《化工原理习题》PPT课件.ppt

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1、化工原理（上）,楚祯,主要内容,1：课后习题讲解2：重要知识点回顾3：习题补充,习题讲解绪论部分(需要注意的部分)1：1Kcal=4186J 3:1atm=101325Pa=760mmHg T(K)=t()+273 lgp=8.564-352/(T-12),第一章 流体流动 20用泵将2104 kg/h的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。反应器液面上方保持25.9103 Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为 76 mm4 mm的钢管，总长为35 m，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为15 m。若泵的效率为0.7，

2、求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073 kg/m3，黏度为6.3*10-4 Pa*s。管壁绝对粗糙度可取为0.3 mm。）,解：以低位槽溶液液面为基准水平面，也为截面1-1与高位槽的液面为截面2-2。在截面1-1和截面2-2之间应用伯努利方程其中，We=0,Z1=0,Z2=15m,p1=-26.7*103(表压)，p2=0，u1=u2=0简化得 液体在管中的流速雷诺准数为所以液体在管道中是湍流。由雷诺数和相对粗糙度,流动阻力为：由教材可查的闸阀和弯头的当量长度分别为0.45m和2.1m。孔板的阻力系数分为3各部分：流量计的系数为4，反应器到输送管道管道变小，系数为0.5，管道到高位槽管道变大

3、，系数为1.所以泵的有效功We=204.33J/Kg泵的有效功率Ne=We*ws=204.33*2*104/3600=1.135KW泵的轴功率为,23题 解：管内水流量为Vs=(500*10-3)/60=8.333*10-3m3/s管内水流速为u=Vs/A=由题知，Hf=6m代入数据u得：采用试差法，假设 则d=0.09m，u=1.31m/s此时相对粗糙度为0.05/90=0.0005556，且10度的水黏度为130.77*10-5p*s核算雷诺准数，查表得 所以假设比较接近。得管径为90mm,26.用离心泵将20水经总管分别送至A，B容器内，总管流量为89m/h，总管直径为 1275mm。原

4、出口压强为1.93105 Pa，容器B内水面上方表压为1kgf/cm，总管的流动阻力可忽略，各设备间的相对位置如本题附图所示。试求：（1）两支管的压头损失Hf，o-A，Hf，o-B，（2）离心泵的有效压头H e。,解：选取离心泵出口处水平管线中心线为基准水平面，低位槽液面为截面0-0，垂直于离心泵出口处的截面为1-1，A,B水槽液面分别为截面2-2和截面3-3。泵出口处的流速为(1)在截面1-1、2-2之间和截面1-1、3-3直接分别应用伯努利方程由题意知：Z1=0,Z2=14+2=16m,Z3=6+2=8m,p1=1.93*105(表压),p2=0(表压)，p3=1Kgf/cm2=9.8*1

5、04(表压)，u1=2.299m/s，u2=u3=0，We=0带入伯努利方程得,(2)在截面0-0和截面1-1之间应用伯努利方程其中Z0=2m,Z1=0,p1=1.93*105(表压),p0=0(表压)，u1=2.299m/s，u0=0，总管流动阻力可以忽略，所以。代入数据，得到We=176.04所以离心泵的有效压头He=We/g=176.04/9.8=17.96m,29题,重要知识点回顾,单位制之间的换算流体静力学基本方程连续性方程柏努利方程流动阻力方程管路计算,单位制之间的换算1Kcal（千卡）=4.187kJ1J=1N*m 1J/s=1WN/m2=Pa1kgf(千克力)=9.81N1at

6、m=1.013105Pa=10.33mH2O=760mmHg 1kgf/cm2=98.07103Pa,流体静力学基本方程静力学基本方程的推导：（1）上端面所受总压力P1=p1 A，方向向下（2）下端面所受总压力P2=p2 A，方向向上（3）液柱的重力G=gA(z1 z2),方向向下液柱处于静止时，上述三项力的合力应为零,如图所示，水在管道内流动。为测量流体压力，在管道某截面处连接U管压差计，指示液为水银，读数R=100 mm，h=800 mm。为防止水银扩散至空气中，在水银面上方充入少量水，其高度可以忽略不计。已知当地大气压力为101.3 kPa，试求管路中心处流体的压力。,连续性方程,推导依

7、据：连续性方程式是质量守恒定律【G1=G0+GA】的一种表现形式，本节通过物料衡算进行推导。连续性方程表达式：即:uA常数 若流体为不可压缩流体，常数，则得：uA常数 应用条件：流体视为无数质点构成的连续体，且流体充满 整个管截面，没有间断。定态系统中,流速与管径的平方成反比!,伯努利方程,推导依据：能量守恒 表达式：以单位质量流体为依据：表达式：以单位质量流体为依据：Hf 称为压头损失；He:外加压头或有效压头,管路中的流动阻力,直管阻力通式：（范宁公式）Pf=hf*Pf为流动阻力引起的压强降，单位为Pa摩擦系数 是求出直管阻力的关键 层流时 雷诺数湍流时 可由相对粗糙度 和雷诺数Re查教材

8、P54图可得,管路中的流动阻力,（一）局部阻力系数法：（二）当量长度法：,如本题附图所示，贮槽内水位维持不变。槽的底部与内径为100 mm的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端15 m处安有以水银为指示液的U管压差计，其一臂与管道相连，另一臂通大气。压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长度为20 m。（1）当闸阀关闭时，测得R=600 mm、h=1500 mm；当闸阀部分开启时，测得R=400 mm、h=1400 mm。摩擦系数 可取为0.025，管路入口处的局部阻力系数取为0.5。问每小时从管中流出多少水（m3）？（2）当闸阀全开时，U管压差计测压处的压力为多少P

9、a（表压）。（闸阀全开时Le/d15，摩擦系数仍可取0.025。）,复杂管路计算,A：分支管路与汇合管路（1）流量：总管路流量等于各支路流量之和（2）虽然各支路的阻力损失不同，但是各个支路的伯努利方程项是相等的（即：gz2+u22/2+p/+项为定值）,B：并联管路（1）流量：总管路流量等于各支路流量之和（2）各个支路的阻力损失相等（3）在计算阻力损失时只需要计算一段即可,某敞口高位槽送水的管路如下图所示，所有管径均为50mm，管长LOC=45m(包括所有局部阻力当量长度)，LCE=15m(阀b全开时，包括所有局部阻力当量长度)。阀b全开，调节阀a，使得CE、CD两管路中的流量相等。假设总管路及支路中的阻力系数均为0.03，水的密度为1000kg/m3。试写出在支路分叉C处管道内的压力的计算过程及计算公式。,