流体输送-计算题.doc

流体输送-计算题
1、某车间丙烯精馏塔的回流系统如附图所示，塔内操作压强为1304kPa（表压），丙烯贮槽内液面上方的压强为2011kPa（表压），塔内丙烯出口管距贮槽的高度差为30m，管内径为145mm，送液量为40t/h。丙烯的密度为600kg/m3，设管路全部能量损失为150J/kg。问：将丙烯从贮槽送到塔内是否需要用泵？计算后简要说明。
1、 解：（1）取贮槽液面为1-1′截面，且定为基准水平面，取塔内丙烯出口管的管口为2-2′截面，如图所示。 （1分）
（2）在两截面间列出柏努利方程：
（2分）
∵z1=0，z2=30m，u1≈0，u2可求出，p1=2011kPa（表），ρ=600kg/m3，p2=1304kPa（表），=150J/kg （1分）
（3）求u2及we
（1分）
（2分）
（1分）
（4）说明：We的涵义是外加功，计算结果为负值，说明系统不需要用泵，而依靠贮槽与塔两个设备的压强差即可满足输送丙烯的要求。 （2分）

2、从设备排出的废气在放空前通过一个洗涤塔，以除去其中的有害物质，流程如附图所示。气体流量为3600m3/h，废气的物理性质与50℃的空气相近（密度1.093kg/m3，黏度1.96×10-5pa·s），在鼓风机吸入管路上装有U型压差计，指示液为水，其读数为60mm。输气管与放空管的内径为250mm，管子的摩擦系数λ为0.018，管长与管件、阀门的当量长度之和为55m（不包括进、出塔及管出口阻力），放空口与鼓风机进口管水平面的垂直距离为15m，估计气体通过洗涤塔填料层的压力降为2.45kPa。大气压为101.3kPa。试求鼓风机的有效功率。
2、解：以吸入管测压处为1-1′面，洗涤塔管出口内侧为2-2′面，列伯努利方程 （1分）
（2分）
简化：
其中： （2分
（1分
∵； （1分
（2分

（1分）
（2分）
（1分）
（1分）

计算题3附图
3、如图所示用离心泵将料液从原料槽输送进塔。塔内表压50kPa，原料槽内表压10kPa。塔内液体出口比原料槽内液面高ΔZ=8m。管路总长共20m(包括局部阻力当量长度)，管内径50mm，摩擦系数0.02。料液密度800kg/m3。泵的特性曲线方程：He=20-1.12×105qV2 (He--m，qV --m3/s)，求：(1)管道内流量，m3/h；(2)泵的有效功率，W。
3、解:（1）管路特性：
5分 泵的特性：

解得 3分
则 3分
（2） 4分

4、某离心泵送水量为50m3/h，泵进口管径为f114´4mm的钢管，进口管路的全部能量损失为0.8mH2O，泵入口处的真空表读数为400mmHg，当地大气压为760mmHg，水的密度为1000kg/m3。试求泵入口管中心线高于贮槽液面多少m？
4、解： 3分
4分
3分

5、一逐渐扩大管段如图，输送密度为1000kg/m3的液体，已知dA=100 mm，dB=200 mm，U形管压差计内的指示液密度为1630 kg/m3，R=200 mm，从A到B的压头损失为0.5 m。求管内液体的流量m3/h。
5、

6、用内径100mm的钢管从江中取水，送入蓄水池。池中水面高出江面20m，管路的长度（包括管件的当量长度）为60m。水在管内的流速为1.5m/s。今仓库里有下列四种规格的离心泵，试从中选一台合用的泵。（已知管路的摩擦系数为0.028）
泵
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
流量 Q m3/s
0.017
0.016
0.015
0.012
扬程 H m
42
38
35
32
6、

7、泵送水量为50m3/h，泵进口管径为f114´4mm的钢管，进口管路的全部能量损失为0.8mH2O，泵入口处的真空表读数为400mmHg，当地大气压为760mmHg，水的密度为1000kg/m3。试求泵入口管中心线高于贮槽液面多少m？
7、解：已知 p1=0（表） p2=400mmHg（真）=-53320Pa（表） u1=0 Z1=0 Z2=h m åHf=0.8mH2O
（3分）
（3分）
（4分）

8、用一台离心泵将原油从贮槽A送到贮槽B中去。已知输送管路直径为f168´9mm，计算长度为100m（直管长度与所有管件当量长度之和）。B的液面比A液面高5m，输送油量为60000kg/h，油的密度为890kg/m3，粘度为181cP。A、B两贮槽均为敞口。试求：离心泵所需的有效功率为多少kW？
8、解：已知 pA=0（表） pB=0（表） uA=0 uB=0 ZA=0 ZB=5m
求管路阻力：
（1分）
（1分）
（2分）
（2分）
（1分）
（1分）
（2分）

9、敞口容器的侧壁装有内径为25mm的短管用以排水。水以4.5m3/h的流量连续加入容器内，以维持定态流动。设水流进侧壁短管的局部阻力系数ζc=0.5，流出的局部阻力系数=1。（右上图）求：若要使水流为定态过程，计算容器中水位高度（提示：当水流进容器的流量≥水从容器流出的流量时，则达到液面恒定，即为定态过程）。
9、解：（1）①在容器的恒定液面1-1′及侧壁短管出口外侧2-2′截面间列柏努利方程，以短管中心线为基准面。可得： （1分）
（2分）
②已知：p1=0（表压），p2=0（表压），u1≈0，We=0，z2=0，u2=0（短管出口外侧）
柏式可简化为： （1分）
（2）因放水管很短，可以忽略直管阻力，即：
（1分）
（3）当水流进容器的流量4.5m3/h≥水从容器中流出的流量时，容器的液面可达恒定。
（1分）
（4）由简化的柏努利方程式得：
得：z1=0.497m （1分）

R
题12 附图
1
2
10、甲烷在附图12所示的管路中流动。管子的规格分别为φ219×6mm和φ159×4.5mm，在操作条件下甲烷的平均密度为1.43 kg/m3，流量为1700m3/h。在截面1和截面2之间连接一U形压差计，指示液为水，若忽略两截面间的能量损失，问U形压差计的读数R为多少？
10、解： 在1, 2截面间列柏努力方程:

简化:
或:
其中:

又

题13 附图
11、如附图13所示，用泵将贮槽中的某油品以40m3/h的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定，且相差20m，输送管内径为100mm，管子总长为45m（包括所有局部阻力的当量长度）。已知油品的密度为890kg/m3，粘度为0.487Pa·s。若输送泵的效率为63.5%，求泵的轴功率kW。
11、解：

在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程:

简化:
而:

Ne
轴功率N=Ne/η=3.04/0.635=4.79kW

12、用泵将流量为2.5´104kg/h，密度为890kg/m3的溶液自反应器送到常压高位槽内。反应器液面压强为-0.02MPa（表）管路直径为f89´4mm，直管长度为72m，高位槽液面比反应器液面高25m。管路上装有一个全开的闸阀，一个1/2开的截止阀，3个90o的标准弯头。若泵的效率为63.5%，求泵的轴功率W。已知：
全开闸阀 z=0.17 1/2开截止阀 z=9.5
90o标准弯头 le=2.8m 若为湍流，管路摩擦系数取l=0.01544
12、解： （1分）
（3分）
以反应器液面为1-1′，高位槽液面为2-2′，以反应器液面为基准水平面，则Z1=0，u1=0，u2=0，p2（表）=0。
列伯努利方程式：
（6分）

13、在一f76´3mm的无缝钢管中输送压强为190kPa（绝对压强）、温度为60℃的CO2气体。已知CO2气体在标准状态下的体积流量为450m3/h。试求该CO2气体在管内的流速、质量流速、体积流量和质量流量？
13、解：操作状态下CO2气体的体积流量

流通面积 密度
平均流速 质量流速质量流量

14、用一油泵将密度为900 kg/m3，流量为25 m3/h的油从一常压贮槽A送至表压强为0.25MPa的设备中去。贮槽中液面比管路出口低12m，管路直径均为f108´4mm的钢管，直管长度为120m，管路摩擦系数λ为0.056。管路中装有一单向吸入底阀（z=4.5），2个90o的标准弯头（z=0.75），一个全开调节阀（z=6.4）。试求泵所消耗的有效功率。
14、解：d=108-2*4=100mm=0.1m
U=V/A=25/(0.785*0.1*0.1*3600)=0.885m/s

We=gz+p/p+hf=12*9.81+250/0.9+31.17=426.7J/kg
Ne=We*M=426.7*25*900/3600=2.667kw