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化工原理 上 楚祯TELQ 812970692 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 4186J3 1atm 101325Pa 760mmHgT K t 273lgp 8 564 352 T 12 第一章流体流动20 用泵将2 104kg 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 9 103Pa的真空度 高位槽液面上方为大气压 管道为76mm 4mm的钢管 总长为35m 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15m 若泵的效率为0 7 求泵的轴功率 已知溶液的密度为1073kg m3 黏度为6 3 10 4Pa s 管壁绝对粗糙度可取为0 3mm 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 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 127 5mm 原出口压强为1 93 105Pa 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He 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 8 104 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 m1J s 1WN m2 Pa1kgf 千克力 9 81N1atm 1 013 105Pa 10 33mH2O 760mmHg1kgf cm2 98 07 103Pa 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 p1A 方向向下 2 下端面所受总压力P2 p2A 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 100mm h 800mm 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 3kPa 试求管路中心处流体的压力 连续性方程 推导依据 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100mm的钢质放水管相连 管路上装有一个闸阀 距管路入口端15m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20m 1 当闸阀关闭时 测得R 600mm h 1500mm 当闸阀部分开启时 测得R 400mm h 1400mm 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Pa 表压 闸阀全开时Le d 15 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LO