第二章习题(化工基础)

第二章习题
1）某盛有液体的圆筒容器，容器轴心线为铅垂向，液面水平，如附图中虚线所示。

当容器以等角速度ω绕容器轴线旋转，液面呈曲面状。

试证明：
①液面为旋转抛物面。

②。

③液相内某一点（r，z）的压强。

式中ρ为液体密度。

2）直径0.2m、高0.4m的空心圆桶内盛满水，圆筒定该中心处开有小孔通大气，液面与顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以800rpm转速绕容器轴心线回旋，问：圆筒壁内侧最高点与最低点的液体压强各为多少？
的流程如附图所示。

已知：塔顶压强为0.45at 3）以碱液吸收混合器中的CO
2
（表压），碱液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m，碱液流量为10m3/h，输液管规格是φ57×3.5mm，管长共45m（包括局部阻力的当量管长），碱液密度，粘度，管壁粗糙度。

试求：①输送每千克质量碱液所需轴功，J/kg。

②输送碱液所需有效功率，W。

4）在离心泵性能测定试验中，以20℃清水为工质，对某泵测得下列一套数据：泵出口处压强为1.2at（表压），泵汲入口处真空度为220mmHg，以孔板流量计及U形压差计测流量，孔板的孔径为35mm，采用汞为指示液，压差计读数
，孔流系数，测得轴功率为1.92kW，已知泵的进、出口截面间的垂直高度差为0.2m。

求泵的效率η。

5）IS65-40-200型离心泵在时的“扬程～流量”数据如下：
用该泵将低位槽的水输至高位槽。

输水管终端高于高位槽水面。

已知低位槽水面与输水管终端的垂直高度差为4.0m，管长80m（包括局部阻力的当量管长），输水管内径40mm，摩擦系数。

试用作图法求工作点流量。

6）IS65-40-200型离心泵在时的“扬程～流量”曲线可近似用如下数学式表达：，式中H
为扬程，m，V为流量，m3/h。

e
试按第5题的条件用计算法算出工作点的流量。

7）某离心泵在时的“扬程～流量”关系可用
表示，式中H
e
为扬程，m，V为流量，m3/h。

现欲用此型泵输水。

已知低位槽水面和输水管终端出水口皆通大气，二者垂直高度差为8.0m，管长50m（包括局部阻力的当量管长），管内径为40mm，摩擦系数。

要求水流量15 m3/h。

试问：若采用单泵、二泵并连和二泵串联，何种方案能满足要求？略去出口动能。

8）有两台相同的离心泵，单泵性能为，m，式中V的单位是m3/s。

当两泵并联操作，可将6.5 l/s的水从低位槽输至高位槽。

两槽皆敞口，两槽水面垂直位差13m。

输水管终端淹没于高位水槽水中。

问：若二泵改为串联操作，水的流量为多少？
9）承第5题，若泵的转速下降8%，试用作图法画出新的特性曲线，并设管路特性曲线不变，求出转速下降时的工作点流量。

10）用离心泵输送水，已知所用泵的特性曲线方程为：。

当阀全开时的管路特性曲线方程：（两式中H
e 、H
e
’—m，V—
m3/h）。

问：①要求流量12m3/h，此泵能否使用？②若靠关小阀的方法满足上述流量要求，求出因关小阀而消耗的轴功率。

已知该流量时泵的效率为0.65。

11）用离心泵输水。

在时的特性为，阀全开
时管路特性为（两式中H
e 、H
e
’—m，V—m3/h）。

试求：①泵的
最大输水量；②要求输水量为最大输水量的85%，且采用调速方法，泵的转速为多少？
12）用泵将水从低位槽打进高位槽。

两槽皆敞口，液位差55m。

管内径158mm。

当阀全开时，管长与各局部阻力当量长度之和为1000m。

摩擦系数0.031。

泵的
性能可用表示（H
e
—m，V—m3/h）。

试问：①要求流量为110 m3/h，选用此泵是否合适？②若采用上述泵，转速不变，但以切割叶轮方法满足110 m3/h流量要求，以D、D’分别表示叶轮切割前后的外径，问D’/D为多少？
13）某离心泵输水流程如附图所示。

泵的特性曲线为（H
e —m，V—m3/h）。

图示的p为1kgf/cm2（表）。

流量为12L/s时管内水流已进入
阻力平方区。

若用此泵改输的碱液，阀开启度、管路、液位差及p值不变，求碱液流量和离心泵的有效功率。

14）某离心泵输水，其转速为，已知在本题涉及的范围内泵的特性曲线可用方程来表示。

泵出口阀全开时管路特性曲线方程为：
（两式中H
e 、H
e
’—m，V—m3/h）。

①求泵的最大输水量。

②当
要求水量为最大输水量的85%时，若采用库存的另一台基本型号与上述泵相同，但叶轮经切削5%的泵，需如何调整转速才能满足此流量要求？
15）某离心泵输水流程如图示。

水池敞口，高位槽内压力为0.3at（表）。

该泵的特性曲线方程为（H
e
—m，V—m3/h）。

在泵出口阀全开时测得流量为30 m3/h。

现拟改输碱液，其密度为1200kg/m3，管线、高位槽压力等都不变，现因该泵出现故障，换一台与该泵转速及基本型号相同但叶轮切削5%的离心泵进行操作，问阀全开时流量为多少？
16）以IS100-80-160型离心泵在海拔1500m高原使用。

当地气压为8.6mH
2
O。

以此泵将敞口池的水输入某设备，已知水温15℃。

有管路情况及泵的性能曲线可确定工作点流量为60 m3/h，查得允许汽蚀余量。

已算得汲入管阻
力为2.3mH
2
O。

问：最大几何安装高度是多少？
17）在第16题所述地点以100KY100-250型单汲二级离心泵输水，水温15℃，从敞口水池将水输入某容器。

可确定工作点流量为100m3/h，查得允许汲上真空
高度。

汲水管内径为100mm，汲水管阻力为5.4mH
2
O。

问：最大几何安装高度是多少？
18）大气状态是10℃、750mmHg（绝压）。

现空气直接从大气吸入风机，然后经内径为800mm的风管输入某容器。

已知风管长130m，所有管件的当量管长为80m，管壁粗糙度，空气输送量为2×104m3/h（按外界大气条件计）。

该容器内静压强为1.0×104Pa（表压）。

库存一台9-26型No.8离心式风机，，当流量为21982 m3/h，，其出风口截面为0.392×0.256m2。

问：该风机能否适用？
19）以离心式风机输送空气，由常压处通过管道水平送至另一常压处。

流量6250kg/h。

管长1100m（包括局部阻力），管内径0.40m，摩擦系数0.0268。

外界气压1kgf/cm2，大气温度20℃。

若置风机于管道出口端，试求风机的全风压。

[提示：1.风管两端压力变化时，可视为恒密度气体，其值按
平均压力计算。

2.为简化计算，进风端管内气体压力视为外界气压。

3.管道两端压差<104Pa]
20）以离心泵、往复泵各一台并联操作输水。

两泵“合成的”性能曲线方程为：，V指总流量。

阀全开时管路特性曲线方程为：
，（两式中：H
e 、H
e
’—mH
2
O，V—L/s）。

现停开往复泵，仅离心
泵操作，阀全开时流量为53.8L/s。

试求管路特性曲线方程中的K值。