内容发布更新时间 : 2024/5/23 20:40:05星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
解: 如图,在1-1’～ 2-2’间列柏努力方程: Z1g?p1p112?u12?Z2g?2?u2??Wf ?2?2u1?0,p1(表)?0,?Wf?0
其中: Z1?Z2, 简化: 0?p212 ?u2?2 而: p2???H2oRg??1000?9.81?0.015??147.15Pa
12147.15?u2? 21.2
u2?15.66m/s 流量: Vs??4d2u2?0.785?0.22?15.66?0.492m3/s?1771m3/h
15．甲烷在附图所示的管路中流动。管子的规格分别为φ219×6mm和φ159×4.5mm，在操作条件下甲烷的平均密度为1.43 kg/m3，流量为1700m3/h。在截面1和截面2之间连接一U形压差计，指示液为水，若忽略两截面间的能量损失，问U形压差计的读数R为多少？
解: 在1, 2截面间列柏努力方程:
Z1g?P1p112?u12?Z2g?2?u2??Wf ?2?22 1
R
简化:
p1p112 ?u12?2?u2?2?2题15 附图
或: p1?p2?? 其中: u1?12(u2?u12) 2Vs1700/3600??14.04m/s 220.785d10.785?0.207d122072)?14.04?()?26.74m/s d2150 u2?u1( ?p1?p2?1.43?1?(26.742?14.042)?370.3Pa 2 又 p1?p2?R(?0??)g?R?0g ?R?p1?p2370.3??0.038m?38mm ?0g1000?9.81 6
16．如附图所示，用泵将20℃水从水池送至高位槽，槽内水面高出池内液面30m。输送量为30 m3/h，此时管路的全部能量损失为40J/kg。设泵的效率为70％，试求泵所需的功率。
解: 在水池1面与高位槽2面间列柏努力方程:
Z1g?p1p112?u12?We?Z2g?2?u2??Wf ?2?2 简化: We?Z2g??Wf
?30?9.81?40?334.3J/kg Pe?ms?We?Vs?We? P?
17．附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为2.0MPa（表压），精馏塔内操作压力为1.3MPa（表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m，管内径为140mm，丙烯密度为600kg/m3。现要求输送量为40×103kg/h，管路的全部能量损失为150J/kg（不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。
解: 在贮槽液面1-1’与回流管出口外侧2-2’间列柏努力方程:
Z1g?题17 附图
30?1000?334.3?2.786kW 3600Pe??2.786?3.98kW 0.7p1p112?u12?We?Z2g?2?u2??Wf ?2?2?We?Z2g?p2?p1p212?u2??Wf ?2简化:
p1? We??ms12?u2?Z2g??Wf 2 u2??240?103?0.785d?6003600?1.2m/s 20.785?0.14(1.3?2.0)?1061??1.22?30?9.81?150 ?We?
6002 ??721.6J/kg
7
? 不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中
18．某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为φ45×2.5mm。当阀门全关时，压力表的读数为78kPa。当阀门全开时，压力表的读数为75 kPa，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为?Wf?uJ/kg（u为水在管内的流速）。试求：
（1）高位槽的液面高度；
（2）阀门全开时水在管内的流量（m3/h）。
解: (1) 阀门全关,水静止
p??gh
题18 附图
21 h p78?103?3?7.95m ?h??g10?9.81 (2) 阀门全开:
在水槽1-1’面与压力表2-2’面间列柏努力方程: Z1g?p1p112?u12?Z2g?2?u2??Wf ?2?2p212?u2??Wf ?2 简化: Z1g?75?103122?u2?u2 7.95?9.81?
10002解之: u2?1.414m/s
? 流量: Vs??4d2u2?0.785?0.042?1.414?1.776?10?3m3/s
3 ?6.39m/h
19．附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m3，循环量为45 m3/h。管路的内径相同，盐水从A流经两个换热器至B的压头损失为9m，由B流至A的压头损失为12m，问：
（1）若泵的效率为70％，则泵的轴功率为多少？
（2）若A处压力表的读数为153kPa，则B处压力表的读数为
多少？
解: (1) 对于循环系统:
题19 附图
8
He??hf?9?12?21m Pe?He?Vs?g?21?45 ?轴功率:3600?1100?9.81?2.83kW
P?Pe??2.83?4.04kW 0.7 (2) A?B列柏努力方程:
pAp1212?uA?ZA?B?uB?ZB??hfAB ?g2g?g2g 简化:
pAp?B?ZB??hfAB ?g?g3 15?3?10?pB?1100?9.81?(7?9) ?pB??19656pa(表)
? B处真空度为19656 Pa。
20．25℃水在φ60×3mm的管道中流动，流量为20m3/h，试判断流型。
解: 查附录25℃水物性:
??996.95kg/m,3??0.903cP
20Vs3600??2.43m/s u?20.785d0.785?0.0542 Re?du???0.054?996.95?2.43?1.45?105?4000 ?30.903?10?
为湍流
21．运动粘度为3.2×105m2/s的有机液体在φ76×3.5mm的管内流动，试确定保持管内层流
－
流动的最大流量。
解: Re?du???du??2000
?umax2000?2000?3.2?10?5???0.927m/s
d0.069 ?Vmax?
?4d2umax?0.785?0.0692?0.927?3.46?10?3m3/s
9
?12.46m3/h
－
22．计算10℃水以2.7×103m3/s的流量流过φ57×3.5mm、长20m水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。（设管壁的粗糙度为0.5mm）
Vs2.7?10?3解: u???1.376m/s
0.785d20.785?0.052 10℃水物性:
??999.7kg/m, Re?3??1.305?10?3pa?s
du???0.05?999.7?1.3764 ?5.27?10?31.305?100.5?0.01
d50 查得 ??0.041
??lu2201.3762?0.041???15.53J/kg ??Wf??d20.052 ?hf??Wf/g?1.583m ?Pf??Wf???15525Pa
23．如附图所示，用泵将贮槽中的某油品以40m3/h的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定，且相差20m，输送管内径为100mm，管子总长为45m（包括所有局部阻力的当量长度）。已知油品的密度为890kg/m3，粘度为0.487Pa·s，试计算泵所需的有效功率。
解: u?Vs?4?d23600?1.415m/s 0.785?0.1240 Re?du???0.1?890?1.415?258.6?2000
0.487 ???6464 ??0.247Re258.6题23 附图
在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程: Z1g?p1p112?u12?We?Z2g?2?u2??Wf ?2?2简化: We?Z2g??Wf
10