三 计算题解题过程.doc

H=20m
H1=2m
1 (15分)在如图所示的输水系统中,已知
管路总长度(包括所有当量长度,下同)为
100m,其中压力表之后的管路长度为80m,
,,
水的密度为1000Kg/m3,,
输水量为15m3/h。求:
(1)整个管路的阻力损失,J/Kg;
(2)泵轴功率,Kw;
(3)压力表的读数,Pa。
解:(1)整个管路的阻力损失,J/kg;
由题意知,
则
(2)泵轴功率,kw;
在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,有:

其中, , u0= u1=0, p1= p0=0(表压), H0=0, H=20m
代入方程得:
又
故, η=80%,
2 (15分)如图所示,用泵将水从贮槽送至敞口高位槽,两槽液面均恒定不变,输送管路尺寸为f83×,泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表,,压力表安装位置离贮槽的水面高度H2为5m。当输水量为36m3/h时,,,×
105Pa,泵的效率为70%,水的密度r为1000kg/m3,试求:
(1)两槽液面的高度差H为多少?
(2)泵所需的实际功率为多少kW?
(3)真空表的读数为多少kgf/cm2?

解:(1)两槽液面的高度差H
在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,得:

其中, , u3=0, p3=0,
p2=×105Pa, H2=5m, u2=Vs/A=
代入上式得:
(2)泵所需的实际功率
在贮槽液面0-0´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,有:

其中, , u2= u3=0, p2= p3=0, H0=0, H=
代入方程求得: We=,
故, η=70%,
(3)真空表的读数
在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程,有:

其中, , H0=0, u0=0, p0=0, H1=, u
1=
代入上式得,
3 用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部,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Φ76mm×,在操作条件下,×103Pa;水流经吸入管与排出管(不包括喷头)的能量损失可分别按与计算,由于管径不变,故式中u为吸入或排出管的流速m/s。×103Pa(表压)。试求:(1)水在管内的流速u;(2)泵的有效功率;(3)已知泵的效率为60%,求操作条件下泵的轴功率。
4 (15分)如本题附图所示,用泵2将储槽1中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器3内,储槽内液面维持恒定,×103Pa。蒸发器上部的蒸发室内操作压强为200mmHg(真空度)。蒸发器进料口高于储槽内的液面15m,输送管道的直径为Φ68mm×4mm,送料量为20m3/h,溶液流经全部管道的能量损失为120J/kg,试求:(1)泵的出口管路中流体的流速;(2)泵的有效功率;(3)若泵的效率为65%,求泵的轴功率。
5(15分)一卧式列管冷凝器,钢质换热管长为6m,直径为φ25×2mm。冷却水在管内流过,并从17ºC被加热到37ºC。,温度为72ºC的烃饱和蒸汽在管外冷凝成同温度的液体,烃蒸汽的冷凝潜热为315KJ/Kg。已测得:蒸汽冷凝传热系数α0=800w/(m2·ºC),管内侧热阻为外侧热阻的40%,污垢热阻为管内侧热阻的70%。计算时可忽略管壁热阻及热损失。/(Kg·ºC)。试计算:(1)冷却水用量;(2)换热管的总根数。(传热面积以外表面为基准)。
解: (1)换热器每程提供的传热面积(外表面为基准),S1;
由题意知,,欲求S1,需先知道每程的管子数,每程的管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。
两流体交换的热量为:

又, ,
则
单管内水的流量为:
每程所需管子数为:
取每程管子数为20, 则每程所能提供的传热外表面积为:

(2) 换热管的总根数;
由所需的总传热面积可求取换热管的总根数。

由题给数据,

则任务所需的传热外表面积为:


换热管总根数为:
取
6(15分)有一换热器,管