注册化工工程师

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注册化工工程师考试化工原理与答案 

2012年化工工程师考试化工原理章节练习与答案汇总

4.(20分)如图所示，用离心泵将水从贮水池输送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面离贮水池的水面高度保持为10m，输送水量用孔板流量计测得。孔板安装在离高位槽水面0.8m处, 孔径为20mm，孔流系数为0.61。管路为φ57×3.5mm的钢管，直管长度和局部阻力当量长度之和(包括孔板局部阻力当量长度)为250m，其中贮水池至孔板前测压点A的直管长度和局部阻力当量长度之和为50m 。水的密度为1000kg/m3，水的粘度为1cp,摩擦系数近似为λ=0.3164/Re0.25。U形管中指示液均为水银,其密度为13600kg/m3。当水的流量为6.86m3/h时，试确定：(1)水通过泵所获得的外加能量为多少? (2)在孔板前测压点A处安装的U形管压力计中指示液读数R1为多少? ⑶孔板流量计的U形管中指示液读数R2为多少?

***答案***

⑴ u=Vs/(0.785d2)=6.86/(0.785×0.052×3600)=0.971m/s

Re=0.05×0.971×1000/(1×10-3)=48550

λ=0.3164/Re0.25=0.1364/485500.25=0.0213

取贮水池液面为1-1截面,高位槽液面为2-2截面,列柏努利方程式：

Z1g+p1/ρ+u12/2+We= Z2g+p2/ρ+u22/2+∑h(f 1 – 2)

W=Z2g +∑h(f 1 – 2)= Z2g +λ[(l+∑le )/d](u2/2)

=10×9.81+0.0213×(250/0.05)×(0.9712/2) =98.1+50.2=148.3J/kg

⑵以A点为2′-2′截面, 在1-1与2′-2′截面间列柏努利方程式

Z1g+p1/ρ+u12/2+We= Z2′g+p2′/ρ+u2′2/2+∑h(f 1 – 2′)

(p2′-p1)/ρ=(pA -pa )/ρ= We - Z2′g -(u2/2)-λ[(l+∑le )/d](u2/2)

=148.3-9.2×9.81-0.9712/2-0.0213(50/0.05)(0.9712/2)

=148.3-90.252-0.4714-10.04=47.53J/kg;pA -pa =47.5366×1000=47.53×103N/m2

R1=(pA -pa )/[g(ρo -ρ)] =47.53×103/[9.81×(13600-1000)]=0.3846m=38.46cm

⑶根据Vs=CoAo[2gR2 (ρo -ρ)/ρ]; R2=(Vs/CoAo)ρ/[2g(ρo -ρ)]

式中: Co=0.61, Ao=0.785×0.022=3.14×10-4m2;Vs=6.86/3600m3/s,

R2={(6.86/3600)[(1/(0.61×3.14×10-4)}×1000/[2×9.81×(13600-1000)]=0.4m =40cm

5.(12分)欲用离心泵将20℃水以30m3/h的流量由水池打到敝口高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m，泵的吸入口在水池液面上方2m处。泵的吸入管路全部阻力为1mH2O柱，压出管路全部阻力为3mH2O柱，泵的效率为0.6，求泵的轴功率。若已知泵的允许吸上真空高度为6m，问上述安装高度是否合适?(动压头可忽略)。水的密度可取1000kg/m3。

***答案*** 如图取1-1，2-2截面，并以1-1截面为基准面，列柏努里方程得：

H=ΔZ+∑h f( 1 – 2)=18+1+3=22m

∴N轴=QHρ/(102η)

=(30/3600)×22×1000/(102×0.6)=3kw

Hg允=Hs允-u2/2g-hf吸=6-1=5m>2m

∵Hg实

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