【正文】 （輸水過(guò)程為定態(tài)流動(dòng)） 分析：兩臺(tái)泵有串聯(lián)和并聯(lián)兩種組合方法 串聯(lián)時(shí)單臺(tái)泵的送水量即為管路中的總量，泵的壓頭為單臺(tái)泵的兩倍；并聯(lián)時(shí)泵的壓頭即為單臺(tái)泵的壓頭，單臺(tái)送水量為管路總送水量的一半 解 ： ① 串聯(lián) He = 2H 10 + 1105Qe2 = 2(251106Q2) ∴ Qe= 102m2/s 42 ② 并聯(lián) Q = Qe/2 251106 Qe2 = 10 + 1105( Qe/2)2 ∴ Qe = 102m2/s 總送水量 Qe39。= 2 Qe= 102m2/s ∴ 并聯(lián)組合輸送量大 8 . 現(xiàn)采用一臺(tái)三效單動(dòng)往復(fù)泵，將敞口貯罐中密度為 1250kg/m179。的液體輸送到表壓強(qiáng)為 106Pa 的塔內(nèi)，貯罐液面比塔入口低 10m，管路系統(tǒng)的總壓頭損失為 2m，已知泵 活塞直徑為70mm，沖程為 225mm，往復(fù)次數(shù)為 2022/min，泵的總效率和容積效率為 和 。試求泵的實(shí)際流量，壓頭和軸功率。 解：三動(dòng)泵理論平均流量 QT = 3ASnr = 3π/4 ()2200 = 實(shí)際流量 Q = ηQT = = m3/min 泵的壓頭 H = △ P/ρg + △ u2/2g + ΣHf + Z 取 △ u2/2g = 0 =△ P/ρg + ΣHf + Z = 106/1250 + 2 + 10 = 軸功率 N = HQρ/102η = Kw 9． 用一往復(fù)泵將密度為 1200kg/m179。的液體從 A 池輸送到 B 槽 43 中， A 池和 B 槽液面上方均 為大氣壓。往復(fù)泵的流量為 5m179。/h。輸送開(kāi)始時(shí)， B 槽和 A 池的液面高度差為 10m。輸送過(guò)程中， A池液面不斷下降， B 槽液面不斷上升。輸送管徑為 30mm， 長(zhǎng)為15m（包括局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度）。 A 池截面積為 12m178。， B 槽截面積為 178。液體在管中流動(dòng)時(shí)摩擦系數(shù)為 。試求把 25m179。液體從 A 池輸送到 B 槽所需的能量。 解：列出此往復(fù)泵輸送的管路特性方程 Ηe= K + BQe2 而 K = △ P/ρg + △ u2/2g + Z ∵ A， B 槽上方均大氣壓 ∴△ P/ρg = 0 ， △ u2/2g = 0 在輸送開(kāi)始時(shí) ， h0= 10 m 輸送完畢后 A 池液面下降： 25/12 = B 池液面上升 ： 25/ = m ∴ h = 10 + + = B =λ?(ι+ Σιe)/d 1/2g(3600A)2 = 15/ 1/[(3600π/4)22] = 輸送開(kāi)始時(shí)管路的特性方程 Ηe= 10 + 輸送完畢時(shí)管路的特性方程 Ηe39。= + 取平均壓頭 Η 平均 =(Ηe+Ηe39。)/2 = （ 10 + + + ） /2 ， Qe=5 m3/s 44 = 18 m 輸送所需要的時(shí)間 η= V/Q = 25/5 = 5h =18000 輸送有效功率 Ne = HQρg = 185/3600 1200 = 所需要的能量 W = Neη= 106 J = 5300KJ 10. 已知空氣的最大輸送量為 14500kg/h，在最大風(fēng)量下輸送 系統(tǒng)所需的風(fēng)壓為 1600Pa（以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)級(jí)計(jì)）。由于工藝條件的呀求。風(fēng)機(jī)進(jìn)口與溫度為 40℃ ，真空度為 196Pa 的設(shè)備相連。試選合適的離心通風(fēng)機(jī)。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?。 解：輸送潔凈空氣應(yīng)選用 47211 型通風(fēng)機(jī) 40℃ ，真空度為 196Pa 時(shí)空氣的密度 ρ39。= MP/RT = 將輸送系統(tǒng)的風(fēng)壓 HT39。按 HT = HT39。ρ/ρ39。 HT = 1600 輸送的體積流量 Q = Qm/ρ= 14500/ = m3/h 根據(jù)輸送量和風(fēng)壓選擇 47211 No 6c 型可以滿(mǎn)足要求 其特性參數(shù)為 轉(zhuǎn)速(r/min) 風(fēng)壓 (Pa) 風(fēng)量 (m3/h) 效率(％ ) 功率（ Kw） 2022 14100 91 45 ℃ 的空氣直接由大氣進(jìn)入風(fēng)機(jī)在通過(guò)內(nèi)徑為 800mm 的水平管道送到爐底，爐底表壓為 10kPa?？諝廨斔土繛?20220m/h（進(jìn)口狀態(tài)計(jì)），管長(zhǎng)為 100m（包括局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度），管壁絕對(duì)粗糙度可取 為 ?，F(xiàn)庫(kù)存一臺(tái)離心通風(fēng)機(jī)，其性能如下所示。核算此風(fēng)機(jī)是否合用？當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?。 轉(zhuǎn)速，r/min 風(fēng)壓， Pa 風(fēng)量， m179。/h 1450 12650 21800 解：輸送系統(tǒng)的風(fēng)壓 HT39。= （ Z2–Z1） ρg + P2– P1 + （ u22u12） /2 + ρΣhf ∵ 水平管道輸送 ， ∴ Z2–Z1= 0 ，（ u22u12） /2 = 0 空氣的流動(dòng)速度 u = Q/A = 20220/（ π/4 3600） = 查本書(shū)附圖可得 15℃ 空氣的粘度 μ= 103Pas ，密度ρ= Kg/m3 Re = duρ/μ= 103 = ε/d = 根據(jù) Reε/d圖可以得到其相對(duì)粗糙度 λ= ∴ Σhf =λ?(ι+ Σιe)/d ? u2/2 =100/ = 46 輸送系統(tǒng)風(fēng)壓 HT39。= P2– P1 + ρΣhf = 103 + = 12650Pa 且 Q = 20220〈 21800 ∴ 此風(fēng)機(jī)合用 12. 某單級(jí)雙缸雙動(dòng)空氣壓縮機(jī)，活塞直徑為 300mm，沖程為200mm，每分鐘往復(fù) 480 次。壓縮機(jī)的吸氣壓強(qiáng)為 104Pa，排氣壓強(qiáng)為 104Pa。試計(jì)算該壓縮機(jī)的排氣量和軸功率。假設(shè)汽缸的余隙系數(shù)為 8%，排氣系數(shù)為容積系數(shù)的 85%，絕熱總效率為 ?？諝獾慕^熱指數(shù)為 。 解：雙缸雙動(dòng)壓縮機(jī)吸氣量 Vmin =（ 4Aa） snr 活桿面積與活塞面積相比可以略去不計(jì) ∴ 吸收量 Vmin39。 =4Asnr = 4 π/4 480 = m3/min 壓縮機(jī)容積系數(shù) λ0= 1ε[(P2/P1)1/r1] = 1 [（ ） 1/] = λd= = ∴ 排氣量 Vmin=λd?Vmin39。= 實(shí)際壓縮功率 Na= P1 Vminк/（ к1） [(P2/P1)κ/(κ1) –1] = Kw 47 該壓縮機(jī)的軸功率 N = Na/ηa = 13. 用三級(jí)壓縮把 20℃ 的空氣從 10179。kPa 壓縮到105Pa。設(shè)中間冷卻器能把送到最后一級(jí)的空氣冷卻到20℃ ，各級(jí)壓縮比相同。試求： （ 1） .在各級(jí)的活塞沖程及往復(fù)次數(shù)相同情況下，各級(jí)汽缸直徑比。（ 2）三級(jí)壓縮消耗的理論功（按絕熱過(guò)程考慮?？諝饨^熱指數(shù)為 ，并以 1kg 計(jì)）。 分析：多級(jí)壓縮機(jī)的工作原理：每一級(jí)排出口處的壓強(qiáng)多時(shí)上一級(jí)的四倍，因此每一級(jí)空氣的流量為上一次的 倍 解： ⑴ 各級(jí)的活塞沖程及往復(fù)次數(shù)相同 壓縮機(jī)總的壓縮 比 χ= （ P2/P1） 1/3 = 4 V1 ： V2 ： V3 = A1 ： A2 ： A3 = 16 ： 4 ： 1 ⑵ 20℃ 時(shí) 1Kg 空 氣 的 體 積 V1 = mRT/MP = 1293/(29) = m3 根據(jù) W = P1V1 i κ/（ κ1） [(P2/P1)(к1)/iк1] =103（ ） = KJ 48 49 第三章 機(jī)械分離和固體流態(tài)化 500g，作為篩分分析，所用篩號(hào)及篩孔尺寸見(jiàn)本題附表中第一，二列， 篩析后稱(chēng)取各號(hào)篩面的顆粒截留量于本題附表中第三列，試求顆粒群的平均直徑。 篩號(hào) 篩孔尺寸， mm 截留面 ， g 篩號(hào) 篩孔尺寸 ,mm 截留面 ， g 10 0 65 14 100 20 150 28 200 35 130 270 48 110 共計(jì)500 解：先計(jì)算篩分直徑 d1 = （ d10 + d14） /2 = ， d2 =（ d14 + d20） /2 = 同理可以計(jì)算出 d3 = ， d4 = ， d5 = ， d6 50 = d7 = ， d8 = ， d9 = ， d10 = 根據(jù)顆粒平均比表面積直徑公式 1/ da = 1/GΣGi/d 得到1/GΣGi/d = 1/500 （ 20/ + 40/ + 80/ + 130/ + 110/ + 60/ + 30/ + 15/ + 10/ + 5/） = 顆粒平均直徑相當(dāng)于平均比表面積 直徑， 即 顆粒平均直徑 d = da = 1/ = 2. 密度為 2650kg/m179。的球型石英顆粒在 20℃ 空氣中自由沉降，計(jì)算服從斯托克斯公式的最大顆粒直徑及服從牛頓公式的最小顆粒直徑。 解：（ 1）服從斯托克斯公式 查有關(guān)數(shù)據(jù)手冊(cè)得到 20℃ 時(shí)空氣的密度 ρ= Kg/m3 ， 粘度 μ=105 Pas 要使顆粒服從斯托克斯公式 ，必須滿(mǎn)足 Re 〈 1 即 Re = dutρ/μ〈 1 ， 而 ut = d2（ ρs ρ） g/18μ 由此可以得到 d3〈 18 u2/（ ρs ρ） ρg ∴ 最大顆粒直徑 dmin = [18 u2/（ ρs ρ） ρg]1/3 = [18（ 105） 2/（ ）]1/3 51 = 104m = 要使顆粒服從牛頓公式 ，必須滿(mǎn)足 10 3〈 Re 〈 210 3即 10 3〈 Re = dutρ/μ〈 210 3 ， 而 ut = [d（ ρs ρ）g/ρ] 由此可以得到 d3 〉 106μ2/［ （ ρsρ） g］ ∴ 最小直徑 dmin = m = 1512 μm 3. 在底面積為 40m178。的除塵室內(nèi)回收氣體中的球形固體顆粒。氣體的處理量為 3600m179。/h， 固體的密度 ρs=3600kg/m179。，操作條件下氣體的密度 ρ=179。，粘度為 105Pa?s。試求理論上完全除去的最小顆粒直徑。 解：根據(jù)生產(chǎn)能力計(jì)算出沉降速度 ut = Vs/bι= 3600/40 m/h = 假設(shè)氣體流處在滯流區(qū)則可以按 ut = d2（ ρs ρ） g/18μ進(jìn)行計(jì)算 ∴ d2 = 18μ/（ ρs ρ） g ut 可以得到 d = 104 m 核算 Re = dutρ/μ 〈 1 ， 符合假設(shè)的滯流區(qū) ∴ 能完全除去的顆粒的最小直徑 d = 104 m = μm 4. 一多層降塵室除去爐氣中的礦塵。礦塵最小粒徑為 8181。m，密 52 度為 4000kg/m179。除塵室長(zhǎng) ，寬 ，高 ，氣體溫度為 427℃ ，粘度為 ?s，密度為 179。若每小時(shí)的爐氣量為 2160 標(biāo)準(zhǔn) m179。，試確定降塵室內(nèi)隔板的間距及層數(shù)。 解：假設(shè)沉降在滯流區(qū) ，按 ut = d2（ ρs ρ） g/18μ計(jì)算其沉降速度 ut = (8106)2()(18105)