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水加热器?60×3.0?45×2.52.5m0.5mBA

习题3-25 附图

习题3-24 附图

3-26温度为20℃的空气以2000m3/h的流量通过φ194×6mm的钢管管路ABC于C处进入一常压设备，如

附图所示。现因生产情况变动，C处的设备要求每小时送风量减少为1200m3/h。另需在管道上的B处接出一支管BD，要求从此支管按每小时800m3的流量分气，于D 处进入另一常压设备。设管道BC间和BD间各层局部阻力系数之和分别为7及4，试计算BD分气支管的直径。

3-27如附图所示，齿轮泵同时从A、B两油箱吸油，油的密度为850kg/m3，粘度为2.5×10 -3 Pa.s,吸入流

量为3L/s。A、B两油箱液面差0.6m, A、B两油箱出口到汇合点M处油管长分别为20m和8m，油管内径均为50mm。不计局部阻力损失。试求（1）若两油箱液面保持不变，每个油箱流出油的流量；（2）若保持A油箱液面高度不变，当B油箱流出流量为零时，两油箱液面差为多少?（VA=V时，可取λA=0.03）

3-28附图所示的双扩散管汽化器。已知内扩散管喉管直径d1为25mm，出口直径d2为42mm，外扩散管

喉管直径d3为60mm。内扩散管收缩阻力系数ζ言），外扩散管收缩阻力系数ζ

3为

1为

0.06，扩散阻力系数ζ

2为0.12（对d1处流速而

0.08。试验测得空气在内扩散管喉管处的真空度 R为150mmHg。

空气由大气吸入，密度为1.2 kg/m3，入口阻力可不计。试求由管子入口处吸入的空气质量流量。

d3d2d16 mBDCA0.6mBA液体150mmHg34 m

d0空气M习题3-26 附图

习题3-27 附图

V0,pa

习题3-28 附图

3-29温度为20℃的软水由高位槽分别流入反应器B和吸收塔C中，如附图所示。器B内压力为0.05MPa

（表压），塔C中真空度为0.01MPa。总管为φ57×3.5mm，管长（20+ZA）m，通向器B的管路为φ25×2.5mm，长15m，通向塔C的管路为φ25×2.5mm，长20米（以上各管长均包括各种局部阻力的当量长度在内）。所有管道皆为无缝钢管，绝对粗糙ε取为0.15mm。如果要求向反应器供应0.314kg/s的水，向吸收塔供应0.471kg/s的水，问高位槽液面至少应高于地面多少米？

A流量为0.05 m3/s。当发现进蓄水池流量减少为0.04 m3/s时，测得泵出口流量略有增加为0.052 m3/s，而出口压力则下降了0.035 MPa。试确定： （1）泄漏发生点距泵出口的大致距离：

（2）泄漏孔口与圆孔相当的直径。（摩擦系数可视为不变，局部阻力忽略不计）。

z A m3-30用泵将水送至蓄水池，输水管长2000m，管内径为0.2m，

B4 mC8 m 习题3-29 附图 3-31压力为0.35MPa（表压），温度为25℃的天然气（以甲烷计）经过长100m（包括局部阻力的当量长

度）φ25×3mm的水平钢管后，要求压力保持0.05MPa（表压）。如视为等温流动，天然气的粘度为0.011cp，钢管的绝对粗糙度取为0.15mm，大气压力为0.1MPa。求天然气的质量流量。

3-32进吸收塔的空气管道上安装一毕托管用于测量其流量。已知管道的内径为350mm，空气温度为35℃，

压强为0.1MPa。检测压差用习题2所示的双液柱压差计。试求所测管中心处双液柱压差计读数为300mm时，管道内空气的流量。

3-33用20℃、0.1MPa空气标定其刻度，转子材料

40m为铝材的转子流量计测定温度为60℃，压力为0.3MPa的二氧化碳气体。当转子流量计上读数为5 m3/h时，二氧化碳的实际流量应为多少？若将转子换为同形状、同大小的不锈钢转子，在此读数下二氧化碳的流量又为多少？ 3-34用离心泵将敞口贮槽中温度为20℃的水送住

一容器中，如附图所示。容器内压力保持0.01MPa（表压），贮槽液面与容器入口之间的

R 习题3-34 附图 垂直距离为40m，管路为φ83×4mm的钢管（ε=0.2mm），管道总长45m，其上装有孔径d0=30mm的孔板流量计，1/2开闸阀和1/2开球心阀各一个，此外还有4个90°标准弯头。今测得连接孔板的指示剂为水银的U型管差压计的读数R=320mm，孔板阻力可取所测得压差的80%。试求泵消耗的轴功率，泵的效率取为65%。贮槽很大，液面视为稳定。

3-35拟用泵将20℃水由贮池打入一常压洗涤塔内。贮池液面距塔内水喷淋器出口有10m位差，管路为φ

76×4mm钢管，绝对粗糙度为0.2mm。出口管路上有一调节阀，管路总长40m（包括除调节阀以外的所有局部阻力的当量长度）。试求：（1）在阀1/2开度和全开两种情况下，流动处于阻力平方区时管路特性方程；（2）流量为30m3/h时，两种情况下管路所需的压头及功率。

3-36某油田用φ300×15mm的钢管，将原油送到炼油厂。管路总长160[公里]，送油量为240000kg/h，油

管允许承受的最大压力为6.0MPa（表）。已知原油粘度为1.87×10-3Pa.s，密度890kg/m3，忽略两地高差和局部阻力损失，试求中途需要多少个泵站？ 3-37在用水测定离心泵的性能中，当排水量为12m3/h

时，泵的出口压力表读数为0.38MPa，泵入口真空真空表两测压点的垂直距离为0.4m。吸入管和压读者数为200mmHg，轴功率为2.3kW。压力表和

p真p表6m4mpaCAB 出管的内径分别为68mm和41mm。两测点间管路阻力损失可忽略不计。大气压力为0.1MPa。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。

3-38拟用泵将20℃的软水由A槽同时打入B、C两塔中（附图）。已知塔B内压力为0.04MPa（表压）。

塔C中真空度为0.01MPa。总管为φ48×3.5mm，管长10m。两支管均为φ42.25×3.25，DB与DC管段长度分别为10m和13m（以上各管长均包括局部阻力的当量长度）。A槽液面与塔B和塔C的喷淋器出口垂直距离分别为4m和6m。管路摩擦系数均可取为0.036。如要求向塔B供水3500kg/h，向塔C供水4800kg/h。试选用一合适的离心泵。

3-39某厂根据生产任务购回一台离心水泵，泵的铭牌上标着：V=30m3/h、H=24mH2O、n=2900r·p·m、

Hs=5.7m。现流量和扬程均符合要求，且已知吸入管路的全部阻力为1.5m水柱，当地大气压为736mmHg。试计算：（1）输送20℃的水时，离心泵允许的安装高度？（2）若将水温提高到80℃时，离心泵允许的安装高度又为多少？

3-40在海拔为2000米的高原上，使用一台离心泵输送水。已知吸入管路的全部阻力损失为3mH2O，在

操作条件下泵的汽蚀余量为2.5mH2O。今拟将该泵安装于水源水面以上3米处，问此泵能否正常操作？（该处夏季水温为20℃）。

3-41某厂为节约用水，用一离心泵将常压热水池中60℃的废热水经φ89×3.5mm的管子输送至凉水塔顶，

并经喷头喷出而入凉水池，以达冷却目的，水的输送量为42m3/h，喷头入口处需维持0.05MPa（表压），喷头入口的位置较热水池液面高5m，吸入管和排出管的阻力损失分别为1mH2O和4mH2O。试选用一台合适的离心泵。并确定泵的安装位置。（当地大气压为740mmHg） 3-42 某离心泵经试验测得特性数据如下:

V , m3/h 0 10 20 30 40 50 H, mH2O 26.5 24.8 23.1 21.3 20.4 18.0 0 42 58 64 62 59 η 若将此泵用于习题3-34的管路中，问： a) b) c)

该管路系统输送的最大流量为多少？ 阀门开启度为1/2时，流量是否正好减半？ 当系统流量要求为35m3/h时，泵的轴功率为多少？

3-43一管路系统的特性曲线方程为HL?20?0.0065V2。现有两台同型号的离心泵，该泵的特性曲线可

用方程H?30?0.0025。试求： V2表示（上两式中HL和H的单位为m，V的单位为m3/h）（1） 当管路输送量为30m3/h时，安装一台泵能否满足要求？ （2）若将两泵联合安装在管路中，该管路可输送的最大流量为多少？

3-44某双动往复泵，其活塞直径为180mm，活塞杆直径为50mm，曲柄半径为145mm。活塞每分种往复

55次。实验测得此泵的排水量为42m3/h。试求该泵的容积效率η。

3-45温度为15℃的空气直接由大气进入风机，并通过内径为800mm的管道送至燃烧炉底，要求风量为

20000m3/h（以风机进口状态计），炉底表压为1100mmH2O。管长100m（包括局部阻力当量长度），管壁粗糙度0.3mm。现库存一离心通风机，其铭牌上的流量为21800m3/h，全风压为1290mmH2O，问此风机是否合用？（大气压为760mmH2O）。

3-46实验中测定一离心通风机的性能，得以下数据：气体出口处压力为23mmH2O，入口处真空度为

15mmH2O，送风量为3900m3/h。吸入管路与排出管路的直径相同。通风机的转数为960（转/分），其所需要轴功率为0.81kW。试求此通风机的效率。若将此通风机的转数增为1150（转/分），问转速

增大后，此通风机的送风量和所需的轴功率各为若干？

3-47某单级双缸、双动空气压缩机将空气从0.1MPa（绝对）压缩到0.35MPa（绝对）。活塞直径为300mm，

冲程200mm，每分钟往复480次。气缸余隙系数为8%；排气系数为容积系数的85%，压缩过程为绝热过程，绝热指数为1.4，总效率0.7。试计算该压缩机的排气量和轴功率？

3-48一具有中间冷却的双级压缩机，将空气压缩到0.8MPa（表压），进入压缩机的空气流量为360m3/h，

余隙系数6%，空气的温度及离开中间冷却器后的温度均为20℃，压缩过程为多变过程，多变指数为1.25。试求此双级压缩机所消耗的理论功率，压缩后的空气温度及压缩机的容积系数。对于双级压缩，已知中间压力P??P1P2，而双级所耗外功为第一级与第二级之和。（大气压为735.6mmHg）。

第三章 传 热

传导传热

7-1 某燃烧炉的炉壁由耐火砖、保温砖和建筑砖组成，相邻各层材料间接触紧密，各层材料的厚度和导热系数分别为：b1?150mm，k1?1.05W/（m·℃），b2?290mm，k2?0.15W/（m·℃），

。已测得耐火砖与保温砖接触界面上的温度t2?820℃，保温砖b3?228mm，k3?0.81W/（m·℃）

与建筑砖接触界面上的温度为t3?260℃，试求：

⑴ 通过炉壁单位面积上传热速率； ⑵ 耐火砖内侧和建筑砖外侧的温度；

⑶ 各层材料以单位面积计的热阻、各层的传热温差，并分析传热温差与热阻的关系。

7-2厚度为240mm的砖墙，内壁温度为200℃，外壁温度为20℃，砖墙的导热系数与温度的关系可以表示为k?0.2(1?2.5?10?3t) W/（m·℃），试求：

⑴ 穿过砖墙的热流密度；

⑵ 砖墙中心平面的温度。

7-3 测定一平板状材料的导热系数，该平板材料的一侧用电加热器加热，另一侧用水冷却，穿过平板的热流量由加至电热器的电压和电流算出，平板两侧的表面温度用热电偶测定，平板的导热面积为0.02m2，厚度为0.01m，测得的数据如下表所示,试求:

⑴ 平板材料的平均导热系数；

⑵ 设该材料的导热系数为k?k0(1?at)，t为温度，℃，试求a和k0之值。

电热器 电压，伏 140 114

电流，安 2.8 2.28 材料表面温度，℃ 高温侧 300 200 低温侧 100 50