发布时间 : 星期日 文章《化工原理I》计算题更新完毕开始阅读39910c3c2e3f5727a4e96212
H管?20?1.456?106Q2
两泵并联时：流量加倍，压头不变。Q并 = 2Q，H并 = H，所以合成特性曲线为
H并?Q并?1.1?1062265??50?1.1?10???50?Q?50?2.75?10Q并并 ?2?4??6
2
5
2
2∵ H并 = H管 ∴ 20 + 1.456×10 Q并 = 50 – 2.75×10 Q并 ∴ Q并 = 4.16×10（m/s）= 15.0（m/h）
两泵串联时：流量不变，压头加倍。Q串 = Q，H串 = 2H，所以合成特性曲线为
-3
3
3
H串2?50?1.1?106Q串 2H串 = 2（50 – 1.1×10 Q串）= 100 – 2.2×10 Q串
∵ H串 = H管 ∴ 20 + 1.456×106 Q串2 = 100 – 2.2×106 Q串2 ∴ Q串 = 4.68×10-3（m3/s）= 16.8（m3/h） 显然，Q串 > Q并 ，所以串联组合可获得较大的流量。
18． （18分）一敞口高位水槽A中水流经一喉径为14mm的文氏管，将浓碱液槽B中的碱液（密度为1400kg/m3）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至文氏管喉部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。 当水流量为8m3/h时，试计算文氏管喉部M处的真空度为多少mmHg； 判断槽B中的浓碱液能否被抽吸入文氏管内（说明判断依据）。如果能被吸入，吸入量的大小于与哪些因素有关？
2
主管道 u=Vs/A=(8/3600)/[0.785×0.051]=1.09 m/s
6
2
6
2
文氏管喉部M处 u2=Vs/A2=(8/3600)/[ 0.785×0.0142]=14.4 m/s 在高位槽水面与M处截面间列柏努利方程得：
P2/ρg=(Z1－Z2)－(u22/2g)－λ(l/d) (u2/2g)=8－14.42/2g－0.025（20/0.051）×（1.092/2g） ＝－3.16mH2O=232mmHg（真空度） h碱ρ碱＝h水ρ水
h水＝1.5×1400/1000＝2.1mH2O<3.16mH2O 故浓碱能被抽吸入管内。
在B槽水面与M处水平截面间列柏努利方程得： Pa/ρg=h’＋ (u’2/2g)＋P2/ρg＋hf吸
（Pa－P2）/（ρg）＝h’＋ (u’2/2g)＋hf吸
可见吸入量的大小不仅与M处的真空度、B槽液面与M处的位差有关，而且与吸入管路情况（管径、管长、粗糙度等）有关。
19． （18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，孔板系数为0.61。管路为φ57×
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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/m3，水的粘度为1cP。管子为光滑管。U形管中指示液均为水银，其密度为13600 kg/m3。当水的流量为6.86m3/h时，试确定： 水通过泵所获得的外加能量为多少？
在孔板前测压点A处安装的U形管压力计中指示液读数R1为多少？（忽略U形管压力计中水柱的影响）。 孔板流量计的U形管中指示液读数R2为多少？
解：（1） u?4V4?6.86??0.971（m/s） 22?d3.14?0.05?3600?0.05?0.971?1000?48550?31?10
Re?du??
??0.31640.3164??0.0213 0.250.25Re48550p1列贮水池1-1与高位槽2-2间的柏努利方程，以贮水池液面为基准
2u12p2u2gZ1???we?gZ2????hf1?2
?2?2
Z1 = 0 Z2 = 10m u1 = u2 = 0 p1 = p2
we?gZ2?l?u???d2500.9712?9.81?10?0.0213???148.3（J/kg） 20.0522（2）以A点为2′-2′截面，列贮水池1-1与截面2′-2′间的柏努利方程
?u2?2u12p2??gZ1???we?gZ2???hf1?2??2?2p1
p1 = 0（表压） u1 = 0 Z1 = 0 u2′= u Z2 = 9.2m p2′= pA
?l1?u2?????1???pA?we?gZ2?d???2pA
50?0.9712??148.3?9.81?9.2??1?0.0213??47.5353???0.05?2?（J/kg）
pA = 47.5353×1000 = 47535.3（Pa）（表压）
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R1?pA?pa47535.3??38.46（cm）
??0???g?13600?1000??9.81（3） V?C0A02?p??42?C0A02R2??0???g?2
A0??4d0?2?0.022?3.14?10?4（m）
2
?VR2???CA?00R2 = 40cm
??1000?6.86/3600???????2?????g?0.61?3.14?10?4?2??13600?1000??9.81
0?
20．（18分）如图所示的输水系统，输水量为36m3/h，输水管均为φ80×2mm的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为
0.2m水柱，压出管路的阻力损失为0.5m水柱，压出管路上压力表的读数为2.5kgf/cm2，试求： 水泵的升扬高度（水池和高位槽之间液面差）； 若水泵的效率η= 70%，水泵的轴功率（kW）； 水泵吸入管路上真空表的读数（mmHg）。 注：当地大气压为750mmHg。
0.2m 4.8m
解：（1）取各截面如图，1截面为基准面。列1截面与3截面间柏努利方程
pupuz1?1?1?He?z3?3?3??Hf1?3
?g2g?g2gp1 = pa u1≈0 z1 = 0
22u?4V4?36??2.2（m/s） u = u 22?d3.14??0.076??36003
z3 = 4.8 + 0.2 = 5（m）
p?p1u3He?z3?3???Hf1?3
?g2g2.5?9.81?1042.22He?5???0.2?30.45（m）
1000?9.812?9.81
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2列1截面与4截面间柏努利方程
pupuz1?1?1?He?z4?4?4??Hf1?4
?g2g?g2gp1 = p4 = pa u1= u4≈0
z4 = He – (ΣHf1-2 + ΣHf3-4) = 30.45 – (0.2 + 0.5) = 29.75(m)
∴ 升扬高度为29.5m。
22（2）Ne?VHe?g??36?30.45?9.81?1000?4.27（kW）
3600?0.7（3）列1截面与2截面间柏努利方程
pupuz1?1?1?z2?2?2??Hf1?2?g2g?g2g222
p1?p2u22.22?z2???Hf1?2?4.8??0.2?5.25（m）
?g2g2?9.81p1 – p2 = 386mmHg ∴ 真空表读数为386mmHg
21． （15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?104 N/m2，水槽的液面恒定，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317.7 J/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? 108 ? 4mm，水的密度为1000kg/m3，求输水量为多少m3/h？
2u12P2u2??we?gZ2????hf1?2 解： 由 gZ1??2?2
P1 Z1 = 0， P1 (表) = 0， u1 = 0
?hf1?2?lu??d2100u22?0.018???9u2 20.122229.807?104u22??9u2 ∴ 317.7 = 9.8?20 +
10002 9.5u = 23.63
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