第二章.流体输送设备一章习题及答案(2)

三、计算题

1、如图2-1用离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为2.5atm的塔内，管径为φ108×4mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知： 水的流量为56.5m3·h-1，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg·m-3，管路摩擦系数可取为0.024，计算并回答：

(1)水在管内流动时的流动形态；(2) 管路所需要的压头和功率；

图2-1

解：已知：d = 108-2×4 = 100mm = 0.1m

l+Σle =100m qv = 56.5m3/h? A=(π/4)d2 = 3.14×(1/4)×0.12 = 0.785×10-2 m?

∴u = q/A = 56.5/(3600×0.785×10-2) = 2m/s?

μ = 1cp = 10-3 Pa·S ρ=1000 kg.m-3, λ = 0.024

⑴ ∵ Re = duρ/μ=0.1×2×1000/10-3 = 2×105 > 4000

∴水在管内流动呈湍流

⑵ 以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程：

Z1 +(u12/2g)+(p1/ρg)+H

=Z2+(u22/2g)+(p2/ρg)+ΣHf

∵Z1=0, u1=0, p = 0 (表压), Z2=18m, u2=0

p2/ρg=2.5×9.81×104/(1000×9.81)=25m

ΣHf =λ[(l+Σle )/d](u2/2g)

=0.024×(100/0.1)×[22/(2×9.81)] = 4.9m

∴H = 18+25+4.9 = 47.9m

Ne = Hqvρg = 47.9×1000×9.81×56.5/3600 = 7.4kw

2、拟用泵将碱液由敞口碱液槽大入位差为10m高的塔中，塔顶压强（表压）为0.06 Mpa.全部输送管均为 57mm 3.5mm 无

3缝钢管。管长50m （包括局部阻力的当量长度）。碱液的密度 = 1200kg/m，粘度为 = 2mPa·s。管路粗糙度为 0.3mm。

试求：

（1）流动处于阻力平方区时的管路特性曲线；

3（2）流量为30 m/h 时的 He 和Pe。

解：

（1）在阻力平方区， = f（ /d）

/d = 0.006，查图得： = 0.033

管路特性方程： P(表)8 l2H H q gg 2d5

0.06 1068 0.033 502 10 q1200 9.819.81 3.142 0.052

25 15 4.4 10 q 3023H 15 4.4 105q2 15 4.4 105 () 45.6J/N（2）qv = 30 m/h 时, 3600

30P Hq g 45.6 1200 9.81 4.5 103W 3600

3、采用IS80-65-125水泵从一敞口水槽输送60℃热水。最后槽内液面将降到泵人口以下2.4m。已知该泵在额定流量60m3/h下的(NPSH)r为3.98m，60℃水的饱和蒸汽压Pv为19.92kpa、ρ为983.2kg/m3，泵吸入管路的阻力损失为3.0m，问该泵能否正常工作。

解：

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