級而安裝在泵1的前面則會增大泵1的吸入管阻力，嚴重時可能導致泵1產(chǎn)生氣蝕。4.如圖2-5所示為不同型號組成的并聯(lián)泵組，當將管路出口閥門逐漸關小使管路特性曲線處在0點以上時，試分析泵2內(nèi)的流體流動將會發(fā)生什么現(xiàn)象?[浙江大學2002研]答：對圖示的并聯(lián)泵組，當閥門關小使管路特性曲線處在O點以上區(qū)域時，流體將倒流入泵2,嚴重時將使泵2的電機燒毀。圖2-51.有一離心泵的名牌上標有：流量39.6m3/h,揚程15m,軸功率2.02kW,效率80%,配用電機容量2.8kW,轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/分。今欲在以下情況使用是否可以?如不可時采用什么具體措施才能滿足要求(要求用計算結(jié)果說明)。(1)輸送密度為1800kg/m3的溶液，流量38m3/h,揚程15m。(2)輸送密度為800kg/m3的溶液，流量40m3/h,揚程21m。注：庫房中有大容量電機。[四川大學2009研]解：密度的變化對泵的H-Q及"-Q均無影響，據(jù)此可以求解本題。(1)輸送密度為1800kg/m3的溶液時，泵的流量和揚程均滿足管路要求，但軸功率為圖2-7(2)輸送p=800kg/m3的溶液時，泵的流量和揚程均不能達到管路所要求值，所以功率也是不足的，因此可以將泵的轉(zhuǎn)速適當提高。根據(jù)比例定律可得：(轉(zhuǎn)/分)因此，即如將泵的轉(zhuǎn)速提高到1656.5轉(zhuǎn)/分(前提是泵的強度允許)并采用3kW的電機容量，即可滿足要求。2.用離心泵將江水送至自來水廠的高位槽(液位恒定),如圖2-6所示。若管路條件不變，定性分析下列參數(shù)隨著江面的下降有何變化(設泵仍能正常工作)?(1)泵的壓頭H。(2)管路總壓頭損失。(3)泵出口處壓力表讀數(shù)。(4)泵入口處真空表讀數(shù)。[四川大學2008研]圖2-6解：離心泵工作時，管路的流量即為泵輸出的流量。(1)管路所獲得的壓頭為泵所提供的壓頭，即H-H。選取水池液面為截面1-1,高位槽液面為截面2-2,如圖2-7所示。(表壓),H節(jié)流損失即為閥門關小后所造成的損失，如圖2-9所示。圖中△H為出口節(jié)流調(diào)節(jié)新產(chǎn)生的節(jié)流損失。圖2-9由泵管路特性曲線原形式：則節(jié)流損失：(b)采用變速調(diào)節(jié)，將導致泵的特性曲線改變而管路特性曲線方程H=10+0.04q3不變。管路特征曲線如圖2-10所示。將其代入原泵的特性曲線方圖2-10②4.用離心泵將水庫中的清水送至高位槽(如圖2-11所示),兩液面差為h,管路系統(tǒng)的壓程為II=28-2.5×103v2(V的單位為m3/s,H的單位為m液柱),效率幫=。試求：圖2-11(1)h=13m時，泵的流量、揚程和軸功率。(2)由于干旱水庫液面下降了3.5m(泵仍正常工作),高位槽液位不變，此時流量為多少?(3)水庫液面下降后，定性分析離心泵進口處的真空表和出口處的壓力表上的讀數(shù)將如何變化?[四川大學2006研]解：選取水庫液面為截面1-1,高位槽液面為截面2-2,并以截面1-1為基準面，在1-2間列機械能衡等式：代入上式化簡得管路特性曲線為HL=h+3×103v2泵工作時有：H=HH=28-2.5×103V2聯(lián)立上述三式，解得泵的流量為V=522×10?3m3/s泵的揚程為H=28-2.5×103×(5.22×10-3)2=21.188m(2)當水庫液面下降3.5m后，泵的特性曲線不變，即仍為=嗡-2,管路特性曲線變?yōu)镠?=16.5+3×103v2,如圖2-12所示。圖2-12泵工作時，H=H,再聯(lián)解得：(3)水庫液面下降后，泵的壓頭H增大，流量V減小。選取真空表所在截面為A-A,壓力表所在截面為B-B,在B-B與2-2間列機械能衡等式：上式中，(Z?-Zs)一定，u減小，因此Ps(表壓)減小。在A-A與B-B間列機械能衡等式：式中，解式①,有：100m(包括局部阻力的當量長度),各管路的內(nèi)徑均為38mm,泵的出口處壓力表讀數(shù)為①②H-△z+H? 藏=1267BBA解：(1)對A→B,由機械能守恒有：h=hs+hA-98.1+49-147.1(9.如圖2-16所示輸水管路中裝有離心泵，水由下向上輸送，吸入管ABC直徑為80mm,管長6m,阻力系數(shù)λ?=0.02,壓出管直徑為60mm,管長13m,阻力系數(shù)λ?=0.03,在壓出管路E處按裝有閥門，其局部阻力系數(shù)(E=6.4,管路兩端水面高度差為10m,泵進口高于水面2m,管內(nèi)流量為0.012m3/s,SA=0.5、ζB=Gr=0.75、ζG=1。(1)每千克流體需要從離心泵獲得多少機械能?(2)泵進、出口斷面的壓強各為多少?(3)若高位槽內(nèi)水沿同樣管路向下流出，管內(nèi)流量仍維持0.012m3/s,計算說明是否需要安裝離心泵?[華東理工大學2007研]圖2-16解：(1)把流體從水面送到水槽需消耗機械能，所以要進行機械能衡算。選取水面為截面1-1,高位槽為3-3,則機械能衡算式為：H,=gh+H-又由體積流速與線速度的關系，有：再由局部阻力損失計算公式：H,-10×9.811142632-112.3這樣，可求得每千克流體需要從離心泵獲得的機械能力：Ha?=H?-H-2=142632-0.7996=13.(3)從1-1截面至3-3截面列機械能衡算H!'=H-3-h=14.2632-10=42入阻力平方區(qū)，此時管路流動摩擦系數(shù)為0.03離心泵入口處真空表B的讀數(shù)為28.0kPa。若保持閥門C的開度及其他管路情況不變，當壓力表A讀數(shù)降至43.61kPa時，試求：(1)管路的特性方程。(2)真空表B的讀數(shù)(kPa)。(3)離心泵的有效功率(kW)。(4)試根據(jù)離心泵工作點的概念，圖示定性分析當壓力表A的讀數(shù)降低是離心泵的軸功率N將如何變化(清水密度近似取為1000kg/m3;忽略真空表導管的高度)。[天津大學2007研]圖2-17①其中關鍵為B值的確定。在水池水面(基準面)與離心泵入口真空表處截面間列伯努利方程并化簡得：于是流量Q為：聯(lián)立泵的特性方程與式①,便可求得B值，即：20-2.0×103×(4.019×10-3)2=15.91+D(4.01當壓力表A的讀數(shù)降至43.61kPa時，由于閥門C的開度不變，管路特性方程中的B值不變，而K值變?yōu)椋河谑枪苈诽匦苑匠虨椋菏街蠬e的單位為m,Qe為m3/s。(2)真空表B的讀數(shù)。聯(lián)立管路特性方程與泵的特性方程，得：20-2.0×10'Q2=10.45+5.3Q-6.14×10?3m3/及u=3.1在水池水面(基準面)與真空表處截面間列伯努利方程并化簡得：(3)離心泵的特性方程為：H=20-2.0×10°(6.14×10~3)2=12所以可得離心泵的有效功率為：(4)在本題條件下，當閥門C的開度不變時，管路特性方程可表示為：當PA降低時，管路特性曲線將平行下移，泵的工作點將右移，泵的流量增加，軸功率加大，如圖2-18所示。圖2-1811.用離心泵將水由敞口水槽，送至30m高的水洗塔中，塔內(nèi)表壓為9.807×104N/m2,已知水流量為42.5m3/h,管路總長110m(包括局部阻力，但不包括出口動能),管子規(guī)格為φ108mm×4mm,摩擦系數(shù)λ=0.018,泵的效率為0.62,求泵的軸功率。[浙江工業(yè)大學2004N,=Ww=415.47×42.5/3600×1000=4904.85(W)N=W./n=4904.85/0.62=0.79(kW)12.用離心泵將水送至10m高的高位槽處(如圖2-19所示),輸送量V=30m3/h,管路總長L=150m(包括局部阻力的當量長度),管子尺寸均為φ114mm×4mm,取摩擦阻力系數(shù)λ=0.02,試問：(1)如果選用的離心泵的特性曲線方程為：H=40-0.015V2。式中V的單位為m3/h,H的單位為m,該泵是否適用?(2)此泵正常運轉(zhuǎn)后，管路實際流量是多少m3/h?(3)為了使流量滿足設計要求，用出口閥門調(diào)節(jié)流量，則消耗在該閥門上的阻力損失增加了多少J/kg。[西北大學2006研]圖2-19解：(1)為了分析離心泵是否適用，首先選取液面為截面1,選取高位槽為截面2,然后在兩截面之間列伯努利方程，通過計算比較H與He之間的大小，如果H>He,則泵適用；反將V=30m3/h,d=0.106代入上式，可得：將u?代入伯努利方程，得：H-40-0.015V2=40-0.015×302=2因為H>He,所以該泵適用。(2)泵正常運轉(zhuǎn)后，由于：泵工作時H=He,聯(lián)立兩式有：這樣，可求得管路的實際流量為：(3)根據(jù)范寧公式：可以求得消耗在閥門上的阻力損失為：聯(lián)立上述兩式，即可求得消耗在閥門上的阻力損失增加值為：hr=149J/kg。13.用一臺離心泵將水池中的水(密度為1000kg/m3)送至一表壓為59kPa的水洗塔頂，其流程如圖2-20所示。已知離心泵吸入管段長度(包括局部阻力的當量長度，含入口阻力損失，下同)為50m,泵出口閥半開時排出管線長度150m(含出口阻力損失),全部管路均用φ108mm×4mm的碳鋼管，管內(nèi)流體流動摩擦系數(shù)均為0.025,其他數(shù)據(jù)如圖所示。試求：(1)當系統(tǒng)水的流量為42.5m3/h時，離心泵入口處的真空表讀數(shù)(kPa)。(2)若離心泵的效率為70%,泵的軸功率(kW)。(3)泵出口閥門半開時管路的特性曲線方程。(4)若塔頂表壓增加到98.1kPa時，測得系統(tǒng)中水的流量為35m3/h,假設泵的特性曲線方程可以表示為H=A-Bq3,,求泵的特性曲線方程。[大連理工大學2005研]圖2-20解：(1)選取水池液面(設為0-0)和真空表所在的截面(設為1-1)列伯努利方程。取截面0-0為基準面，壓強取表壓。于是有：即真空度為2(2)在水池液面0-0和水洗塔頂2-2兩截面間列伯努利方程，同樣取0-0截面為基準面：(3)在水池液面0-0和水洗塔頂2-2兩截面間列伯努利方程，同樣取0-0截面為基準面：(4)塔頂表壓為98.1kPa時：在水池液面0-0和水洗塔頂2-2兩截面間列伯努利方程，同樣取0-0截面為基準面：H=(243+1-03)+98.1×1000/(000×9.81)+[0.025×(50+150)/0.]×[1.142/第(2)問中的H以及相關條件與第(4)問聯(lián)立代入：可以得到：A-43.4514.如圖2-21所示，用泵將水送至吸收塔塔頂，水的密度為1000kg/m3,塔頂操作壓強為19.62kPa(表壓),泵入口段管路總長度(1+1e)=50m,泵出口閥半開時，出口段管路總長度(1+le)=200m,摩擦系數(shù)為0.025,已知該泵的特性曲線為：(1)泵出口閥半開時泵的工作點。(2)泵的入口真空表及出口壓力表的讀數(shù)。[鄭州大學2005研]圖2-21解：(1)選取液面為截面0,塔頂為截面2,在截面0-2之間列伯努利方程為：z?=0,z?=23m,p?=0,p?=1.962×10+即為工作點。(2)在截面0-3之間列伯努利方程為：=-2.10×10+Pa(表壓)=80.3kPa(真空度)在3、1兩截面間列伯努利議程為：所以(表壓)15.如圖2-22所示的輸水循環(huán)管路，兩臺離心泵型號相同，兩條管路除兩個閥門開度不同外，其他條件完全相同，流向如圖所示。封閉容器B內(nèi)的真空度為7×10+Pa,兩液面的高度差為9m。兩管路內(nèi)的流速均為3m/s,泵1出口閥兩端的水銀U形壓差計讀數(shù)R為300mm。(1)泵1出口閥的局部阻力系數(shù)為多少?(2)泵2出口閥的局部阻力系數(shù)為多少?[華東理工大學2003研]圖2-22解：(1)求阻力系數(shù)可以根據(jù)阻力公式：其中U形管兩段壓差為：PA-pB=gR(pi-p)代入上式可得泵1出口閥的局部阻力系數(shù)為：=2×9.8×0.3×(13.6-1)×1000/(32×100(2)對于泵2出口閥的局部阻力系數(shù)需要用機械能衡算式來求解。如圖2-23所示選取截面圖2-23在截面1-1"、2-2"以及泵1、泵2之間列伯努利方程如下：u2=u?≈0,uA=uc=3m/s,Z2-zi=9m,p2=-代入數(shù)據(jù)并整理可得：由H與5的關系，上式可進一步整理為：代入已知數(shù)據(jù)可得泵2出口閥的局部阻力系數(shù)為：16.采用如圖2-24所示的輸送系統(tǒng)，將水池中的清水(密度為1000kg/m3)輸送到密閉高位槽中。離心泵的特性方程為(式中H的單位為m,Q的單位為m3/s,當壓力表的讀數(shù)為100kPa時，輸水量為10L/s,此時管內(nèi)流動已進入阻力平方區(qū)。若管路及閥門開度不變，當壓力表讀數(shù)為80kPa時，試求：(1)管路的特性方程。(2)輸水體積流量。(3)離心泵的有效功率。[天津大學2003研]解：根據(jù)壓力表讀數(shù)100kPa的已知條件，列出輸送系統(tǒng)的伯努利方程式，與泵的特性方程聯(lián)解來確定管路特性方程的具體關系式。當壓力表讀數(shù)改為80kPa時，則調(diào)整管路特性方程式中的常數(shù)項K。進而聯(lián)立泵的特性方程與管路特性方程，計算輸水體積流量和泵的有效功率。截面和基準面的選取如圖所示。2f2c圖2-24壓力表讀數(shù)P?=135:P時的管路特性方程式為：①將Qe=10L/s代入泵的特性方程及式①聯(lián)解，即：H=40-7.0×10+(0.01)2=20.2+B((1)P?=80kPa時的管路特性方程式。當P=80kPa時，由于流動在阻力平方區(qū)，故式②中的B值不變，而式②中的常數(shù)將比20.2值小，則：于是可得即管路的特性方程為：(2)聯(lián)立泵的特性方程式及P?=80kPa時的管路特性方程式便可求得體積流量，即：40-7.0×10+Q2=1815+1.2即水的體積流量為0.0105m3/s。(3)聯(lián)立(2)問中的He,可得離心泵的有效功率為：N=Hg2.p=3228×9.81×0.0105×1000=3325(W)即泵的有效功率為3325W。17.欲用離心泵將江中水送至10m高處水塔(如圖2-25),輸送量V=30m3/h,管路總長L=150m(包括局部阻力的當量長度),管子尺寸均為φ114mm×4mm,取摩擦因數(shù)λ=0.02,圖2-25(1)若選用的離心泵的特性曲線為H=40-0.015V2,式中V單位為m3/h,H的單位為m,(2)此泵正常運轉(zhuǎn)后，管路實際流量為多少m3/h?(3)為了使流量滿足設計要求，需用出口閥進行流量調(diào)節(jié)。則消耗在該閥門上的阻力損失增加多少J/kg?[浙江大學2003研]解：(1)根據(jù)管路特性方程可得：其中，流速公式和流動阻力公式分別為：代入管路特性方程，并整理可得：已知V=30m3/h,代入上式解得：he=11.29m因為H=26.5m>11.29m,即離心泵的揚程大于管內(nèi)流動總機械能，故此泵適用。(2)正常運轉(zhuǎn)后，根據(jù)管路的特性曲線：(3)為了使流量滿足設計要求應使閥門減小，流量增大，分析整個管路，增加的阻力損失18.如圖2-26所示離心泵輸水管路，將敞口低位槽中的水輸送到塔設備中。泵的揚程可用H=40-6×10*q2(H:m,4v:m3s)表示，管路均為φ50mm×2.5mm,總管長(包括局部阻力當量長度)為80m,摩擦系數(shù)λ=0.025。塔內(nèi)壓強為0.1MPa(表)塔內(nèi)出水口與低(1)管路的流量為多少m3/s?泵的有效功率為多少?(2)若塔內(nèi)壓強變?yōu)?.2MPa(表),則此時流量為原流量的百分之幾?[華東理工大學2002太圖2-26解：如圖2-27所示截取低位槽液面1-1",塔出口處界面2-2":(1)泵的特性曲線方程涉及到管路流量，而且當泵處于工作點時H=He,因此可以據(jù)此求圖2-27取1-1"為基準面，所以zi=0,z?=12m,pi=由于兩截面液面變化不大，所以u?=u?≈0。由于管路流量4v=πd2u/4,于是有：將已知數(shù)據(jù)代入上述伯努利方程，則可得管路特性方程為：另外，由題意可知泵的特性曲線方程為：當泵處于工作點時，H=He。聯(lián)立兩個特性方程求得：這樣，可求得管路流量和泵的有效功率分別為：P.=pgHq=1000×9.8×38.88×0.0043=1638(2)根據(jù)(1)中所求得的管路特性方程可知，當塔內(nèi)壓強為0.2MPa(表壓)時，將其代入管路特性方程即可得新情況下的管路方程式：同理，聯(lián)立H和He',求得：于是可求得前后兩個流量之比為：r=qv.?/av=2.82×103/4.3×103=65.519.如圖2-28所示離心泵輸水管路，吸入管長3m,泵出口至0點管長及O'點至管出口管長各為15m(均包括全部局部阻力的當量長度),管徑均為50mm。泵出口處至水池水面的垂直距離為1m。設備A和設備B的阻力損失可表示為：設備與O點及與O'點間的阻力損失可忽略不計?？装辶髁坑嫷目讖綖?0mm,流量系數(shù)Co=0.65,U型壓差計中指示液為汞。離心泵特性曲線方程為以上中流量以m3/h表示，揚程和設備A、B的阻力損失以m表示，摩擦因數(shù)λ=0.03。試求：(1)管路中總流量。(2)泵出口處壓力表讀數(shù)P。(3)孔板流量計讀數(shù)R。孔板流量計的孔速u,計算式為：式中，△P為孔板兩側(cè)的壓差。汞的密度為13600kg/m3。[浙江大學2002研]圖2-28解：(1)由機械能衡算式得：=0.0202Q2+0.025Q2①對并聯(lián)管路：0.025Q2=0.016Q2②聯(lián)立①-④式可得：(2)水池面至泵出口列機械能衡算式為：解得p=31660.2Pa(表壓),即泵出口處壓力表讀數(shù)p=31660.2Pa(表壓)。(3)由孔板流量計算式：20.用離心泵將敞口水池中的水送往敞口高位槽，兩液位差為6m。泵的特性方程為：He=28-1.45×1054(He:m,4v:m?s)。(1)泵的有效功率。(2)若高位槽直徑為2m,水池液面高度不變，要使高位槽液位上升1m需多長時間?[華東理工大學2001研]圖2-29解：(1)泵的有效壓頭：H,=28-1.45×10°a3=28-1.45×103×0.012=泵的有效功率：P-pgqvH,-998×9.81×0.01×13.5-132(2)在水池液面(設為1-1)與高位槽液面(設為2-2)列伯努利方程，以1-1面為基準水其中K在特定管路中為常數(shù)。h=6m時管路特性方程為：假設在t時刻兩液面位差為h,則有：H,=h+75×10*q2此過程為非定態(tài)過程，但可以微小時刻dt內(nèi)將其擬定態(tài)處理，在t+dt內(nèi)列衡算式：將式①代入上式并兩邊積分：21.某廠自江水中取水去冷卻某物質(zhì)，換熱后的水仍排入江中，流程如圖2-30所示。當電機轉(zhuǎn)速為2900r/min時，離心泵的特性方程為該泵吸入管路長為20m,壓出管路長為100m(以上管長均包括了全部局部阻力的當量長度，(1)泵的有效功率。(2)泵入口處真空表的讀數(shù)。(3)當泵的轉(zhuǎn)速調(diào)為2700r/min時，泵的有效功率又為多少?[華東理工大學2001研]個業(yè)1圖2-30解：(1)如圖2-31所示選取截面吸入管路1-1和壓出管路2-2。圖2-31①聯(lián)立管路特性方程和泵特性方程，其中He=H:解上述兩式：Pe=pg9vHe=998×9.81×4.98×10-3×15.8=77(2)泵入口處的截面的水的流速：在吸入管路1-1截面和泵入口端3-3截面列機械能衡算式以1-1截面為基準水平面。有：代入數(shù)據(jù)可得真空表讀數(shù)為：(3)采用改變轉(zhuǎn)速的方調(diào)節(jié)流量，管路特性曲線不變，泵的特性曲線變化，且變化后的泵的特性曲線變化后的泵的特性曲線仍與管路特性曲線相交于新的工作點。設改變轉(zhuǎn)速后流量變?yōu)?v,則有：H!=6.359×10?q2=6.359×103×(4.636×10)2=P-pgavH,-998×9.81×4.636×103×13.65-61有局部阻力的當量長度),管內(nèi)徑均為40mm,摩擦因數(shù)λ=0.02,試求：單位為m3/min),求該管路的輸送量(單位為m3/min)。[浙江大學2001研]解：(1)根據(jù)管路的特性方程：該管路的輸送量為0.212m3/min。23.用4B15型的離心泵將常壓，20℃的清水送往A、B兩槽，其流量均為25m3/h,管段CO長50m,管內(nèi)徑為100mm,OA與OB段管長均為40m,管內(nèi)徑均為60mm(以上各管段長度包括局部阻力的當量長度，OB段的閥門除外)。假設所有管段內(nèi)的流動皆進入阻力平方區(qū)，且摩擦系數(shù)λ=0.02。分支點處局部阻力可忽略，如圖2-32所示。試求：(1)泵的壓頭與有效功率。(2)支管OB中閥門的局部阻力系數(shù)6。(3)若吸入管線長(包括局部阻力當量長度)為4m。泵的允許吸上真空度為5m,確定泵的安裝高度。[天津大學2000研]圖2-32解：該題為分支管路計算，流動在阻力平方區(qū)(λ為定值)。(1)各處流速分別為：U?=Q/(πd2/4)=25×2/(3600×π×0.12/4)=1.76UA=UB=25/(3600×π×0.062/4)=2.456在水槽面與A槽面之間列伯努利方程得：=12+0.02×(50/0.1)×((1.768)2/(2×9.81))+0.02×(40/0.06)×(2.4562/(2×Ne=HeQepg=17.69×(25×2/3600)×1000×9.81=2410(W)=2.41(k泵的壓頭為17.68m,有效功率為2.41kW。(2)對A、B兩槽面列伯努利方式得：12+(0.02×40/0.06)×2.4562/19.62=8+(0.02×4支管OB中閥門的局部阻力系數(shù)5為13.01。(3)先求泵的最大安裝高度：=5-1.7682/19.6-0.02×(4/0.1)×(1.768泵的實際安裝高度應小于Hg(0.5-1.0)m,故取4m。24.儲槽內(nèi)有40℃的粗汽油(密度p=710kg/m3),維持液面恒定，用泵抽出后分成兩股，一股送到分餾塔頂部，另一股送到吸收解吸塔中部。有關位置距地面以上的高度如圖2-33所示。若閥門全開時，包括局都阻力當量長度的各管段長度如下：1～0段，l?=10m;0～3段，l?=20m,管內(nèi)徑均為50mm,摩擦系數(shù)均為λ=0.03。調(diào)節(jié)0～2段中閥門開度，使送往吸收解吸塔的流量為送往分餾塔的流量的一半。此時，孔板流量計的壓差△P=513mmHg,孔徑do=25mm,流量系數(shù)Co=0.62。試求：(1)總管流量和管路所需的壓頭。(2)若泵效率為60%,求所需泵功率。[華東理工大學2000研]圖2-33解：(1)孔板流量計計算公式為：在1-1截面與管出口截面3-3間列機械能衡算式，同時以水平地面為基準面。(2)泵的有效功率為：pe=pgVHe=710×9.81×6.33×10-3×22.68=1.0(即需泵功率為1.67kW25.如圖2-34所示的管路系統(tǒng)，某液體水平自A向D流動，管路BIC和BⅡC為并聯(lián)管路。各管路直徑d均相同，管長(包括所有局部位置的當量長度)均為L,摩擦系數(shù)均為λ。一直流體在AB管的流量為Q。(1)試列出流體流經(jīng)該管路系統(tǒng)自A到D的阻力表達式。(2)若AD連點壓力相同，且處于同一水平面上，則該管路的管路特性曲線方程如何表達?(3)若將一臺離心泵安裝在AB管路上，以完成該輸送任務，則離心泵工作點所對應的揚程和流量各為多少?[武漢科技大學2008研]圖2-34由于管路BC為并聯(lián)管路，所以其阻力損失為：由連續(xù)性方程，,u=Q/(0.785d2),所以總的阻力表達式為：把u=Q/0.785d2)代入上述方程可得：于是得出流體流經(jīng)該管路系統(tǒng)自A到D的阻力表達式為：(3)因為離心泵安裝在AB管路上，易得其流量仍為Q,于是揚程為：,流量為Q。26.如圖2-35所示，在20℃下將水從貯槽中用泵送至反應器，輸送管路為長40m、內(nèi)徑為L=35m),一個1/2開啟的標準閥(當量長度Le=465m)。管路出口在儲槽液面以上12m,貯槽與大氣相通，大氣壓力為標準大氣壓，反應器則在500kPa=5×10sPa(表壓)下操作，若要維持的體積流量，求所需泵的軸功率。已知泵效率為0.5,管路沿程摩擦系數(shù)λ=0.02,20℃水的密度p=1000kg/m3。[武漢科技大學2007研]A反應器圖2-35λ=0.02,L=40m,ZL-35+465=500m,d令∑包括管路進口突然縮小ζ=0.5和出口突然擴大ζ=1,即ZS=1.5即所需泵的軸功率為N=12(kW)27.如圖2-36所示，管路輸送水系統(tǒng)，貯槽液面與高位槽之間高度差為8m,在閥門C的兩端裝有一個倒U型壓差計，讀數(shù)H為80mm。已知主管總長(包括所有局部位置的當量長度但不包括并聯(lián)管路部分)為30m,規(guī)格為φ108mm×4mm,閥門C的局部阻力系數(shù)5=0.5,并聯(lián)管路規(guī)格均為φ55mm×2.5mm,長均為10m(包括所有局部位置的當量長度),水的密均取0.02。[武漢科技大學2006研]圖2-36=0.785×0.052(1.772+1.879)=0.007165m3/s=2在1-1和2-2截面之間列伯努利方程有：=8+0.02(12.746+35.99)=8.故可得離心泵的軸功率：N=HQpg/η=8.975×0.007165×1000×9.81/0.6即離心泵的軸功率為1.051kW。28.有一離心泵，其特性曲線為H=125-4.0×10-34,(9v的單位：m3h),轉(zhuǎn)速為2900r/min,現(xiàn)擬用該泵將水庫中的水送到高度為58.5m的常壓高位水槽，輸送管路的管內(nèi)徑均為150mm,當泵出口閥門全開時，管路總長(包括所有局部阻力當量長度)為900m。已知水的密度p=1000kg/m3,摩擦系數(shù)為0.025。(1)若該泵的實際安裝高度為1.5m,吸入管總長(包括所有局部阻力當量長度)為60m,求系統(tǒng)流量在80m3/h時泵入口處的真空度為多少(kPa)。(2)求出口閥全開時管路的特性曲線方程。(3)求該泵在出口閥門全開時的工作點，若泵的效率為70%,求泵的軸功率Pa。(4)若用出口閥將流量調(diào)至80m3/h,求由于流量調(diào)節(jié)損失在閥門上的壓頭是多少m?(5)若通過降低泵的轉(zhuǎn)速，將流量調(diào)至80m3/h(泵出口閥門全開),求在新的轉(zhuǎn)速下泵的特性曲線方程，并說明在泵出口閥門全開的條件下，泵的流量、揚程變化情況。[江蘇工業(yè)學院2007研]圖2-37解：(1)流速公式為：據(jù)此可求流速u:在水池液面0-0和真空表所在液面1-1間列伯努利方程：這樣，可求得泵入口處的真空度為：(2)閥門全開時，在水池液面0-0和高位槽所在液面2-2間列伯努利方程為：代入數(shù)據(jù)，即可求得出口閥全開時管路的特征曲線方程為：(3)管路特性曲線方程為：泵的特性曲線方程為：令H=H。,聯(lián)立上述兩式求得：這樣，可求得泵的軸功率為：(4)出口閥將流量調(diào)至80m?/h,將9v=80m?/h代入泵的特性方程得：H=125-4.0×10?3×802=9將9v=80m3/h代入管路特性方程得：H,-59.5+0.00189×802=7則損失在閥門上的壓頭為：(5)由題意可知，新轉(zhuǎn)速n"下的特性曲線方程為：將H=71.6m,qv=80m?/h代入得：29.用泵將貯槽1中的石油送至高位槽2中，兩槽液面恒定不變，且其液面差為15m。管子規(guī)格為φ89mm×4.5mm,管路總長為200m(包括局部阻力的當量長度內(nèi))。要求流量為21m3/h。已知一石油密度為920kg/m3,黏度為0.5N·S/m2。試計算：(1)泵的有效功率。(2)整理并寫出管路特性曲線方程(注明式中變量的單位)。[浙江工業(yè)大學2006研]解：(1)根據(jù)流量公式，可得：由此可見，該流體處于層流狀態(tài)，所以有：在貯槽1-1和高位槽面2-2之間運用伯努利方程：其代入已知數(shù)據(jù)，整理得：于是，可求得泵的有效功率為：N,=VH.pg=21/3600×79.4×920×9.8=42(kW)(2)根據(jù)揚程公式：將數(shù)據(jù)代入整理，得：又根據(jù)流量公式：這樣，可求得管路特性曲線方程為：30.用泵自貯油池向高位槽輸送礦物油，流量為38.4噸/小時，高位槽中液面比油池中液面高20m,管路總長(包括閥門及管件的當量長度)330m,進出口阻力不計。管徑為φ108mm×4mm,若油在輸送溫度下的比重為0.96,黏度為3430cP,求泵所需的實際功率，設泵的效率η=50%。[合肥工業(yè)大學2005研]解：對貯油池液面至高位槽液面列伯努利方程為：u=ms/0.785d2rRe=dup/μ=0.1×1.415×960/3430×10-3=39He=20+1.616×(330/0.1)×(1.4152/2×9.81)=5于是泵所需的實際功率為：N=QHe·pg/n即泵所需的實際功率為118.1kW。第3章非均相物系的分離和固體流態(tài)化【答案】尺寸形狀密度是否變形查看答案等);④設備因素：包括體現(xiàn)為壁效用。2.恒壓過濾某種懸浮液(介質(zhì)阻力可忽略，濾餅不可壓縮),已知10min單位過濾面積上(1)做好準備工作，啟動系統(tǒng)。(2)進行過濾濾液體積和過濾時間關系曲線的測定。(3)改變過濾壓差，再進行不同壓差下過濾濾液體積和過濾時間關系曲線的測定，至少測定3條曲線。(4)關閉系統(tǒng)，復原裝置并清掃衛(wèi)生。實驗流程示意圖如圖3-1所示。圖3-13.為什么工業(yè)上氣體的除塵常放在冷卻之后進行?而在懸浮液的過濾分離中，濾漿卻不宜在冷卻后才進行過濾?[江蘇工業(yè)學院2008研]答：根據(jù)沉降公式：可見，沉降速度u與黏度μ成反比，對于氣體溫度升高其黏度增大，溫度下降，黏度減少。所以對氣體的除塵常放在冷卻后進行，這樣可增大沉降速度ur。而懸浮液的過濾，過濾速率基本方程為：即黏度為過濾阻力。從上述公式可看出，當懸浮液的溫度降低時黏度卻增大，為提高過濾速率，所以不宜冷卻后過濾。4.從地下開采出來的原油由油、水、氣組成，如圖3-2所示為一原油連續(xù)計量裝置的示意圖，其原理是將原油中的油、水、氣分離后用各自的流量計分別測定其流量(計量),然后再將油、水、氣匯合一起流向下游。具體工藝如下；原油首先切向進入一旋風分離器，使氣與液(油和水)從旋風分離器頂部流出，計量后進入油、水、氣匯合點。除去氣的液體(油和水)從旋風分離器的下部流出，經(jīng)檔板后進入一沉降區(qū)，在沉降區(qū)中由于油、水的密度差，油逐漸向下走實現(xiàn)油與水的分離，分離后的油(含有部分水)從上部流出的計量，分離后的水(含有少量油)從下部流出計量(圖中三個閥門均為調(diào)節(jié)閥，其作用是通過調(diào)節(jié)閥門的開度來維持氣油界面、油水界面的穩(wěn)定)。問：(1)給定的原油連續(xù)計量裝置，若原油流量增加，則油路(含有流量計的支管)中油含水率將如何變化?水路(含水流量計的支管)中水中含有率將如何變化?請簡要說明理由。(2)在某計量過程中，發(fā)現(xiàn)水路流動正常，但油路流動不暢發(fā)生部分堵塞現(xiàn)象即使油路閥門全開，仍流動不暢),且油的溫度并無明顯變化。請分析油路流動不暢的原因，并提出解決的辦法。[浙江大學2006研]圖3-2答：(1)根據(jù)斯托克沉降速率公式：對于處理量為Vs的原油能夠100%除去的顆粒最小直徑為：由上式可知，處理量Vs增加，流體的粘度、密度均不變時，顆粒直徑d增加，即對單位水分子粒子來說，處于油層的水分子的粒子直徑增加，也就是說油中含水率提高，同理水中含油率下降。(2)如果出現(xiàn)油路不暢，水路正常的現(xiàn)象，且油的溫度并無明顯變化，這說明油中含水率極小，油的粘度過大，導致流通不暢，出油少。此時應該采取措施是調(diào)節(jié)水的流量計，使水的流量減小。5.已知過濾基本方程為：A——過濾面積，m2; 濾餅的壓縮性指數(shù)，無因次：單位壓差下濾餅的比阻，1/m2; 濾餅體積與相應濾液體積之比，m3濾餅/m3濾液；V過濾介質(zhì)的虛擬濾液體積，m3。試根據(jù)該式分析強化過濾操作的途徑。[天津大學2003研]答：根據(jù)過濾基本方程式，可通過如下途徑提高過濾速率或過濾機的生產(chǎn)能力：(1)提高過濾推動力△P。(2)允許的話，可采用助濾劑或其他物理方法改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)、降低濾餅阻力(減小r'、s)。(3)將料漿適當升溫，降低濾液黏度μ。(4)選擇阻力較低的過濾介質(zhì)，定期清洗或更換濾布，以減小Ve或Le。(5)合理選定每批操作的濾餅厚度L(即合理設計過濾機的結(jié)構(gòu)尺寸及操作周期)。6.若分別采用下列各項措施，試分析轉(zhuǎn)筒過濾機的生產(chǎn)能力將如何變化。已知濾布阻力可以忽略，濾餅不可壓縮。(1)轉(zhuǎn)筒尺寸按比例增大50%。(2)轉(zhuǎn)筒浸沒度增大50%。(3)操作真空度增大50%。(4)轉(zhuǎn)速增大50%。(5)升溫，使濾液粘度減小50%。分析上述各種措施的可行性。[四川大學2009研]答：當介質(zhì)阻力忽略不計(即V。=0)時，轉(zhuǎn)筒過濾機的生產(chǎn)能力,其中(1)轉(zhuǎn)鼓過濾面積域=,當D'=1.5D時，A'=1.5A,其他條件不變時，則,即轉(zhuǎn)筒過濾機的生產(chǎn)能力為原來的1.5倍。(2)浸沒度Q′=1.50時，若其他條件不變，則,即轉(zhuǎn)筒過濾機的生產(chǎn)能力為原來的1.225倍。(3)當真空度增大50%,即P-1.5,即：,即轉(zhuǎn)筒過濾機的生產(chǎn)能力為原來的1.225倍。(4)當轉(zhuǎn)速n'=1.5n時，,即轉(zhuǎn)筒過濾機的生產(chǎn)能力為原來的1.225倍。1.用小型板框壓濾機對某懸浮液進行恒壓過濾實驗，過濾壓強差為150kPa。測得過濾常數(shù)K=2.5×10??m2/s,q=0.02m3/m2。今擬用一轉(zhuǎn)筒真空過濾機過濾該懸浮液，過濾介質(zhì)與實驗時相同，操作真空度為60kPa,轉(zhuǎn)速為0.5r/min,轉(zhuǎn)筒的浸沒度為1/3。若要求轉(zhuǎn)筒真空過濾機的生產(chǎn)能力為5m3濾液/h,試求轉(zhuǎn)筒真空過濾機的過濾面積。以知濾餅不可壓縮。[天津大學2000研]解：恒壓過濾計算，操作壓差改變引起K的變化。由于S=0,故過濾常數(shù)：K'=(△P/△P)K=(60/150)×2.5×10-?=1×101根據(jù)恒壓過濾基本方程：q=[1×10??(40+4)]0.5-0.02=0.04A=Q/(60ng)=5/(60×0.5×0.04633)=3.597(m2)(取3.6m2)2.用板框過濾機恒壓過濾某一懸浮液，當過濾時間為1800s時得到的總濾液量為8m3,當過濾時間為3600s時結(jié)束過濾，并得到總的濾液量為11m3。接著在相同的壓力下用3m3的清水進行洗滌，試計算所需的洗滌時間，設介質(zhì)阻力忽略不計。[華南理工大學2009研]3.用一過濾面積為0.05m2的板框過濾機過濾某懸浮液，操作壓強為399kN/m2,過濾300s所得到的濾液量為0.025m3,再過濾300s時再得到0.015m3的濾液量，此時板框已充滿濾餅，(1)過濾常數(shù)K(m2/s)和當量濾液量Vm(m3)。(2)過濾終了時的過濾速率。[華南理工大學2007研]解：(1)恒壓過濾方程為V2+2VV=KAtt?=600s,V?=0.025+0.015=0(2)表面過濾基本方程,在過濾終了時，V=0.04m3,因此可得：(1)試導出在Re,=1-500范圍內(nèi)":的表達式為：計算式適用。[清華大學2002研]解：(1)由題意可知,整理化簡得：(2)計算雷諾數(shù)：上述":的計算式要適用，雷諾數(shù)要保證范圍：Re:=1~500=6367×103d14所以dp的范圍為7.794×10?3~1.416×10?3m,上述“:的計算式適用。5.有一板框壓濾機，在一定壓力下，過濾某種懸浮液，當濾渣完全充滿濾框時的濾液量為10m3,過濾時間為1h。隨后在相同的壓力下，用10%濾液量的清水(物性可視為濾液相同)(1)求該機的生產(chǎn)能力，以m3(濾液)/h表示。(2)如果該壓濾機的每一個濾框厚度減半、長寬不變，而框數(shù)加倍，仍用同樣濾布，洗滌水用量不變，但拆裝時間增為15min。試問在同樣操作條件下進行上述過濾，則其生產(chǎn)能力將變?yōu)槎嗌?[清華大學2001研]解：(1)根據(jù)題意，列出過濾基本方程為÷288=K,整理可得：對于板框壓濾機，洗滌時有如下關系：因此，根據(jù)辦礦過濾機的生產(chǎn)能力的定義可求得該機的生產(chǎn)能力為：KA2=4KA2=4×130=520V.=0.6352×0.025×38=0.389.采用板框過濾機恒壓過濾某懸浮液，過濾1h時得濾液16m3,然后用2m3的清水在過濾(1)洗滌時間。津大學2007研]解：(1)由公式：=對于板框壓濾機橫穿洗滌法，洗滌速率是過濾終點速率的1/4,即：于是洗滌時間：(2)再得16m3時濾液所需過濾時間：若不進行洗滌，欲再得濾液16m3,需繼續(xù)過濾的時聞為3h。10.在200kPa的表壓下用一小型板框壓濾機進行某懸浮液的過濾實驗，測得過濾常數(shù)K為1.25×10?m2/s,qe為0.02m3/m2。今要用一轉(zhuǎn)筒真空過濾機過濾同一懸浮液，濾布與實驗時相同。已知濾餅不可壓縮，操作真空度為80kPa,轉(zhuǎn)速為0.5r/min,轉(zhuǎn)筒在料漿中的浸沒度為1/3,轉(zhuǎn)筒直徑為1.5m,長為1m。試求：(1)轉(zhuǎn)筒真空過濾機的生產(chǎn)能力為多少m3濾液/h?(2)如濾餅體積與濾液體積之比為0.2,轉(zhuǎn)筒表面的濾餅最終厚度為多少mm?[西北大學2005研]解：(1)由過濾方程系數(shù)：由于濾餅不可壓縮，故S=0。轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動一周的過濾時間為：過濾面積為：由真空過濾方程：q-√A+kt-4.-0.022+40×5×10*-0.02=0.Q=ngA=0.5×60×0.029×4.17(2)由濾餅濾液之比：V=0.2×0.13667=0.02733:11.擬用一板框過濾機在恒壓下過濾某懸浮液，要求在1.5小時內(nèi)得到2m3濾液，已知過濾常數(shù)K=5×10-3m2/h,過濾介質(zhì)阻力可忽略不計。試求：(1)若用尺寸為900mm×900mm×30mm的板框，則需要濾框和濾板各多少?(2)過濾終了時，用0.4m3的洗滌水進行洗滌，洗滌水的黏度和濾液黏度相同，洗滌壓強差與最終過濾壓強差相同，則洗滌時間為多少?(3)過濾輔助時間為0.5小時，則該過濾機的生產(chǎn)能力為多少?[鄭州大學2005研]解：(1)根據(jù)恒壓過濾方程：且A=n×092×2則需要濾框15個，濾板16個。(2)根據(jù)公式：板框壓濾機洗滌時間(3)根據(jù)生產(chǎn)能力計算式：Zt=T+T+tp=15+2.4+0.512.采用降塵室除去礦石焙燒爐出口的爐氣中含有的粉塵。在操作條件下爐氣流量為16000m3/h,在降塵室內(nèi)的流速為2m/s,密度為0.6kg/m3,黏度為2×1(1)所需降塵室的底面積和高(其寬為2m)。(2)用上述計算確定的降塵室，要將爐氣中直徑為70μm的塵粒完全除掉，求爐氣的允許處理量。[鄭州大學2005研]解：(1)設沉降處于斯托克斯區(qū)，則有：Rep<2所以因為所以(2)同樣設沉降處于斯托克斯區(qū)，有：,故假設成立4m=Axu,=5.66×0.601=3.13.一小型板框壓濾機有10個框，長寬各為0.2m,在240kPa(表壓)下恒壓過濾2h濾框充滿濾液，且得濾液160L。每次洗滌和裝卸時間為1h,若濾餅不可壓縮，且過濾介質(zhì)阻力(1)洗滌速度。(2)若表壓增加一倍，其他條件不變，此時的生產(chǎn)能力為多少?[西北大學2004研]解：(1)因介質(zhì)阻力忽略不計，所以：Ve=0,Te=0,于是有：A-2/2n-2×022×10-0.8(2)表壓增加一倍，所以有：△P'=2AP監(jiān)S=(不可壓縮)Ko△P因為在原板框過濾機過濾，懸浮液濃度未變，當n=10板框充滿濾餅時，所得濾液量仍為即此時的生產(chǎn)能力為0.08m3濾液/h。14.在實驗室進行恒壓過濾操作，忽略過濾介質(zhì)阻力，過濾時間為0時，所得濾液量為V?,