陈敏恒《化工原理》第5版笔记和课后习题（含考研真题）详解

达聪 • 2022年4月12日 am9:43 • 2022考研, 升学考研, 经典教材

陈敏恒《化工原理》（第5版）笔记和课后习题（含考研真题）详解

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第2章流体输送机械

管路特性

2-1 如图2-2-1所示。拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为10m高的塔中。塔顶压强为0.06MPa（表压）。全部输送管均为ϕ57mm×3.5mm无缝钢管，管长50m（包括局部阻力的当量长度）。碱液的密度ρ＝1200kg/m³，黏度μ＝2mPa·s。管壁粗糙度为0.3mm。试求：（1）流动处于阻力平方区时的管路特性方程；（2）流量为30m³/h时的H_e和P_e。

图2-2-1

解：已知：Δz＝10m，p₂（表）＝0.06MPa，无缝钢管ϕ57×3.5mm，l＝50m，ρ＝1200kg/m³，μ＝2mPa·s，ε＝0.3mm。求：（1）管路方程；（2）q_V＝30m³/h时的H_e，P_e。

（1）因为在阻力平方区，故ε/d＝0.006，查图得λ＝0.033。

根据管路特性方程有

（2）q_V＝30m³/h时，有

P_e＝H_eq_Vρg＝45.4×30×1200×9.81/3600＝4.45×10³W

离心泵的特性

2-2 如图2-2-2所示，直径0.4m、高0.2m的空心圆筒内盛满水，圆筒以1000r/min绕中心轴旋转，筒顶部中心处开有一小孔与大气相通。试用欧拉平衡方程式求：（1）液体作用于顶盖上的压强分布（p与半径r的关系）；（2）筒圆周内壁上液体的势能及动能u²/（2g）比轴心处各增加了多少？

图2-2-2

解：已知：D＝0.4m，H＝0.2m，n＝1000r/min，ρ＝1000kg/m³。求：

（1）顶盖p＝f（r）；

（2）

（1）离心力场中静力学方程为

p＋ρgz－ρw²r²/2＝常数＝C

C＝p₀＋ρgz₀－ρw²r₀²/2

由小孔处条件知p₀（表）＝0，z₀＝0，r₀＝0，故

C＝0

p＝ρw²r²/2－ρgz

z＝z₀＝0，w＝2πn/60＝2000π/60

所以

（2）因为p＋ρgz－ρw²r²/2＝常数＝0，所以

内容来源

陈敏恒《化工原理》（第5版）笔记和课后答案

2-3 某离心泵在作性能试验时以恒定转速打水，当流量为71m³/h时，泵吸入口处真空表读数0.029MPa，泵压出口处压强计读数0.31MPa。两测压点的位差不计，泵进、出口的管径相同。测得此时泵的轴功率为10.4kW，试求泵的扬程及效率。

解：已知：q_V＝71m³/h，p₁（真）＝0.029MPa，p₂（表）＝0.31MPa，d₁＝d₂，Δz₁₂＝0，ρ＝1000kg/m³，P_轴＝10.4kW，求：H_e，η。

（1）由泵吸入端（1截面）至泵出口端（2截面）列机械能衡算式得

p₁/ρg＋z₁＋u₁²/2g＋H_e＝p₂/ρg＋z₂＋u₂²/2g

因为高度差不计，且d₁＝d₂，u₁＝u₂，故

带泵管路的流量及调节

2-4 如图2-2-3所示的输水管路，用离心泵将江水输送至常压高位槽。已知吸入管直径ϕ70×3mm，管长l_AB＝15m，压出管直径ϕ60×3mm，管长l_CD＝80m（管长均包括局部阻力的当量长度），摩擦系数λ均为0.03，ΔZ＝12m，离心泵特性曲线为H_e＝30－6×10⁵q_V²，式中H_e的单位为m；q_V的单位为m³/s。试求：（1）管路流量；（2）旱季江面下降3m时的管路流量。