化工原理一习题.doc

(1) j01a05057 (10分) 有一内径d50mm的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板内孔直径d0=25mm，U形压差计的指示液为汞 ，孔流系数C0=0.62。当需测的最大水流量为18m3/h，问：U形压差计最大读数max为多少？ Vmax=18m3/h=5.010-3m3/s （4分） 5.010-3=(p/4)(0.025)20.622(13.6-1)9.81Rmax1/2 （4分） Rmax=1.092 m （2分）(2) j01a10023 (15分)如图所示，D=100mm，H=150mm, R=25mm ，r气体=1.2kg/m3，V气=0.181 m3/s ，欲将水从水池吸入水平管轴心线处，问：喉径d应不大于何值？设阻力不计。略去同一截面及接管内气体的静压强差异。u1=0.181/(p/4)0.102=23.05 m/s （2分） p1=13.61039.810.025=3335 Pa(表) （1分） p2=1039.810.15=1472 Pa(表) （1分） 由 p1/r+u12/2=p2/r+u22/2 （2分） 即 3335/1.2(23.05)2/2=1472/1.2u22/2 （2分） 得 u2=92.43 m/s （2分） 0.181=92.43(p/4)d2 （2分） d=0.050 m，喉径不应大于0.050 m。 （3分）(3) j02b10046 (15分)某离心泵从水池抽水。泵安装在水池液面上方。该泵扬程最大值为33m。 欲安装泵出口压力表，表的最大量程是多少？ 试分析泵操作中随着泵出口阀的逐渐打开，泵入口处真空度的变化趋势。(1)从水池水面至泵出口处排伯努利方程: （2分） He = Hg+p2(表)/(g)+u22/(2g)+Hf,吸 （2分） 当u20,其中 u22/(2g)及Hf,吸很小,可略去。 Hg一般在56m以下,暂取最小值0,并考虑到He,max= 33m,则 p2,max(表)=g He,max= 10009.8133 = 3.24105Pa = 3.3at （2分） 选表时一般选操作中最大量程处于表的最大量程的2/3处 （1分）(2) 从水池水面至泵入口处排伯努利方程: （2分） 0 = Hg+p1/(g)+u12/(2g)+Hf,吸 （2分） = Hg+p1/(g)+1+(L+Le)/d u22/(2g) 泵入口处真空度-p1 = Hg+ 1+(L+Le)/du22/(2g)g （2分） 由泵的“HeV”曲线与管路特性曲线交点工作点知,阀开大,流量增加,u增加，而上式中除u以外皆为常量,故随着阀开大,泵入口处真空度增加。 （2分）(4) j05a10069 (10分) 水在一圆形直管内呈强制湍流时，若流量及物性均不变。现将管内径减半，则管内对流给热系数为原来的多少倍？根据:Nu = 0.023Re0.8Prn （2分） （4分） 答: 管内对流给热系数为原来的3.48倍。 （4分）(5) j01a05001 (10分)以复式水银压差计测量某密闭容器内的压强p5。已知各液面标高分别为z1=2.6m,z2 =0.3m,z3 =1.5m,z4 =0.5m,z5 =3.0m。试求p5值，以kPa(表压)表示。 rHgg(z1-z2)+rHgg(z3-z4)-rH2Og(z5-z4)=p5 （2分） p5 =rHgg(z1-z2z3-z4)-rH2Og(z5-z4) （2分） =13.61039.81(2.6-0.3+1.5-0.5)-1039.81 (3.0-0.5) （2分） =415.7103Pa =415.7kPa （2分） 即 p5=415.7kPa(表) （2分）(6) j05c10220 (15分) 某蒸汽管外包有两层厚度相等的绝热材料，已知第二层的平均直径相当于第一层的平均直径的两倍，而第二层的导热率为第一层的二分之一。如将两层材料的位置调换，调换后第一、二层的平均直径与原来第一、二层的相同，则每米管长的热损失将如何变化？设钢管外壁温度及最外层绝热材料的外壁温度不变。解: q1=(t1-t3)/(Ln(r2/r1)/(21)+Ln(r3/r2)/(22) （2分） q1/=(t1-t3)/(Ln(r2/r1)/(22)+Ln(r3/r2)/(21) （2分） 按题意:rm2=2rm1 和 2=(1/2)1 （2分） 故由 rm2=(r3-r2)/Ln(r3/r2)=2rm1 =2(r2-r1)/Ln(r2/r1) （2分） 而 r3-r2=r2-r1 故 Ln(r2/r1)=2Ln(r3/r2) （2分） 由、代入下式: Q1/Q1=(Ln(r2/r1)/(21)+Ln(r3/r2)/ （2分）(22)/(Ln(r2/r1)/(22)+Ln(r3/r2)/(21) =4/5 （2分） 即对换后热损失减少20%。 （1分）(7） j01a10032（10分） 水泵进水管装置如图示。管子尺寸为F 573.5mm，进水管下端装有底阀及滤网，该处局部阻力为12u2/(2g)，由1至2截面的沿程阻力为3u2/(2g)。现测得水流量为6.68m3/h，试计算2截面处管内水的真空度，以mH2O表示。u=(6.68/3600)/(p/4)(0.050)2=0.945 m/s （2分）z0+p0/(rg)+u02/(2g)= z2+p2/(rg)+u22/(2g)+hf+Shf （2分） 即 0=3+p2/(1000 9.81)+(1+12+3)(0.945)2/(29.81) （3分） p2/(1000 9.81)=3.73mH2O(表)=3.73mH2O(真) （3分）（8） j02a10127某厂准备用离心泵将20的清水以40m3/h的流量由敞口的储水池送到某吸收塔的塔顶。已知塔内的表压强为1.0kgf/cm2,塔顶水入口距水池水面的垂直距离为6(m),吸入管和排出管的压头损失分别为1m和3m,管路内的动压头忽略不计。当地的大气压为10.33(m水柱),水的密度为1000kg/m3。现仓库内存有三台离心泵,其型号和铭牌上标有的性能参数如下,从中选一台比较合适的以作上述送水之用。型号流量(m3/h)扬程(m)允许吸入真空高度(m)3B57A50387.03B3345326.03B1938205.0 Z1+P1/g+U12/2g+He=Z2+P2/g+U22/2g+hf 4分 hf=hf,1+h,f 2=4m He=6+9.81104/(1039.81)+4 =20m 4分 He=20m V=40m3/h 选3B33较合适。 2分