工艺化工原理第一章习题课计算题答案

1三、计算题1．用离心泵将蓄水池中20℃的水送到敞口高位槽中，流程如本题附图所示。管路为φ57×3.5mm的光滑钢管，直管长度与所有局部阻力（包括孔板）当量长度之和为250m。输水量用孔板流量计测量，孔径d0=20mm，孔流系数为0.61。从池面到孔板前测压点A截面的管长（含所有局部阻力当量长度）为80m。U型管中指示液为汞。摩擦系数可近似用下式计算，即25.0Re/3164.0当水流量为7.42m3/h时，试求：(1)每kg水通过泵所获得的净功；(2)A截面U型管压差计的读数R1；(3)孔板流量计的U型管压差计读数R2。解：该题为用伯努利方程求算管路系统所要求的有效功和管路中某截面上的压强（即R1），解题的关键是合理选取衡算范围。至于R2的数值则由流量计的流量公式计算。1）有效功在1-1截面与2-2截面间列伯努利方程式，以1-1截面为基准水平面，得：fehupzgW22式中：021uu，021pp（表压）01z，mz152smAVus/05.105.04/360042.72查得：20℃水的密度为3/1000mkg，粘度sPa.100.13252500100.1100005.105.0Re3du0209.0)52500/(3164.0Re/3164.025.025.0kgJudlelhf/6.57205.105.02500209.0222kgJWe/7.2046.5781.9152）A截面U形管压差计读数R1由A截面与2-2截面之间列伯努利方程，得：2,222AfAAhgzup式中：smu/05.1，mzA12kgJhAf/17.39205.105.0)80250(0209.022,Pa42108.41000)205.181.9117.39(（表压）读数R1由U形管的静力平衡求算：gRgRpA111)5.1(mggpRAA507.081.9)100013600(81.910005.1108.4)(5.1413）U形管压差计读数R2gRACVAS)(2200将有关数据代入上式得100081.9)100013600(202.0461.0360042.722RmR468.022．用离心泵向E、F两个敞口高位槽送水，管路系统如本题附图所示。已知：所有管路内径均为33mm，摩擦系数为0.028，AB管段的长度（含所有局3部阻力的当量长度）为100m，泵出口处压强表读数为294kPa，各槽内液面恒定。试计算：(1)当泵只向E槽供水，而不向F槽供水、F槽内的水也不向E槽倒灌（通过调节阀门V1与V2开度来实现），此时管内流速和BC段的长度（包括所有局部阻力当量长度）为若干；(2)欲同时向EF两槽供水，试定性分析如何调节两阀门的开度？假设调节阀门前后泵出口处压强表读数维持不变。解：1）管内流速及BC段管长取测压处为1-1截面，E槽液面为2-2截面，并取通过测压口中心线为基准面，则在两截面间列伯努利方程得：fBCfABhhgzup22112其中mz4222242.422033.0100028.02uuudlhABfABkgJudlhBCfBC/84.58681.92284.5842.42481.92101029422133uusmu/162.284.58983.12162.2033.0028.02BCBCfBCllhmlBC7.29983.1/84.5842)欲同时向E、F两槽供水，需关小V1阀而开支V2阀。