化工原理计算题.docx
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化工原理计算题
水平串联的两直管1、2,管径d=d/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64(m液柱),试计算管道2的长度(设局部阻力可略去)。
(各5分)
如图,离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸入管路为φ108×4mm,长2m的钢管。
泵压出管路为φ76×3mm,长30m的钢管,压出管路上装有标准阀一只,闸阀一只,90℃弯
头4只。
在压出管路上还装有孔板流量计,孔板孔径为40mm,孔流系数C=0.62,水银差压计读数R=456mm。
吸收塔喷咀处压力为0.5kgf/cm(表压),碱液密度ρ=1100kg/m,泵的效率η=0.6,直管阻力系数λ=0.02(吸入、压出管道取近似相同值),ξ弯头=0.75,
ξ标准阀=6,ξ闸阀=0.17,ξ孔板=8,试求泵所需功率。
以复式水银压差计测量某密闭容器内的压力P。
已知各液面标高分别为△1=2.6m,△2=0.3m,△3=1.5m,△4=0.5米,△5=3.0米。
求此密闭容器水面上方的压强p(kN/m)(表压)
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?
水塔供水系统,管路总长Lm(包括局部阻力在内当量长度),1-1'到2-2'的高度Hm,规定
供水量Vm/h。
当忽略局部阻力和动压头损失时,试导出管道最小直径dmin的计算式。
若L=150m,H=10m,V=10m/h,λ=0.023,求d
一输油管,原输送ρ=900kg/m,μ=1.35P的油品,现改输送ρ=880kg/m,
μ=1.25P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,则输送的油量(质量流量m)有何变化?
(用百分数表示)
密度为1000kg/m,粘度为1cP的水,以10m/h的流量在φ51×3mm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下游处流体静压强为多少Pa?
(Re=3×10-1×10时,λ=0.3164/Re)
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?
用泵自贮油池向高位槽输送矿物油,流量为38.4T/h,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φ108×4mm,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η=50%。
在实验室流体沿程阻力测定装置上,对φ1"镀锌管(内径27mm),进行测试,测压点间
距为5290(mm),当水流量为2(l/s)时,水银压差计上读数为400(mm)。
求:
(各5分)
⑴此时的λ值是多少?
⑵在同样条件下测定φ1/2″镀锌管(管内径为16.25[mm])的λ值;当管内流速5.80[m/s]
时,试估计测得的λ值应比λ高还是低?
为什么?
水的粘度μ=1cP,密度ρ=1000kg/m
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φ38×2.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为um/s,系统的Σhf=20.6u/2J/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?
用泵将密度为850kg/m,粘度为190cP的重油从贮油池送至敞口高位槽中,升扬高度
为20mm。
输送管路为φ108×4mm的钢管,总长为1000m(包括直管长度及所有局部阻力的当
量长度)。
管路上装有孔径为80mm的孔板以测定流量,其油水压差计的读数R=500mm。
孔流
系数Co=0.62,水的密度为1000/m。
试求:
⑴输油量是多少m/h?
(5分)
⑵若泵的效率为0.55,计算泵的轴功率。
(10分)
用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.807×10N/m,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φ108×4mm,水的密度为1000kg/m。
求输水量为多少m/h。
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ρ,指示液密度为ρ,(U形管压差计B侧指示液面上充以高度为h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。
如图所示,D=100mm,d=50mm,H=150mm,ρ气体=1.2kg/m。
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(阻力可忽略)
如图所示的管路系统中,有一直径为φ38×2.5mm、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3.5×10N/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。
用离心泵经φ57×3.5mm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/h,泵的效率为60%,试确定泵的轴功率。
有一用20℃,760mmHg的空气标定的转子流量计,玻璃管上的最低刻度代表Vmin=4m/h最高刻度代表Vmax=4.0m/h。
但若用该流量计来测量30℃、真空度为200mmHO的空气流量,求其Vmin和Vmax各为若干(设C不变)。
已知当地大气压为760mmHg,
V=CA[2gV(ρ-ρ)/Aρ]
如图示,液位恒定的A、B、C三水槽,通过a、b、c三条等径管线同时向D槽(液位恒定)
供水,三管线与三水槽的连接方式以及插入D槽中的深度均相同。
三条管线的长度(包括所
有局部阻力的当量长度)为l=2l,l=3l。
当水温为20℃时,通过各管线的体积流
量分别为Va、Vb和Vc。
摩擦系数λ=0.3164/Re。
试求每根管线的摩擦阻力损失。
冷冻盐水的循环系统,如图所示,盐水的密度为1100kg/m,管路的直径相同,盐水
由A流经两个换热器而至B的总能量损失为98.1J/kg,由B流至A的管路能量损失为49J/kg,
A至B的位差为7m,若A处的压力表读数为2.45×10N/m(表压)时,B处的压力表读数为
若干N/m(表压)?
精馏塔塔顶列管式冷凝器壳方的冷凝液体经AB管线流至塔顶,管路系统的部分参数如
附图所示。
已知管径为φ22×2mm,AB管路总长与所有局部阻力(包括进、出口)的当量长
度之和为25m。
操作条件下液体的密度为1000kg/m,粘度为25cP。
冷凝器壳方各处压强
近似相等。
求液体每小时的体积流量。
摩擦系数可按下式计算:
层流时,λ=64/Re;湍流时,
λ=0.3164/Re。
在附图所示的管路系统中,有一直径为φ38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB,在其
中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量,流量系数Co为0.63,流体流经孔板
的永久压降为6×10Pa,AB段摩擦系数λ取为0.022,试计算:
⑴液体流经AB段的压强差;
⑵若泵的轴功率为800W,效率为62%,求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。
已知:
操作条件下液体的密度为870kg/m,U形管中的指示液为汞,其密度为13600kg/m。
有二个敞口水槽,其底部用一水管相连,水从一水槽经水管流入另一水槽,水管内径
0.1m,管长100m,管路中有两个90°弯头,一个全开球阀,如将球阀拆除,而管长及液面差H等
其他条件均保持不变,试问管路中的流量能增加百分之几?
设摩擦系数λ为常数,λ=0.023,
90°弯头阻力系数ξ=0.75,全开球阀阻力系数ξ=6.4。
如图所示,油在光滑管中以u=2m/s的速度流动,油的密度ρ=920kg/m,管长L=3m,
直径d=50mm,水银压差计测得R=15.0mm,ρ=13600kg/m。
试求:
⑴油在管中的流动形态;⑵油的粘度;⑶若保持相同的平均流速反向流动,压差计读数有
何变化?
层流:
λ=64/Re;湍流:
λ=0.3164/Re
密度ρ=900kg/m的某液体由敞口高位槽A经内径为50mm的管道液入敞口贮槽B中。
如
图示K点的真空度为6kN/m,K点至管路出口处之管长20m,有3个90°弯头和一个阀门。
已知各阻力系数为:
ξ入口=0.5,ξ出口=1.0,ξ90°弯头=0.75,摩擦系数λ=0.025。
试
求阀门M之阻力系数ξ为若干?
大气压力Pa=101KN/m。
用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。
两储槽液
面高度差为10m,密闭槽液面上有一真空表P读数为600mmHg(真),泵进口处真空表P读数
为294mmHg(真)。
出口管路上装有一孔板流量计,其孔口直径d=70mm,流量系数α=0.7,
U形水银压差计读数R=170mm。
已知管路总能量损失为44J/kg,试求:
⑴出口管路中水的流速。
⑵泵出口处压力表P(与图对应)的指示值为多少?
(已知P与P相距0.1m)。
由水库将水打入一水池,水池水面比水库水面高50m,两水面上的压力均为常压,要
求的流量为90m/h,输送管内径为156mm,在阀门全开时,管长和各种局部阻力的当量长
度的总和为1000m,对所使用的泵在Q=65~135m/h范围内属于高效区,在高效区中,泵的
性能曲线可以近似地用直线H=124.5-0.392Q表示,此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量m/h,
泵的转速为2900r.p.m.,管子摩擦系数可取为λ=0.025,水的密度ρ=1000kg/m。
⑴核算一下此泵能否满足要求。
⑵如在Q=90m/h时泵的效率可取为68%,求泵的轴功率,如用阀门进行调节,由于阀门关
小而损失的功率增加为多少?
在管路系统中装有离心泵,如图。
管路的管径均为60mm,吸入管直管长度为6m,压出管
直管长度为13米,两段管路的摩擦系数均为λ=0.03,压出管装有阀门,其阻力系数为ξ=6.4
管路两端水面高度差为10m,泵进口高于水面2m,管内流量为0.012[m/s]试求:
⑴泵的扬程
⑵泵进口处断面上的压强为多少
⑶如果是高位槽中的水沿同样管路流回,不计泵内阻力,是否可过同样流量。
(用数字比
较)
注:
标准弯头的局部阻力系数ξ=0.75,当地大气压强为760mmHg,高位槽水面维持不变。
如图所示,水从槽底部沿内径为100mm的管子流出,槽中水位稳定。
阀门关闭时测得
R=50cm,h=1.8m。
求:
⑴阀门全开时的流量
⑵阀门全开时B处的表压(阀全开时le/d=15,入管口及出管口的阻力系数分别为0.5
及1.0,设摩擦系数λ=0.018)
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,压力表
为80m,管路摩擦系数λ=0.025,管子内径为0.05m,水的密度ρ=1000kg/m,泵的效率为
0.8,输水量为10m/h,求:
⑴泵轴功率N轴=?
⑵压力表的读数为多少kgf/cm
某液体密度800kg/m,粘度73cP,在连接两容器间的光滑管中流动,管径300mm,总
长为50m(包括局部当量长度),两容器液面差为3.2m(如图示)。
求:
⑴管内流量为多少?
⑵若在连接管口装一阀门,调节此阀的开度使流量减为原来的一半,阀的局部阻力系
数是多少?
按该管折算的当量长度又是多少?
层流:
λ=64/Re;湍流λ=0.3164/Re
用泵向压力容器输水,已知:
管内径d=0.1m,粗糙度ε=10m,管路总长(包括有局部
阻力的当量长度)l=120m,水的物性:
ρ=1000kg/m,μ=10N·s/m,容器内压力
p=10N/m(表),外加能量W=2981J/kg,摩擦系数计算式
1/(λ)=-2log[ε/3.7d+2.51/Re(λ)]
试求:
⑴总阻力损失Σhf=?
J/kg
⑵管内流速u=?
m/s
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Σ(l+le)=50m,摩
擦系数可取λ=0.03,泵的性能曲线,在流量为6m/h至15m/h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/h,问:
⑴如要求流量为10m/h,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?
⑵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)
说明毕托管的工作原理。
并求出流体在园形管中作层流流动时,在垂直于流速的截面
上,相当于流体平均速度的点的位置。
油品在φ120×6mm的管内流动,在管截面上的速度分布可以表达为:
u=20y-200y式
中y--截面上任一点至管壁的径向距离,m;u--该点上的流速,m/s。
试求:
⑴管中心和管半径中点处的流速;⑵管壁处的剪应力。
油的粘度为0.05Pa·s
利用虹吸管将池A中的溶液引出。
虹吸管出口B与A中液面垂直高度h=2m。
操作条件下,
溶液的饱和蒸汽压P=1.23×10N/m。
试计算虹吸管顶部C的最大允许高度H为若干m。
计算时可忽略管路系统的流动阻力。
溶液的密度ρ=1000kg/m,当地大气压为760mmHg。
水在图示的不等径园管内作稳定流动,各段管路截面的相对大小为s/s=s/s=
√2,各段间的阻力损失分别为:
Σhf=0.5u/2g,Σhg=0.5×u/2g,
试求各测压管液位高度h的相对大小。
光滑球形颗粒在流体中沉降时,颗粒受到的阻力F与粒径dp,颗粒与流体主体的相
对速度u以及流体密度ρ、粘度μ有关,试用因次分析法导出有关的准数。
如图所示为测得直管段ab(相距l)的能量损失ΣhfJ/kg,采用倒U形压差计,压差
计液面上方充以压缩空气。
试推导用R表示的hf计算式。
(管内水的密度以ρ表示)
水在光滑的圆管中流动,测得直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间的关系为图示中的直
线,试用经验方程式表示之。
一测量管道阻力的装置,如图所示。
已知D=2D,ρ水银=13600kg/m,u=1m/s。
试计算阻力损失hfJ/kg。
用往复泵将某粘稠液体从敞口贮槽B送至密闭容器A内,用旁路调节流量。
主管路上装有孔
板流量计C,其流程如本题附图所示。
主管直径为φ66×3mm,OA管段长度为80cm(包括所有
局部阻力当量长度);旁管直径为φ38×3mm,操作流量下孔流系数Co为0.63。
被输送液体
粘度为100cp,密度为1100kg/m;U形管中指示液的密度为13600kg/m,其读数为0.3m;
A槽内液面上方压强表读数为0.5kgf/cm。
已知主管和支管中流型相同。
试求:
⑴支管内的液体流量,m/h;(15分)
⑵泵的轴功率,kw(泵的总效率为85%)。
(5分)
计算时可忽略从贮槽液面至O点之间主管段的压头损失。
摩擦系数可按下式计算:
滞流λ=64/Re;湍流λ=0.3164/Re
孔板孔径do=30mm,支管段总长度为50m(含所有局部阻力当量长度)
如图所示,用泵将水由低位槽打到高位槽(均敞口,且液面保持不变)。
已知两槽液面
距离为20m,管路全部阻力损失为5m水柱,泵出口管路内径为50mm,其上装有U管压强计,
AB长为6m,压强计读数,R为40mmHg,R'为1200mmHg,H为1mHO。
设摩擦系数为0.02。
求:
⑴泵所需的外加功(J/kg)
⑵管路流速(m/s)
⑶A截面压强(kg/cm)
如图所示,水通过倾斜变径管段(A-B),DA=100mm,DB=240mm,水流量为2m/min,在
截面A与B处接一U形水银压差计,其读数R=20mm,A、B两点间的垂直距离为h=0.3m试求:
⑴A、B两点的压差等于多少Pa?
⑵A、B管段阻力损失为多少mmHg?
⑶若管路水平放置,而流量不变,U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化?
有一串联水平管路已知l=100m,l=50m,l=40m,d=100mm,d=50mm,d=40mm
(皆指内径)。
现有20℃的水沿管路作湍流流动,若允许产生的最大压强降为6mHO,试求
水的最大流量,m/h。
(管路局部阻力可不计。
水在20℃时物性:
ρ=1000kg/m,
μ=0.001Pa·S,摩擦系数λ=0.3164/Re。
)
用离心泵将原油从油库沿管内径为0.15m、长2公里(包括局部阻力的当量长度)的水平
管送往炼油厂。
输油量为40m/h。
油泵的总效率为0.65,求泵的轴功率。
某天,该油泵突然发生故障,于是开动一台备用泵,其压头仅为原来泵的80%,问此
泵能输送原油多少m/h。
输送条件下,原油的密度为890kg/m,粘度为0.4Pas。
设油库和炼油贮罐均为常压。
如图S?
B57离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为2.5at的塔内,管径为φ108×
4mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度)。
已知:
水的流量为56.5m/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:
⑴水在管内流动时的流动形态;
⑵管路所需要的压头和功率;
⑶在泵的性能曲线图上标明其工作点,写出泵实际工作时的压头;并求出由于流量调节而
额外损失在阀门上的压头。
一敞口高位水槽A中水流经一喉径为14mm的文丘里管,将浓碱液槽B中的碱液(密度为
1400kg/m)抽吸入管内混合成稀碱液送入C槽,各部分标高如附图所示;输水管规格为
φ57×3mm,自A至文丘里喉部M处管路总长(包括所有局部阻力损失的当量长度在内)为
20m,摩擦系数可取0.025。
⑴当水流量为8m/h时,试计算文丘里喉部M处的真空度为多少mmHg;
⑵判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内(说明判断依据)。
如果能被吸入,吸入量的大小
与哪些因素有关?
如附图所示,水槽中水位恒定。
水可从BC、BD管中同时流出。
AB段为φ45×2.5mm、
长为60m(忽略AB间局部阻力)的钢管,BC段管长为6m,阀门全开时,该段局部阻力总和的
当量长度为9m;BD段管长为9m,当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长度为15m,BC、BD
两管段均为Φ30×2.5mm。
试求:
⑴当D处阀门关闭而C处阀门全开时的流量m/h?
⑵当C、D两处阀门均全开时各自的流量及总流量m/h?
管内摩擦系数均可取0.03,水的密度ρ=1000kg/m,其它参数见图。
如图示常温水由高位槽以1.5m/s流速流向低位槽,管路中装有孔板流量计和一个截止
阀,已知管道为φ57×3.5mm的钢管,直管与局部阻力的当量长度(不包括截止阀)总和为
60m,截止阀在某一开度时的局部阻力系数ζ为7.5。
设系统为稳定湍流,管路摩擦系数λ为
0.026。
求:
⑴管路中的质量流量及两槽液面的位差△Z;
⑵阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数R。
若将阀门关小,使流速减为原来的0.8倍,设系统仍为稳定湍流,λ近似不变。
问:
⑶孔板流量计的读数R变为原来的多少倍?
截止阀的阻力系数ζ变为多少?
⑷阀门前的压强Pa如何变化?
为什么?
如图示,水以1m/s的流速稳定流过内径为0.025m,长为2m(AB段)的光滑管。
A、B两端
接一U形液柱压差计,B端接一压强计,指示液密度均为1590kg/m。
已知水的粘度为1cP,管
路摩擦系数可以下式计算:
λ=0.3164/Re(当2.5×10 求: ⑴管路AB段的阻力 ⑵压差计读数R及B点的压强(R=0.2m) 当A、B两截面的压强均升高到原来的1.4倍时,问: ⑶流量变为多少? ⑷R变为多少? 如图示,用泵将20℃的水从水池送到某一容器A,输送量为56m/h,容器A内液面高于水 池面24m,管路均为φ114×4mm钢管,摩擦系数λ=0.024,吸入管路总长L=22.5m,排出 管路总长L=62.5m(均包括局部阻力的当量长度在内),容器A内压力为1700mmHO(表压), 试求泵的有效功率Ne为多少Kw? 若泵安装位置离池面1m已定,现库存有几台口径为φ106mm的离心泵,扬程为16m,流量为 15.5l/s,效率为0.8,允许吸上真空度H=3m,试问: 此泵可以用否? 如何使用? 正常运转 (流量为56m/h)单泵的轴功率N为多少Kw? 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φ57×3.5mm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,水的粘度为1cp,摩擦系数近 似为λ=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: ⑴水通过泵所获得的外加能量为多少? ⑵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为多少? ⑶孔板流量计的U形管中指示液读数R为多少? 如下图所示的输水系统,用泵将水池中的水输送到敞口高位槽,管道直径均为φ83× 3.5mm,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表,真空表安装位置离贮水池的水面高 度为4.8m,压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。 当输水量为36m/h时,进水管道的 全部阻力损失为1.96J/kg,出水管道的全部阻力损失为4.9J/kg,压力表的读数为 2.5kgf/cm,泵的效率为70%,试求: ⑴两液面的高度差H为多少m?
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- 化工 原理 算题