课本习题：
第一章：10，20 第二章：1，3 第三章：4,12 第四章：3,10,11 第五章：4,5
1．将浓度为95%的硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为36m/h, 液体的扬升高度为7m。输送管路由内径为80mm的钢化玻璃管构成，总长为160（包括所有局部阻力的当量长度）。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：该泵是否合用？ Q(L/s) H(m) ?(%)
0 19.5 0
3 19 17
6 17.9 30
9 16.5 42
12 14.4 46
15 12 44
3
已知：酸液在输送温度下粘度为1.15?10-3Pa?s；密度为1545kg/m3。摩擦系数可取为0.015。
解：（1）对于本题，管路所需要压头通过在储槽液面（1-1’）和常压设备液面（2-2’）之间列柏努利方程求得：
u122g?z1?p1?g?He?u222g?z2?p2?g??Hf
式中z1?0,z2?7m,p1?p2?0(表压)，u?4Q?361?u2?0
2管内流速：u?d23600*0.785*0.0802?1.99m/s管路压头损失：?Hf??l??leu2d2g?0.0151601.990.082*9.81?6.06m
管路所需要的压头：He??z1?z1???H以（L/s）计的管路所需流量：Q?f?7?6.06?13.06m
36*10003600?10L/s
由附表可以看出，该泵在流量为12 L/s时所提供的压头即达到了14.4m，当流量为管路所需要的10 L/s，它所提供的压头将会更高于管路所需要的13.06m。因此我们说该泵对于该输送任务是可用的。
2. (13分)用内径100mm的钢管从江中将200C的水送入敞口蓄水池内，水由池底进入，池中水面高出江面28m，管路的长度（包括所有局部阻力的当量长度在内）为60m，水在管内的流速为1.5m/s。仓库存有下列四种规格的离心泵，应从中选用哪一台？已知管路的摩擦系数λ=0.02，若当地大气压为10mH20，吸入管路的压头损失为1m，动压头可忽略，泵的入口比江面高4m，问此泵的安
1
装高度是否符合要求？ 附：仓库现有四台泵的性能
泵 流量m3/h 扬程 m 允许吸上真空度 m
解：将江水面所在的截面记为1，蓄水池水面记为截面2，在1,2截面间列
伯努利方程： (1分) 得H?P2?P1u2?u12g22Ⅰ 61.2 42 6.2 Ⅱ 57.6 38 6.5 Ⅲ 54 35 5 Ⅳ 43.2 32 6 ?g?(Z2?Z1)???Hf1?2 （2分）
其中P1=0(表压), P2=0(表压) （Z2-Z1）=28m, u1=u2＝0 (1分)
lu2?Hf1?2??d2g?0.02?600.1?1.522?9.8m?1.38m （2分）
代入得：
H?(28?1.38)m?29.4m (1分)
3Q?14?du?0.25??0.1?1.5m/s322 ＝0.01178m/s ＝42.4m/h3 （1分）
根据扬程和流量，选第四台泵 （1分）
Hg?Hs?u22g??Hf 吸 ＝（6－0－1）m ＝5m （3分）
泵的安装符合要求 （1分）
2
3、如图用离心泵将20℃的水由敞口水池送到一表压为2.5atm的塔内，管径为φ108×4mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知： 水
3-1-3
的流量为56.5m·h，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg·m，管路摩擦系数可取为0.024，计算并回答：
(1)水在管内流动时的流动形态；(2) 管路所需要的压头和有效功率；
图2-1 解：已知：d = 108-2×4 = 100mm = 0.1m
A=(π/4)d2 = 3.14×(1/4)×0.12 = 0.785×10-2 m?
3
l+Σle =100m Q = 56.5m/h?
-2
∴u = q/A = 56.5/(3600×0.785×10) = 2m/s?
-3 -3
μ = 1cp = 10Pa·S ρ=1000 kg.m, λ = 0.024 ⑴ ∵ Re = duρ/μ=0.1×2×1000/10-3 = 2×105 > 4000 ∴水在管内流动呈湍流
⑵ 以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程：
2
Z1 +(u1/2g)+(p1/ρg)+H =Z2+(u22/2g)+(p2/ρg)+ΣHf
∵Z1=0, u1=0, p = 0 (表压), Z2=18m, u2=0 p2/ρg=2.5×9.81×104/(1000×9.81)=25m
2
ΣHf =λ[(l+Σle )/d](u/2g)
=0.024×(100/0.1)×[22/(2×9.81)] = 4.9m ∴H = 18+25+4.9 = 47.9m
Ne = HQρg = 47.9×1000×9.81×56.5/3600 = 7.4kw
4．（12分）在内管为φ180×10mm的套管换热器中，将流量为3.5×104 kg/h的某液态烃从100℃冷却到60℃，其平均比热为2.38kJ/(kg.K)，环隙走冷却水，其进出口温度分别为20℃和30℃，平均比热为4.174 kJ/(kg.K)， 两流体逆流流动，基于传热外表面积的总传热系数Ko=2000W/(m2.K)，热损失可以忽略。试求： （1）冷却水用量为多少kg/h？ （2）所需的管长？
解：（1）热负荷
3
Q?WhCPh(T1?T2)?3.5?1036004?2.38?1000?(100?60)W5
（3分）
?9.26?10W（2）冷却水用量
Wc?
QCpc(t2?t1)4＝kg/s＝22.2kg/s4.174?10（30?20）39.26?105
＝8.0?10kg/h （2分）
(3) 平均温差
Δtm?(T?t2)?(T?t1)ln(T?t2)(T?t1)?(100?30)?(60?20)ln(100?30)(60?20)OK?53.6C
（3分）
传热面积
Ao?QKOΔtm?9.26?1052000?53.6m?8.64m22
（3分）
所需的管长：L?
5．在某单壳程单管程列管换热器中，壳程为流量25000kg?hCp?1800J?kg?1?1Ao?do?8.64??0.18m?15.3m （1分）
的有机液体，其比热为
?K?1，由90℃冷却至50℃，进出口温度为25℃和35℃，两流体逆流流
?2动。又知有机液体侧和水侧的对流传热系数分别为1200和5800W?m热阻为1.7?10
?4?K?1，管外侧污垢
m?K?W2?1，忽略管壁阻力和管内侧污垢热阻。当管子规格为φ25×
2.5mm时，管长为3m，试求所需管子的根数。
6习题：
拟在9.81×103Pa的恒定压强差下过滤悬浮液。滤饼为不可压缩，其比阻r为1.33×1010 1/m2，滤饼体积与滤液体积之比v为0.333m3/m3，滤液的粘度μ为1.0×10-3Pa.S；且过滤介质阻力可略，求：（1）每平方米过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间θ，（2）若将此过滤时间延长一倍可以再获得多少滤液？
解：（1）求θ
4
① 由题给条件可得，单位面积上所得滤液量q =1.5m3/m2 （1分） ② 求K，题给滤饼为不可压缩，则S=0，r = r`=常数，代入已知量则：
K?2k?p (3分) ③求θ
1?S?2?p1?S?r??2?p?r??2?9.81?101.0?10?3310?1.33?10?0.333?4.43?10?3m/s2当过滤介质可略时，q2=kθ，则有 过滤时间加倍时，增加的滤液量
??q2k?1.52?34.43?10?508s （1.5分）
① ???2??2?508?1016s （1分） ②q??k???4.43?10?3?1016?2.12m/m （1.5分）
3232 ③ 增加的滤液量为：
q??q?2.12?1.5?0.62m/m
即每平方米过滤面积上将再得0.62m3 滤液。 （2分） 7习题：
用板框式压滤机在2.95×105pa的压强差下，过滤某种悬浮液。过滤机的型号为BMS20/635-25，共26个框。现已测得操作条件下的过滤常数K=1.13×10-4m2/s，qe=0.023m3/m2，且1m3滤液可得滤饼0.020m3求：① 滤饼充满滤框所需的过滤时间。②若洗涤时间为0.793h，每批操作的辅助时间为15min，则过滤机的生产能力为多少？ 解：
① 过滤时间θ
过滤面积为：A?2?(0.635)2?26?20.98m2 （ 1分） 滤饼体积为：Vs?(0.635)2?0.025?26?0.262m3 （ 1分） 滤液体积为：V?Vsv?0.262/0.020?13.10m （ 1分）
3而q=V/A=13.10/20.98=0.624m3/m2 （ 1分） 过滤时间??
q2qqeK2?(0.624)?0.624?0.0231.13?10?42?3700s（ 2分）
5