32
液柱。液体的密度为986kg/m3，已知该泵的必需汽蚀余量（NPSH）r =4.2m，试问该泵的安装位置是否适宜？如不适宜应如何重新安排？
解 泵的安装高度
Hg?P0?PV?NPSH??Hf
?g
?0??4.2?0?.5???5.57m0.87
负号表示塔内液面在泵的上方，为避免汽蚀现象的发生，液面应高于泵的入口截面，使液面差在6m以上。可降低泵的安装高度或提高塔内液面高度。
2-11 15℃的空气直接由大气进入风机而通过内径为800mm的水平管道送到炉底。炉底的表压为10.8×103Pa。空气输送量为20000m3/h（15℃，101.33×103Pa），管长与管件、阀门的当量长度之和为100m，管壁绝对粗糙度取0.3mm。欲用库存一台离心通风机，其性能如下：转速：1450r/min；风压：12650Pa；风量：21800 m/h
试核算此风机是否合用。
解 查空气（15℃，101.33×103Pa）的物性， 密度??1.226kg/m，黏度??1.79?10Pa?s 空气在管中的流速为
u?Qe3?53
?4?220000d?4?11.06m/s3?0.8?36002在风机进、出口间列柏努利方程
pT?p2??u223
2???hf1-2
2
=10.8×10+1.226×11.06/2+1.226×?lu2d2
33
Re??ud?0.3800?1.226?11.06?0.81.79?10?5?6.06?105
?d??0.000375据Re,?d查 Moody图可得 ??0.0168
2100??11.06PT?10.8?10?1.226?1?0.016??0.5? 0.82??3?1.1098?10Pa4 将操作条件换成实验条件（T?20oCPT?1.1061?1.2p=101.33kPa ??1.2kg/m）
3
?1.2?1.109?8 1.226?1.0?910?Pa4
12650Pa3Q?20000m/h?21800m3/h
所以该风机可用。
2-12 在多级往复式压缩机中的某一级，将氨自1.47×10Pa（表压）压缩到1.08MPa（表压）。若生产能力为460 m/h（标准状况），总效率为0.7，气体进口温度为－10℃，试计算该级压缩机所需功率及氨出口时的温度。
设压缩机内进行的是绝热过程，氨的绝热指数为1.29。
k?11.2?915
3
解 氨出口时的温度 T2?T1?PVT\'TP\'?P2???P1?k?1.08?0.1??(273?10)????0.147?0.1?1.29?374.3K
吸入容积 VC?V\'? 压缩机所需功率
?101.33?460?(273?10)273?(147?101.33)33?180.83m/h=0.05m/s
k?1??k??P2?kW?PV?1???1C?k?1??P1?????
34
1.2?91??1.291.291.08?0.1??63 ?(0.147?0.1)?10?0.05?????1??23.54?10W ??1.29?1??0.147?0.1??? N?W??23.5?40.73103?33.6?10W?33. 6kW第三章 机械分离
3-1 计算直径为50μm及3mm的水滴在30℃常压空气中的自由沉降速度。
解 假设水滴沉降处于斯托克斯（Stokes）区，查附录3可知30℃常压空气密度ρ=1.165 kg/m3，
黏度μ=1.86×10Pa·s；查附录4可知水滴密度ρS=998.2 kg/m（取20℃）。 由
ut?gd2－53
??s18?????9.81?(998.2?1.165)?(50?1018?1.86?10?6?5?6)2?0.073m/s
验算: Ret?d?ut??50?10?1.165?0.073?51.86?10?0.2286?2 假设成立，计算结果正确。
同理d=3mm时，
ut?gd2??s18?????9.81?(998.2?1.165)?(3?1018?1.86?10?3?5?3)2?262.93m/s
验算: Ret?d?ut??3?10?1.165?262.93?51.86?10?49405?2
不符合Stokes区规律，由Ret?根据牛顿区沉降速度公式
?d??s???gut?1.74????149405?500，重新假设沉降处于牛顿定律区，
1/2????2?3?10?3??998.2?1.165??9.81???1.74????1.165???3?8.73m/s
验算: Ret?d?ut??3?10?1.165?8.73?51.86?10?1640?500,2?10?5?，假设成立，计算结果正确。
3-2 试求直径30μm的球形石英粒子在20℃水中与20℃空气中的沉降速度各为多少？已知石英密
度
ρs=2600kg/m3。
解 查附录4得20℃水密度ρ=998.2 kg/m3，黏度μ=100.50×10－5Pa·s； 查附录3得20℃空气密度ρ=1.205 kg/m3，黏度μ=1.81×10－5Pa·s。
假设石英粒子沉降处于斯托克斯（Stokes）区，在20℃水中沉降速度为
ut?gd2??s18?????9.81?(30?10?6)?(2600?998.2)?5218?100.5?10?0.00078m/s
35
设为层流 ?hf?32?l(?l)ue?d2
其中 l?40m，90?弯头的le?6m，d?0.089?0.004?2?0.081m
则 u??hf?d232?(l?6le)?38.97?820?0.081232?0.121?(40?6?6)?0.71m/s
检验Re??ud??820?0.71?0.0810.121?389.7，所以假设成立。
Vs?uA?0.71???0.08142?3.66?10m/s?13.16m/h
4
?3331-30 欲将5000kg/h的煤气输送100km，管内径为300mm，管路末端压强为14.7×10Pa（绝压），试求管路起点需要多大的压强？
设整个管路中煤气的温度为20℃，λ为0.016，标准状态下煤气的密度为0.85kg/m。 解 管路中煤气流速为u?4Vs3
?d2?24?ws/??d2?4?5000/36003.14?0.3?0.8532?23.128m/s
流动阻力损失为?p??所以
lud2?0.016100?100.3?23.12822?1426.4?10Pa
43p1??p?p2?1426.4?10?14.7?103
?1573.4?10Pa=1.57MPa
31-31 一酸贮槽通过管路向其下方的反应器送酸，槽内液面在管出口以上2.5m。管路由φ38×2.5mm无缝钢管组成，全长（包括管件的当量长度）为25m。由于使用已久，粗糙度应取为0.15mm。贮槽及反应器均为大气压。求每分钟可送酸多少m？酸的密度ρ=1650 kg/m，粘度μ=0.012Pa·s。（提示：用试差法时可先设λ=0.04）。
解 在槽内液面及管出口截面间列柏努利方程，管出口截面为基准面，
l?u?gZ??hf??1?0.?5??d?2?233
所以 u?2?gZ1.5??ld?2?9.8?11.5??250.0332.5?49.051.5?757.58? （1）
21
采用试差法，初设 ??0.04，代入上式可得u?1.24m/s Re??d?ud??165?01.?240.0120.033?5627 （2）
??0.0045 4538?50.15?7 据 Re、查 Moody图可得 ??0.031，假设与计算不一致。
d再设 ??0.03代1入式（1）可得：u?1.40 m代入式（2）可得 Re?6352
?据Re、查 Moody图可得 ??0.031
d假设与计算一致，所以体积流量为
Vs?uA?1.4???0.03342?1.2?10m/s?4.3m/h
?3331-32 水位恒定的高位槽从C、D两支管同时放水。AB段管长6m，内径41mm。BC段长15m，内径25mm。BD长24m，内径25mm。上述管长均包括阀门及其它局部阻力的当量长度，但不包括出口动能项，分支点B的能量损失可忽略。试求： （1）D、C两支管的流量及水槽的总排水量；