PDF《第三章 流体输送与流体输送机械》

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第三章 流体输送与流体输送机械 3-1 烟道气的组成约为 N277%,CO213%,O25%,H2O5%(体积百分数) .试计算常压下 400℃时,该混合 气体的密度和粘度. 3-2 用一毕托(测速)管测定空气在管道中的流速,用水作指示剂的 U 型管压差计显示的压差 R 读数仅为 8mmH2O(附图) ,为了提高读数精度,拟采用以酒精水溶液和煤油为指示剂的双液柱微压差计.试计 算若要使压差读数放大

15 倍,酒精水溶液的密度以及质量分率为多少?(水、酒精和煤油的密度可分 别取为 1000kg/m3 、789 kg/m3 和850 kg/m3 ) 3-3 蒸汽锅炉上装有一复式 U 型水银测压计(附图所示) ,已知对某基准面而言各点的标高为:z0=1.8m, z1=0.9m,z2=2.0m,z3=0.7m,z4=2.5m,截面

1、2 之间充满了水.试计算锅炉上方水蒸汽压力. 3-4 硫酸流经大小管组成的串联管路,硫酸的密度为 1830kg/m3 ,体积流量为 9m3 /h.大小管尺寸分别为φ 57*3.5mm 和φ76*4mm,试分别求硫酸在大管和小管中的(1)质量流量;

(2)平均流速;

(3)质量 流速. 3-5 如附图将槽 A 中的 NaOH 和NaCl 的混合水溶液放入反应槽 B 中,阀C和D同时打开.问如 A 槽液面 降至 0.3m 需要多少时间?已知槽 A 和槽 B 的直径为 2m,管道尺寸为φ32*2.5mm,溶液在管中的瞬 时流速 m/s

7 .

0 u Z Δ = ,式中ΔZ 为该瞬时两槽的液面高差. A B u1 R

0 1

2 3

4 p0 A B 15m 3m 习题 3-2 附图 习题 3-3 附图 习题 3-5 附图 3-6 直径为 1.0m 的水箱底部有一泄水孔, 其孔径为 25mm. 当以 5.0m3 /h 的固定流量向水箱加水的同时底部 泄水孔也在向外泄水.若小孔的流量系数 Cd 为0.62(Cd 为孔口实际流量与理想流量之比) ,试求: (1)达到出水与进水流量相等时水箱的水位;

(2)达到与上述水位相差 0.1m 时所需的(假设水箱最初是空的)时间. 3-7 用一长度为 0.35m 的渐缩管将输水管路由内径 100mm 缩至 30mm.当管内水流量为 0.52m3 /h,温度为 10℃时,问: (1) 在该渐缩管段中能否发生流型转变;

(2) 管内由层流转为过渡流的截面距渐缩管大端距离为多少? 3-8 用压缩空气将密度为 1513kg/m3 的硝酸从密闭容器中送至高位槽,要求每批的压送量为 0.5m3 ,10 分钟 压完,管路能量损失为 15J/kg,管内径为 25mm,求压缩空气的压力为多少 Pa(表压)?(计算时密闭 容器中近似以最终液面为准) . 3-9 高位槽内的水面离地面 10m,水从φ108*4mm 的导管中流出.导管出口与地面距离为 2m,在本题特定 条件下, 管路摩擦损失可按Σhf=6.5u2 J/kg(不包括导管出口的局中阻力)计算, u 为水在管内的流速 m/s. 试计算: (1)A―A 截面处水的流速;

(2)水的流量. 3-10 如附图所示,水从离地面 18m 处用φ273*5mm,长35m(包括局部阻力损失的当量长度)的管道连 接到离地面 10m 处,并测得高低两处压强分别为 345kPa 和415kPa(表压) .试确定: (1)水的流动方 官方网站:圣才学习网 www.100xuexi.com 免费咨询热线:4006-123-191 圣才考研网:www.100exam.com 因为专注 所以专业 辅导效果 无人超越

2 向;

(2)若管路摩擦系数取 0.026,管路中水的流量为多少? A 16m 压缩空气 A A 10m 2m 10m 18m p =415kpa p =348kpa 习题 3-8 附图 习题 3-9 附图 习题

10 附图 3-11 欲在一内径为 200mm 的输水管路中安装一文丘里流量计(附图) .若输水量为 180m3 /h 时,要求在文 丘里流量计的入口和喉口两截面间检测的 R 读数不大于 700mmHg, 且允许的阻力损失不大于静压能差 的5%.试计算该流量计的喉口直径 d0 和流量系数 Cv. 3-12 如图所示的一冷冻盐水循环系统,盐水循环量为 40m3 /h 时,盐水由 A 流至 B 的阻力损失为 100J/kg, 由B流至 A 的阻力损失为 50J/kg.管路系统采用同直径管子,盐水密度为 1100kg/m3 (忽略泵进、出 口的高差) ,试计算: (1)若泵的效率为 68%,泵的轴功率为多少 kW? (2)若泵出口压力为 0.26MPa(表压) ,B 处压力表读数为多少 Pa? R d

0 A B 7m 环热器 习题 3-11 附图 习题 3-12 附图 3-13 水库引水发电,水流经水轮机后经尾水管流入下水池(如附图所示) .已知 H=60m,h=4m,引水和尾 水管内径 d=1.2m,引水管阻力损失可取管路动能的 8.5 倍,尾水管的阻力损失取该管动能的 1.0 倍. 试求:流量为 1.5m3 /s 时,水轮机进、出口处的压强以及水轮机的功率. 3-14 如图所示,槽内水位维持不变,槽底部与内径为 100mm 的钢管联结,管路中 B 处装有一 U 型管压差 计(指示剂为水银) .当阀门关闭时读数 R=600mm,h=1500mm. (1)阀门部分开启时,测得 R=500mm,h=1450mm,若AB 段能量损失为 10J/kg,问管内流量为多少 m3 /h? (2)阀门全开时,若AB 段与 AC 段的能量损失分别按ΣhfAB=1.6u2 J/kg,ΣhfAC=7u2 J/kg 计算(不包 括管出口阻力) ,u 为管内流速.问压差计测压点 B 处水的静压强为多少? 3-15 如附图所示,高25m,内径 0.6m 的烟囱,烟气的密度为 0.6 kg/m3 ,外部的空气密度为 1.2 kg/m3 ,炉膛 流通面积为烟囱流通面积的

2 倍,烟囱内壁烟气流动的摩擦系数可取 0.025,烟气由炉膛进入烟囱的局 部阻力系数为 0.65.试求: (1) 、当测得炉膛内外气体流动的压强差为 12mmH2O 时,烟囱通过的燃气质量流量为多少? (2) 、若每小时需排出燃气

7000 m3 /h,考虑炉膛真空度仍为 12mmH2O,则烟囱的高度为多少? 官方网站:圣才学习网 www.100xuexi.com 免费咨询热线:4006-123-191 圣才考研网:www.100exam.com 因为专注 所以专业 辅导效果 无人超越

3 d d h H A B C R h 炉膛 a p p真 空气 习题 3-13 附图 习题 3-14 附图 习题 3-15 附图 3-16 如附图所示,活塞以一定的速度将油缸中的油推至排油口.已知油的密度为 920kg/m3 ,缸内径为 100mm,排油口直径为 30mm,油由油缸进入排油口的局部阻力系数为 0.46.求当活塞上受力 6000N 时,排油流量及作用在油缸上的力(活塞与缸壁的摩擦可不计) . 3-17 试求如附图所示管路中长为 L 的连续泄流管段的阻力损失.已知管内径为 100mm,泄流管段长 10m, 水流入该管段流量为 0.1 m3 /s,流出流量为 0.02 m3 /s.假设沿管长单位长度泄出的水流量相同,且沿管 长摩擦系数可取为 0.027. P F φ 0.1m φ 0.03m

3 1 0.1 s m V =

3 2 0.02 s m V = L 水 习题 3-16 附图 习题 3-17 附图 3-18 要求向精馏塔中以均匀的速度进料,现装设一高位槽,使料液自动流入精馏塔中(如附图所示) .高位 槽内的液面保持距槽底 1.5 米的高度不变,塔内的操作压力为 0.04MPa(表压) ,塔的进料量须维持在 每小时为 50m3 ,则高位槽的液面要高出塔的进料口多少米才能达到要求?已知料液的密度为 900kg/m3 ,粘度为 1.5cp,连接管的尺寸为φ108*5mm 的钢管,其长度为[(x-1.5)+3]m,管道上的管 件有 180°回弯管一个,截止阀一个及 90°弯头一个. 3-19 水由水箱 A 经一导管路流入敞口贮槽 B 中, 各部分的相对位置如图所示. 水箱液面上方压力为 0.02MPa (表压) ,导管为φ108*4mm 的钢管,扩大管 D 内径为 200mm,管路中装有一闸阀(1/2 开) ,转弯处 均为 90°标准弯头,试计算: (1)水的流量(设输水管很短,即直管阻力可忽略不计) ;

(2)若此系统其它条件不变,仅输水管增长 200m,此系统阻力为若干? 官方网站:圣才学习网 www.100xuexi.com 免费咨询热线:4006-123-191 圣才考研网:www.100exam.com 因为专注 所以专业 辅导效果 无人超越

4 1.5m x A D B pA 1.5m

4 m 习题 3-18 附图 习题 3-19 附图 3-20 如附图所示含有少量可溶物质的废气,在放空之前令其通过一洗 涤塔,以避免环境污染.该气体物理性质与 50℃的空气基本相同, 鼓风机入口处气体压力为 30mmH2O(表压) ,流量为 3600m3 /h. 输气管与放空管的内径均为 250mm,管长与管件、阀门的当量长 度之和为 50m(不包括进、出塔及管出口阻力) ,放空口与鼓风机 进口的垂直距离为 20m,估计气体通过塔内填料层的压力降为 200mmH2O, 管壁绝对粗糙度ε可取为 0.15mm, 大气压为 0.1MPa. 求鼓风机的有效功率. 3-21 用φ60*3.5mm 钢管从敞口高位槽中引水至一常压吸收塔内.高 位槽液面与水喷头出口高差 10m,管路流量最大可达

15 m3 /h.现 需将流量增加到

25 m3 /h,试求: (1)管路不变,在管路中增加一 台泵,该泵的功率;

(2)管路布局不变,换新的管子,管子的直径.以上计算中摩擦系数可视为不变. 3-22 用钢管将密度为 1010kg/m3 的稀水溶液由敞口贮槽甲送往敞口贮槽乙.贮槽乙的液面较贮槽甲的液面 低8m,管路总长 1500m(忽略局部阻力损失) ,摩擦系数均取 0.029,每天输液量为

110 吨,每日工作

8 小时,泵的轴功率 10kW,效率 60%,试计算: (1)若流量增加 20%,仍用原管路,问需耗轴功率多少 kW(设λ保持不变)? (2)流量增加后,管道总长及两贮槽位置不变,而将输水管改作内径为 100mm 的钢管,问能否利用 位差来完成输送任务. 3-23 从山上的湖泊中引水至贮水池,湖面与池面的高差为

45 米,管道长度约为 4000m,要求的流量是 306m3 /h,湖水温度可取为 10℃,如采用新铸铁管,问需多大直径的管子?如果长期锈蚀ε变为 1mm, 你所选的管子能否继续使用? 3-24 距水箱 A 液面 2.5m 深处用一根水管向水箱 B 放水,连接 AB 水箱的水管由φ60*33.0mm 与φ45* 2.5mm 不锈钢管组成,长度分别为 10m 与15m,水出口距水箱 B 液面 0.5........