化工原理习题课

例1本题附图所示为液体循环系统 即液体由密闭容器A进入离心泵 又由泵送回容器A 液体循环量为1 8m3 h 液体密度为750kg m3 输送管路系统为内径25mm的碳钢管 从容器内液面至泵入口的压头损失为0 55m 泵出口至容器A液面的全部压头损失为1 6m 泵入口处静压头比容器A液面上方静压头高出2m 容器A内液面恒定 试求 1 管路系统要求泵的压头He 2 容器A中液面至泵入口的垂直距离h0 h A 1 2 1 2 例2 如图所示 高位槽A内的液体通过一等径管流向槽B 在管线上装有阀门 阀门前 后M N处分别安装压力表 假设槽A B液面维持不变 阀门前后管长分别为l1 l2 现将阀门关小 试分析管内流量及M N处压力表读书如何变化 解 1 管内流量变化分析 阀门管小后 管内流量将变小 证明如下 在两槽液面1 1 与2 2 间列机械能衡算式 式中 p1 当阀门关小时 Z1 Z2 p1 p2均不变 u1 u2 0 槽截面 管截面 故两截面处的总机械能Et1 Et2不变 又管长L1 L2于管径d也不变 所以 变化不大可视为常数 但阀门关小时 增大 故由式 1 可知u减小 即管内流量v减小 2 M处压力表读数变化分析由截面1 1 和M点所在的截面的机械能间的机械能衡算式可知 当阀门关小时 式 2 中等号右边除u减小外 其余量均不变 故PM增大 3 N处压力表读数变化分析同理 由N点所在的截面和截面2 2 间的机械能衡算式可知 2 当阀门关小时 式 3 中等号右边除u减小外 其余各量均不变 且恒大于零 因为 n 2中至少包含一个出口局部阻力系数 0 1 故Pn减小 结论 1 在其他条件不变时 管内任何局部阻力的增大将使该管内的流速下降 反之亦然 2 在其他条件不变时 关小阀门必将导致阀前 或阀上游 静压强的上升以及阀后 或阀下游 静压强下降 反之亦然 3 讨论 用机械能衡算式分析管路某出静压强的变化时 不宜将局部阻力系数已起变化的部分包括在衡算式内 如题中分析M处压力变化时 若在M点所处截面与2 2 截面间列机械能衡算式 当阀关小时 式 4 中u减小 而 M 2增大 因此难以由式 4 直接判断出PM的变化趋势 使分析过程变得复杂 因此适当的选取衡算范围以避免式中同时出现两个或两个以上的变量成相反变化的情况 4 例3如图所示 高位水箱下面接一 32x2 5的水管 将水引向一楼某车间 其中 ABC段管长为15m 假设摩擦系数 约为0 025 球心阀全开及半开时的阻力系数分别为6 4和9 5 其他局部阻力损失可忽略 试问 1 当球心阀全开时 一楼水管内水的流量为多少 2 今若在c处接一相同直径的管子 如图虚线所示 也装有同样的球心阀且全开 以便将水引向离底层3m处的二楼 计算当一楼水管上阀门全开或半开时 一 二楼水管及总管内水的流量各为多少 例4一油田用 600X25 长L 100km水平铺设的管线将原油输送至某炼油厂油库 已知原油粘度 0 187Pa s密度 890kgm3 因油管允许承受的最高压力为6MPa 表压 故全程需设 两个泵站 如图所示 第一个泵站设在油田处 试问要使油管达到最大输送能力 第二个泵站应设在何处 此时输送量为多少 假设局部阻力损失忽略不计 管壁绝对粗糙度 0 1m 例5用往复泵将某种粘稠液体从敞口贮槽B送至密闭容器A内 用旁路调节流量 主管上装有孔板流量计C 其孔径d0 30mm 孔流系数C0 0 63 主管直径为 66x3mm DA管段长度 包括所有局部阻力当量长度 为80m 旁路管直径为 38x3mm 其长度 包括局部阻力当量长度 为50m 被输送液体粘度为100mPa s 密度为1100kg m2 U型管压差计读数R 0 3m 指示液为水银 A槽内液面上方压强表读数为49kPa 已知主管和支管中流型相同 试求1 支管中液体流量 m3 h 2 泵的轴功率 85 kW 注 计算时可忽略从贮槽液面至D截面之间主管段的流动阻力 例6用离心泵向E F两个敞口高位槽送水 管路系统如图所示已知 所有管路内径均为33mm 摩擦系数为0 028 A B管段的长度 含所有局部阻力的当量长度 为100m 泵出口处压强表读数为294kPa 各槽内的也面恒定 试计算 1 当泵只向E槽供水 而不向F槽供水 F槽内的水也不向E槽倒灌 通过调节阀门V1与V2的开度实现 此时管内流速和BC段的长度 含所有局部阻力的当量长度 为若干 2 欲同时向E F两槽供水 试定性分析如何调节两阀门的开度 例7某转子流量计 出厂时用标准状况下的空气进行标定 其刻度范围为10 50m3 h 试计算 1 用该转子流量计测定20