习题课(计算题)x1.doc

一、计算题(20分)
如附图所示的输水管路系统,用泵将低位槽中的水输送到高位槽,两槽均敞口,总管路长度为120m(包括所有局部阻力的当量长度)。现利用U型管压差计测得管路中A、。已知管子的规格为F89´,A、B间管长为60m(包括两点间的全部局部阻力的当量长度)。设输送条件下水的密度为1000kg/m3,•s,摩擦系数λ=,其他尺寸见附图。
试求:(1)管路中水的流量;(2)离心泵的有效功率。
解:(1)(10分)在A、B两点间列柏努利方程:
(3分)
因为ZB-ZA=,uA=uB,pA-pB=,所以
J/kg (2分)
又因为
(3分)
所以
m/s (1分)
所以
m3/s= m3/h (1分)
(2)(10分):以低位槽液面为截面1-1’,以高位槽液面为截面2-2’,在两截面间列柏努利方程:
(4分)
其中,z2-z1=,u1=u2=0,p1=p2,而管路阻力为
J/kg (2分)
所以
J/kg (2分)
W= (2分)
二、计算题(20分)
用离心泵将水从敞口储槽送至水洗塔的顶部,槽内水位维持恒定,各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为φ76×。在操作条件下,×103 Pa;水流经吸入管与排出管(不包括喷头)的能量损失可分别按Σhf1=2u2与Σhf2=10u2计算。由于管径不变,故式中u为吸入或排出管的流速m/s。×103 Pa(表压)。求泵的有效功率。(水的密度取为1000 kg/m3)
解:(1)水在管内的流速与流量
设储槽水面为上游截面1-1',真空表连接处为下游截面2-2',并以截面1-1'为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。
(4分)
式中 Z1 = 0,Z2 = m,p1 = 0(表压),p2 = -×103 Pa(表压), u1 ≈0,Σhf1=2u2
将上列数值代入柏努利方程式,解得水在管内的流速u2
m/s (3分)
水的质量流量 kg/s (3分)
(2)泵的有效功率
设储槽水面为上游截面1-1',排水管与喷头连接处为下游截面2-2',仍以截面1-1'为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。
式中 Z1 = 0,Z2 = 14 m,u1 ≈0,u2 = 2 m/s,p1 = 0(表压)
p2 =×103 Pa(表压), (4分)
将上列数值代入柏努利方程式,解得
J/kg (3分)
泵的有效功率 Ne = we·ms = × = 2260 W (3分)
三、(20分)用离心泵将密度为880kg/m3的苯从贮罐输送到高位槽,流量为18m3/h,高位槽液面比贮罐内液面高12m,两液面上方均为大气压,管路的出口在液面之下。泵吸入管用F89mm´4mm的无缝钢管,直管长度为15m,管路上有一个底阀,le=,一个标准弯头,le=,摩擦系数l=;泵排出管用F57mm´,直管长度为50m,管路装有一个全开的截止阀,le=17m,一个标准弯头,le=,l=。计算(1)吸入管路的阻力损失;(2)排出管路的阻力损失;(3)所需泵的轴功率,设泵的效率为70%。
(1)吸入管路内的平均流速
(2分)
阻力损失
(3分)
(2)排出管路内的平均流速
(2分)
阻力损失
(3分)
(3)在贮罐液面和高位槽液面之间列柏努利方程,得
(5分)
苯的质量流量
所需泵的轴功率
(5分)
四、计算题(15分)
用离心泵将20℃的水从敞口贮槽送至表压强为150kPa的密闭容器,贮槽和容器的水位恒定。各部分相对位置如右图所示。管道均为φ108×4mm的无缝钢管,泵吸入管长为20m,排出管长为100m(各管段均包括所有局部阻力的当量长度)。离心泵前后装有真空表和压力表,,,忽略两测压口间的阻力,,水的密度取为1000kg/m3。
试求:(1)管路中水的流量(m3/h);(2)压强表的读数(kPa,表压);(3)泵的有效功率(kW)。
解:(5分)(1)以敞开贮槽水面为截面0,以泵入口真空表所在水平面为截面1,在0-1截面间列伯努利方程:
(2分)
其中,Z1-Z0=3m,u0=0,u1=u,P0=0kPa(表压),P1=-(表压),,=1000kg/m3。(2分)
将以上数据代入