化工原理计算题.docx
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化工原理计算题.docx
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化工原理计算题
五.计算题
1.(10分)
水平串联的两直管1、2,管径d芒=dfei/2,管道1长为100m,已知流体在管道1中的雷诺数(Re)=1800,
今测得某流体流经管道1的压强降为0.64(m液柱),流经管道2的压强降为0.064(m液柱),试计算管道2的长度(设
局部阻力可略去)。
2.(10分)
以复式水银压差计测量某密闭容器内的压力P挂。
已知各水银液面标高分别为h亡=2.6m,崔=0.3m,启=1.5m,
hj©=o.5m,h=3.0m。
求此密闭容器水面上方的压强P]:
.W(kN.m)(表压)
本题目有题图titu019
3.(10分)
水在管内流动,截面1处管内径为0.2m,流速为0.5m.s,由于水的压强产生水柱高1m;截面2处管内径为
0.1m。
若忽略水由1至2处的阻力损失,试计算截面1、2处产生的水柱高度差h为多少m?
本题目有题图titu020
流体本题目有题图titu021
5.(10分)
一输油管,原输送p=900kg.m25,□艺=135cp的油品,现改输送p機=880kg.mS5,屛復=125cp的另一油
品。
若两种油品在管内均为层流流动,且维持输油管两端由流动阻力所引起的压强降-△pf不变,流型为层流,则输
送的油量(质量流量mf)有何变化?
(用百分数表示)
6.(10分)
密度为1000kg.m运,粘度为1cP的水,以10m.h的流量在$51x3mm的水平管道内流过,在管路上某处
流体静压强为1.5kgf.cm(表压),若管路的局部阻力可略去不计,问距该处100m同一水平线下游处流体静压强
为多少Pa?
(Re=3x10邊--1x10时,入=0.3164/Re)
7.(10分)
某流体在管内作层流流动,若体积流量不变,而输送管路的管径增加一倍,求因摩擦损失而引起的压力降有何
变化?
8.(12分)
用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油,流量为38.4T.h敎高位槽中液面比油池中液面高20m,管路总
长(包括阀门及管件的当量长度)430m,进出口阻力不计。
管径为$108x4mm,若油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cp,求泵所需的实际功率,设泵的效率n=50%。
9.(12分)
某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中,输液管为$38x2.5mm的
铜管,已知料液在管中的流速为um.s.,系统的工hf=20.6u/2[J.kg],因扩大生产,须再建一套同样的系统,所用输液管直径不变,而要求的输液量须增加30%,问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少?
本题目有题图titu022
10.(12分)
用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.807x10黎N.m忙,水槽液面恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m,在某送液量下,泵对水作的功为317.7J.kg,管内摩擦系数为0.018,吸入和压出管路总长为110m(包括管件及入口的当量长度,但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为$108x4mm,水的密度为1000kg.m。
求输水量为多少m邊.h。
本题目有题图titu023
11.(10分)
有一敞口储油罐,为测定其油面高度,在罐下部装一U形管压差计(如图示),油的密度为P芒,指示液密度为
pfes,(U形管压差计B侧指示液面上充以高度为h芒的同一种油),当储油罐充满时,U形管指示液面差为R,试导出:
当储油罐油量减少后,储油罐内油面下降高度H与U形管B侧液面下降高度h之间的关系。
本题目有题图titu024
12.(12分)
如图所示,D=100mm,d=50mm,H=150mm,p气体=1.2kg.m药。
当R=25mm时,将水从水池中吸入水平管中间问此时V气体=?
m^.s掘(阻力可忽略)
本题目有题图titu025
13.(15分)
如图所示的管路系统中,有一直径为$38x2.5mm、长为30m的水平直管段AB,并装有孔径为16.4mm的标
准孔板流量计来测量流量,流量系数Co=0.63。
流体流经孔板永久压强降为3.5x10N.m,AB段的摩擦系数可
取为0.024。
试计算:
⑴液体流经AB管段的压强差;
⑵若泵的轴功率为500W,效率为60%,则AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。
本题目有题图titu026
14.(12分)
用离心泵经$57x3.5mm的钢管,将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为800kg.m,粘度为20cp)输送到反应器中。
设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持16m,见附图。
已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度)为25m,反
应器内的压力恒定为4kgf.cm(表压),有机溶液输送量为6m.^,试确定泵提供的压头。
titu027
B
C
15.(10分)
如图(a)所示两个容器与一水银压差计用橡皮管相连接,此二容器中均充满水,设水银压差计读数650mmHg,试求:
(1)二容器的压力差为多少?
b)位置时,此时的压力差和读数有何改变?
为什么?
本题目有题图titu029
16.(14分)
某油品在①89x4mm的无缝钢管中流动。
在A和B的截面处分别测得压强P嚼=15.2X10处N.mtfi,P©
=14.8x10N.m忻。
试计算管路中油品的流量。
已知:
A.B间长为40m,其间还有2个90慷弯头(每个弯头的当量长度1惕=35d),p油=820kg.m血j,卩
油=121cp。
本题目有题图titu030
17.(10分)*
水在内径为250mm的钢管内流动。
已知截面1-1处的流速为1m.s隧,测压管中水柱高为1m;在截面2-2
E
the
本题目有题图titu031
end!
2008-12-26
Pa
23
1
Z2
气体
Z4
4’
五.计算题
题号:
1324第1章
知识点:
420
难度:
容易
1.(10分)
**********答案
df£=d掠/2ufE=4u掠
Re/Re?
^=dup/卩•卩/(d拒u芒p)=1/2
•••Re拦=900入芒=64/Re拒=0.0356
•••入2=0.071
△p厲/△p拒=入2(1崔/d播)(u/2)p/[入1(l/d芒)(u拒綿/2)p]
=2(1掠/2d花)(u龙/4)貉心00/d花)u拒縊
=1/(16X100)
•••I厲=16X100X0.064/0.64=160m
2.(10分)题号:
1325第1章知识点:
100*****^答*****
按表压计算,p隹=(h芒-h掠)pp=p-(h-h)卩水.g以上相加
P=(h亡-h£2+h慣-h璋)p
难度:
较难
汞.g,pf府=p£4(h箭-h鶴)p水.gpQ=p^+(h箱-h讯)p汞.g
汞.g-(h慣-h也+h扌总-h时)p水.g
(2.6-0.3+1.5-0.5)X13.6X10漫
XI-
列1-1'、2-2'间列柏努利方程式:
Z+u/2g+p/pg=Z+u/2g+p/pg+hf①
p-p=pg(u/2g-u疋歆/2g)=p(u/2-u/2)
u/u=d/du=0.5X(0.2/0.1)緡=2m.s機
u槿代入①p?
2-p?
5=p(2斧i-0.5/2)=1876N.m[1T
•••pftZ-p=pgh
•h=(p-p)/pg
=1875/(1000981)=0.191m
第1章
4.(12分)题号:
1327
本题目有题图titu020
知识点:
340难度冲等
*****
答案
*****
在1-1'与2-2'间列柏努利方程,以通过水平管的中心线为水平基准面(Z芳-Z)+(p-p拽)/pg=hf=入(L/d)u掠:
船/2g
由pJk-p=0Z-ZI:
^=H
•H=入(L/d)u/2g而u揍=Vh/[3600(nd麟/4)]代入上式
H=入(8Vh綸L/3600ngd史)
=>d久=入(8LVh貉/3600n率gH)
•d=[入(8LVhffi/3600n縊gH)]代入数据:
d=[0.023X(8X150X10昭/3600腓Xn塔X9.81X10)]■:
還桂蹭
=0.0466m=46.6mm
本题目有题图titu021
第1章知识点:
430难度冲等
5.(10分)题号:
1328
*****^答*****
64/R(l/d)(u/2)=64/R(l/d)(u忙縊/2)
u/(dp芷u拒)u=u/(dp栏uft!
0u
uu/p=uu/p
•••u崔/u=V&p崔mp龙
=1.35X80/1.25900=1.056
输油量比原来增加5.6%
6.(10分)题号:
1329第1章
*****^答*****
知识点:
340
难度:
中等
u=V/(nd爍/4)=10/(3600XnX0.045/4)=1.75m.s橫
Re=dup/卩=0.045X1.75X1000/(1X10旻櫻)=78750入=0.3164/Re=0.3164/78750陀忙翳.栄=0.0189
由柏式:
Z~yL=Zu?
2=u捏
•-P:
T;7p=P摂/p+入(l/d)(u/2)
p=p-入(l/d)(pu游/2)
=1.5X9.81X10叽-0.0189X(100/0.045)X(1.75緡/2)X1000=8.3X10栄N.m们(表压)
7.(10分)题号:
1330第1章
*****^答*****
知识点:
420
难度:
中等
根据泊氏方程:
-△p=32u卩l/d以及:
(n/4)du芷=(n/4)du=Vs
已知:
d應=2d二
则:
u拒/u=d/d=(2d?
O:
/d拒豁=4即:
u穗=u^/4
原工况:
-△p芒=32u卩I芒/d
现工况:
-△p癮=32u拽込密I播/d扛
•••卩桂=卩丨桂=1u桂=ufiZ/4d栏=2d芒
将上述各项代入并比较:
现/原:
△p^=[32X(1/4)u芷X卩厲X|£X/(2d芒)麟]/
[32Xu芒X□亡X|芒/d]=1/16
因摩擦而引起的压降只有原来的1/16
8.(12分)题号:
1331第1章知识点:
340
*****^答*****
对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程:
He=△Z+入[(1+工le)/d](u瞬/2g)
△Z=20ml+工le=430md=108-2X4=100mm=0.1m
u=Vs/0.785d签
=38400/3600X0.785X0.1麟X960
=1.415m.s程
Re=dup/卩=0.1X1.415X960/3430X10漿俊=39.6<2000
入=64/Re=64/39.6=1.616
He=20+1.616(430/0.1)(X415爍/2X9.81)=729.2m
N=Q-He・pg/n=38400X729.2X9.81/(3600X0.5
=152.6kw
题号:
1332第1章
难度:
中等
X1000)
9.(12分)
知识点:
300
难度:
中等
*****
答案
*****
于是gZ=gZ[:
店+工hf
g(Z-Z)=工hf=20.6u/2
u=[2g(Z-Z]喪)/20.6]■"
=(2X9.81X6/20.6)=2.39m.s機
Z'=Zfe^+20.6u'/2g
=5+20.6(1.3X2.39)/(2X9.81)
=15.14m
增高为:
ZfiZ'-Z芒=15.14-1仁4.14m
流体
本题目有题图titu022
10.(12分)题号:
1333第1章知识点:
340难度溶易
Z左g+(p芒/p)+(u拒綿/2)+W=Z掠g+(p捡/p)+(u忙淞/2)+工hf左櫃捷
已知数据:
Z=0;P拒(表)=0;u芒〜0;W=317.7[J.kg隧];
Z崔=20[m];p厲=9.807X10[N.m问(表);p=1000[kg.m釦
简化上式:
W=Zg+(p/p)+(u/2)+工hf;
又》hf=入lu忆豁/2d=9.9u
•••317.7=9.81X20+9.807X10/1000+u忆綿/2+9.9u挨縊
10.4u摂涕=23.43•u底=1.5[m.s隧]
V=(n/4)D瞬XuX3600=0.785X0.12X1.5X3600=42.41[m遅.h蛊]
Pa
本题目有题图titu023
11.(10分)题号:
1334
*****
答案
*****
由静力学方程式:
第1章知识点:
100
H'p芷=Rp鶴+h芷p芒
当罐内液面下降H时,B侧下降h,A侧上升h
•R'=R-2h(H'-H-h)p芒=(R-2h)p摧+h芒pfiZ
难度:
中等
(a)
(b)
将式(a)代入式(b)并整理可得:
H=h[(2p陆/p)-1]或h=Hp二:
7(2pI喪-p:
它)
本题目有题图titu024
12.(12分)题号:
1335第1章知识点
*****^答*****
选1-1、2-2截面与基准面0-0,如图所示。
在两截面之间列柏方程并简化得到:
(p/p)+(u/2)=(p底/p)+(u隱唏/2)
由已知数据:
p拒=0.025X13600X9.81=3335N.m|p£4-0.15X1000X9.81=-1472N.mu掠=(100/50)緡u艺=4u艳代入⑴可得:
15u=2(p拒-p)/p=8012
uJT:
=23.11m.s啟Vs=(n/4)D濡u:
t=0.1814m飓.sS?
或V=653m継.h覆
:
320
难度:
中等
本题目有题图titu025
13.(15分)题号:
1336第1章知识点:
354
*****^答*****
⑴在A-B之间列柏方程(管中心线为基准面):
gZ+u/2+p/p=gZ+u/2+p/p+EhJW
p-p=pEh滙=p入Lu/2d+△p孔u=C^[2gR(p喘-p)/p“
=0.63[2X9.81X0.6(13600-867)/867]股艮
=8.284m.s
u=(16.4/33)紳X8.284=2.046m.s籃
•••pA-pB=0.024X(30/0.033)X(2.046浴/2)X867+3.5X10尖=74590N.m[存
⑵Ne=W.W松=(74590/867)[(n/4)d漲up]
=86(0.785X0.033塔X2.046X867)=130w
有效功率百分数=130/(500X0.6)X100%=43.3%
titu026
第1章知识点:
340
难度:
较难
14.(12分)题号:
1337
*****^答*****
取敞口贮槽液面为1-1
准面:
gZ芒+(u/2)+(.p芒/p)+W
=gZfi§+(u幡謐/2)(p掠/p)+工hf花据接
W=(Z-Z)g+[(u-u)/2]+[(p摂-p:
Tj/p]+工hf上:
蚯橙
工hf芷笼栏=入[(l+le)/d](u厲/2)
u=(6/3600)/[(n/4)X0.05]=0.8488m.su拒~u鶴~0Z芷=0
Re=dup/卩=0.058X88X800/(20X10能悝)=1697.6<2000则入=64/Re=64/1697.6=0.0377
工hf王埜展=0.0377X(25/0.05)X(0.8488蜉/2)=6.7904J.kg5?
故W=16X9.81+4X98100/800+6.79=654J.kg3
难度:
容易
截面,反应器内液面为2-2截面,在1-1与2-2截面间列柏努利方程,并以1-1截面为基
E
C
本题目有题图titu027
第1章知识点:
100难度冲等
15.(10分)题号:
1338
*****^答*****
(1)PH?
—P携=Rg(p预瞎—p蒯蛊境)
=0.65(13600—1000)X9.81
=80343.9N.m[存=8190mmH崔O
(2)P亠P芒+(H'+R')p刃鐵纟g
P掠'=P按+[R'PMS+(H'+2)p谶損』幻g
P'=PftK
P拒—p£€=R'(P—P敢谡怎)g+2pg
•••R'=(P芷—P捡—2pg)/(p—p)g
=(80343.9—2X1000X9.81)/(12600X9.81)
=0.49mH崔O
压力差由图(a)变换到图(b)位置时,因系统条件未变化,则压力差值不变,但压力差读数由R降到R,这是因压力差两边的水柱高度变化而改变的原因。
本题目有题图titu030
在截面1-1与2-2间列柏努利方程:
Z芒+u芒潴/2g+P芒/pg=Z鶴+u厲常/2g+pg
Z=0,Z厲=0
P/pg=1mHftS0,uU^=1m.s郃
•••PJ:
l:
/pg—P展/pg=u/2g-u/2g
u£Au芷(d拒/d)=1X(250/150)浴=2.78m.s徴
•h=P拒/pg-P崔/pg
=2.78納(2X9.81)-1約(2X9\81)
=0.343mH崔O
50J.kg,流量为20m.h,试求理论功率为多少kw?
2.
两液面间的垂直距离为25m,假设:
(1)摩擦系数入=0.03;
(15分)”—
密度为1200kg.m的盐水,以25m.h的流量流过内径为75mm的无缝钢管。
钢管总长为120m,管件、阀门等的局部阻力为钢管阻力的25%。
试求泵的轴功率。
(2)泵的效率n=0.6
3.(16分)
如图所示输水系统。
已知:
管路总长度(包括所有局部阻力当量长度)为100m,从压力表至高位槽所有管长(包
括所有局部阻力当量长度)为80m,管路摩擦系数入=0.025,管子内径为0.05m,水的密度p=1000kg.m,泵的效率
为0.8,输水量为10m.h,求:
(1)泵轴功率N轴=?
(2)压力表的读数为多少kgf.cm忙
B1
本题目有题图titu054
4.(16分)
如图的输水系统。
已知管内径为d=50mm,在阀门全开时输送系统的工(l+le)=50m,摩擦系数可取入=0.03,泵的性能曲线,在流量为6m.h至15m.遅.h黴范围内可用下式描述:
H=18.92-0.82Q,此处H为泵的扬程m,Q
为泵的流量m•蟹.hf製,问:
(1)如要求流量为10m.h磯,单位质量的水所需外加功为多少?
单位重量的水所需外加功为多少?
此泵能否完成任务?
(2)如要求输送量减至8m.h(通过关小阀门来达到),泵的轴功率减少百分之多少?
(设泵的效率变化忽略不计)
titu056
5.(18分)
如图3B57离心泵将20C的水由敞口水池送到一压力为2.5at的塔内,管径为$108x4mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度,管的进、出口当量长度也包括在内)。
已知:
水的流量为56.5m嘤.h,水的粘度为1厘
泊,密度为1000kg.m,管路摩擦系数可取为0.024,试计算并回答:
(1)水在管内流动时的流动形态;
(2)管路所需要的压头和功率;
本题目有题图titu062
6.(20分)
如图所示,用离心泵将水从贮水池输送到敞口高位槽中,已知高位槽的水面离贮水池的水面高度保持为10m,
输送水量用孔板流量计测得。
孔板安装在离高位槽水面0.8m处,孔径为20mm,孔流系数为0.61。
管路为$57x
3.5mm的钢管,直管长度和局部阻力当量长度之和(包括孔板局部阻力当量长度)为250m,其中贮水池至孔板前测
压点A的直管长度和局部阻力当量长度之和为50m。
水的密度为1000kg.m药,水的粘度为1cp,摩擦系数近似为
入=0.3164/Re。
U形管中指示液均为水银,其密度为13600kg.m。
当水的流量为6.86m.h时,试确
定:
(1)水通过泵所获得的外加能量为多少?
(2)在孔板前测压点A处安装的U形管压力计中指示液读数R拒为多少?
⑶孔板流量计的U形管
中指示液读数R1蛊为多少?
本题目有题图titu063
7.(12分)
欲用离心泵将20C水以30m.h的流量由水池打到敝口高位槽,两液面均保持不变,液面高差为18m,泵
的吸入口在水池液面上方2m处。
泵的吸入管路全部阻力为1mHO柱,压出管路全部阻力为3mH捞O柱,泵的效率为0.6,求泵的轴功率。
若已知泵的允许吸上真空高度为6m,问上述安装高度是否合适?
(动压头可忽略)。
8.(8分)
现有一台离心泵,铭牌上标出允许吸上真空度H#=6m,用来输送20C的清水,已知吸入管路的全部阻力损
失为1.5mH0,当地大气压为10mH0,若略去泵入口处的动压头。
试计算此泵
的允许安装高度Hg为多少米?
9.(15分)
如附图所示,计划在蓄水池A的一侧安装一台离心泵,将水输送至列管换热器B的壳程内作冷却用,要求水
的流量为18m.h,水自换热器出来后流进高位水槽C中,回收他用。
已知:
(1)蓄水池A水面标高3m,高位槽C处进水管末端标高23m;
(2)输水管为$60x3.5mm的钢管;
(3)管路部份的压头损失刀hf=19xU霜/(2g)mH崔0,
换热器B壳程的压力损失△P=73.6XU择/(2g)kN.mt
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- 化工 原理 算题