设备选型习题及解答

第一章第一章 1-11-1用泵将敞口贮液池中用泵将敞口贮液池中 2020℃的水经由批℃的水经由批 φ108mm×4mmφ108mm×4mm的钢管送至塔顶，塔内表压力为的钢管送至塔顶，塔内表压力为 6.866×6.866× 10103 3PaPa。管。管 子总长为子总长为 80m80m ，，其中泵的吸入段管长为其中泵的吸入段管长为 10m10m ，，装有一个吸滤筐和底阀，装有一个吸滤筐和底阀，还有一个还有一个 9090o o弯头。弯头。泵的排出管路中装泵的排出管路中装 有一个闸阀和两个有一个闸阀和两个 9090o o弯头，喷嘴阻力为弯头，喷嘴阻力为 9.810×9.810× 10103 3PaPa。当管路中的体积流量为。当管路中的体积流量为 50m50m 3 3／ ／h h 时，试求泵的有效功时，试求泵的有效功 率及轴功率。设泵的效率＝率及轴功率。设泵的效率＝0.650.65 。。 解：以地面为基准面，在水池面解：以地面为基准面，在水池面 1-11-1‘‘与喷嘴处与喷嘴处 2-22-2截面间列实际流体流动的机械能衡算式：截面间列实际流体流动的机械能衡算式： 22Pu 1 Pu 212Z 1 H e Z 2 h f g2 gg2 g 因因 Z Z 1 1=-2m =-2m ，，Z Z 2 2=24m =24m ，，P P 1 1=0 =0，，P P 2 2=6.866× =6.866× 10103 3PaPa，，u u1 1=0=0，， 50 u 2 1 .768 m/s 36000 .12 4 并查得并查得 2020℃水的密度℃水的密度ρρ=998.2kg/m=998.2kg/m3 3，代入上式并整理，，代入上式并整理， 可将机械能衡算式简化为可将机械能衡算式简化为 He = 26.859+He = 26.859+ ∑∑h hf f 现求管路中的总压头损失∑现求管路中的总压头损失∑h hf f。。 直管总长直管总长l l= 80m= 80m 3 3 个个 9090°弯头°弯头l l e e = 3 = 3 ××40d = (340d = (3 ××4040××0.1)m =12m0.1)m =12m 1 1 个闸阀个闸阀l l e e = 1 = 1 ××15d = (115d = (1 ××1515××0.1)m =1.5m0.1)m =1.5m 吸滤筐和底阀吸滤筐和底阀ζζ= 7= 7 水池中水进入管路时，突然缩小水池中水进入管路时，突然缩小ζζ= 0.5= 0.5 喷嘴阻力喷嘴阻力ΔΔp pc c=9.810=9.810××10103 3PaPa 故故 2u 2 ll e h f 2 gd 28013 .51 .768 7 .5 0 .129 .81 P c g 9 .81010 3 998.29 .81 求摩擦系数求摩擦系数λλ 查得查得 2020℃水的粘度℃水的粘度μμ=1.005 Pa=1.005 Pa ··s s R e du 2 0 .11 .768998.2 1 .75610 5 31 .00510 按使用数年后的无缝钢管计，按使用数年后的无缝钢管计， εε=0.19=0.19，， 相对粗糙度相对粗糙度 代入上式得代入上式得 d 0 .19 查图得查图得λλ=0.0246=0.0246，，0 .0019，， 100 28013. 51. 768 h0. 02467. 51. 002m f m5. 861 0. 129. 81 H e = (26.859+5.861)m = 32.720m 泵的有效功率 Pe 和轴功率 P 分别为 P e W e QgH e 50998 .2 9.8132 .72(W)4.45 KW4450 3600 P = P e/0.65 = 6.85kW 1 / 7 第二章第二章 2-12-1已知含尘气体中尘粒的密度已知含尘气体中尘粒的密度 s=2300kg/m =2300kg/m3 3，气体的温度为，气体的温度为 377K377K ，粘度为，粘度为 0.036cP0.036cP ，流量为，流量为 1000m1000m 3 3/h /h，， 密度为密度为 0. 46kg/m3 。采用标准型旋风分离器分离尘粒，取。采用标准型旋风分离器分离尘粒，取D=400mmD=400mm，试计算临界颗粒直径，试计算临界颗粒直径 d c 和压和压 强降强降 P 解：解： （（1 1）求）求d c 按以下公式计算：按以下公式计算：d c 9B N s u i 5 已知：已知： 0.0360.0013.610Ns /m 2 ，， BD/ 40 .4 / 40 .1m ，， N=5N=5h=D/2h=D/2 u i V s /hBV s /( D /2)( D /4)8V s /D28 1000 /36000. 4213. 9m /s d P c 93.610 50.1 810 6m8m 3.145230013 .9 （（2 2）求压强降）求压强降 8 .0 ，所以：，所以： 0 .4613 .92 8 .0355 .5 N/m 2(36 .2 m m H 2 O ) 2 第三章第三章 u i 2 2 3-13-1有一板框压滤机，在表压有一板框压滤机，在表压1.5atm1.5atm下以恒压操作方式过滤某一种悬浮液，下以恒压操作方式过滤某一种悬浮液，2h2h 后，得滤液后，得滤液40m40m 3 3过滤介质的 过滤介质的 阻力不计。试计算：阻力不计。试计算： （（1 1）若其他情况不变，过滤面积加倍，可得多少滤液；）若其他情况不变，过滤面积加倍，可得多少滤液； （（2 2）若表压加倍，而滤饼是可压缩的，其压缩性指数为）若表压加倍，而滤饼是可压缩的，其压缩性指数为 s=0.25s=0.25 ，，2h2h 后可得滤液多少？后可得滤液多少？ （（3 3）若其他情况不变，但将操作时间缩短）若其他情况不变，但将操作时间缩短 1h1h，所得滤液为多少？，所得滤液为多少？ （（4 4）若在原表压下过滤）若在原表压下过滤 2h2h 后，用后，用 5m5m 3 3的水洗涤滤饼，需多长洗涤时间？ 的水洗涤滤饼，需多长洗涤时间？ 解：解： （（1 1）过滤面积加倍）过滤面积加倍 因恒压操作，过滤介质阻力不计，直接应用下式：因恒压操作，过滤介质阻力不计，直接应用下式： V 2KA2 （（ ( VV e )2KA 2( e )） ） 所以，滤液量加倍，即所以，滤液量加倍，即 80m80m 3 3 (2)(2) 表压加倍表压加倍 对可压缩滤饼，用下式计算：对可压缩滤饼，用下式计算： 21 s2V2k PA V 2 2P 1 0. 2521s()21. 68 2V 1 P 1 23VV1. 6852m 因此，因此，2h2h 后的滤液后的滤液 21 2 / 7 （（3 3）） 操作时间缩短操作时间缩短 1h1h，则：，则： V 2 22kA2P1s 22 1 221sV 1 2kAP 1 2 所以，所以，V 2 3V0.528 .3m 1 （（4 4）求洗涤时间）求洗涤时间 采用横穿流法洗涤，用下式计算：采用横穿流法洗涤，用下式计算： dV1 KA 2V40 ) w 2 .5 m 3/h( d42V882