化工原理习题

1、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=4186J 3: 1atm=101325Pa=760mmHg T(K)=t()+273 lgp=8.564-352/(T-12)261273/(352421. 6)0075. 0/1lg(Tp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、

2、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，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fhWePuZg22ffhhWe03.1721073107 .26

3、158 . 93smdwus/43.11073*068.0*360010*2*44242400010*106610*3 . 61073*43. 1*068. 0Re54du029. 0,0044. 068/3 . 0查表得d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2)(2udlelhifKgJudlelhif/30.

4、32243. 1*415 . 0068. 05*1 . 22*45. 050*029. 02)(22KWNeN63. 17 . 0135. 123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)/(10*061. 1d10*8.333*4222-3smdgudlhf6228 . 9*6210

5、*061. 1300222dd02. 04510*910*77.1301000*31.1*09.0Redu02. 026. 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

6、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smdVsu/299. 2005. 0*2127. 0*360089*442212,323312111,222212112222ffhPuZWePugZhPuZWePugZm94. 18 . 9/24.19/24.19m94. 38 . 9/65.38/65.38Bf2,Af1 ,，压头损失为，压

7、头损失为HKgJhHKgJhff(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=17.96mfhPugZWePugZ12110200220fh29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)=9.81

8、N1atm=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gZPgZP)Zg(ZPP)ZgA(ZAPAP2112211221120 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

9、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。连续性方程推导依据推导依据：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。 定态系统中定态系统中, 流速与管径的平方成反比流速与管径的平方成反比!21221dduu伯努利方程 推导依据：推导依据：能量守恒 表达式表达式：以单位质量流体为依据： 表达式表达式：以单位质量流体为依据： Hf 称为压头损失；

10、称为压头损失； He: 外加压头或有效压头外加压头或有效压头fhWePuZg22ghgPguZgWegPguZf2222121122gWeHe ghHff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2222udlPudlhffRe64udRed管路中的流动阻力（一）局部阻力系数法： （二）当量长度法：22udlhef22uhf 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

11、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Pa（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