化工原理例题.doc
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1、|第一章 流体流动例 1.高位槽内的水面高于地面 8m,水从 1084mm 的管道中流出,管路出口高于地面2m。在本题特定条件下,水流经系统的能量损失可按 f = 6.5 u2 计算,其中 u 为水在管道的流速。试计算: AA 截面处水的流速; 水的流量,以 m3/h 计。解:设水在水管中的流速为 u ,在如图所示的 11, ,22 ,处列柏努力方程Z1+ 0 + 1/= Z2+ 22 + 2/ + f (Z 1 - Z2)g = u 2/2 + 6.5u2 代入数据(8-2)9.81 = 7u2 , u = 2.9m/s换算成体积流量qV = uA= 2.9 /4 0.12 3600= 82
2、 m3/h 例 2.本题附图所示为冷冻盐水循环系统,盐水的密度为 1100kgm3,循环量为 36m3。管路的直径相同,盐水由 A 流经两个换热器而至 B 的能量损失为 98.1Jkg,由 B 流至 A 的能量损失为 49Jkg,试求:(1)若泵的效率为 70%时,泵的抽功率为若干 kw?(2)若A 处的压强表读数为 245.2103Pa 时,B 处的压强表读数为若干 Pa?AB7m解:(1)由 A 到 B 截面处作柏努利方程0+uA2/2+PA/=ZBg+uB2/2+PB/+9.815 ! p; CX9 X7 + ?管径相同得 uA=uB (P A-PB)/=Z Bg+9.81* e1 W:
3、 a7 e% u, k9 Y1 o- H“ x由 B 到 A 段,在截面处作柏努力方程 B ZBg+uB2/2+PB/+W=0+uA2+PA/+49W=(P A-PB)/- Z Bg+49=98.1+49=147.1J/kg 3 L Q(2)由第一个方程得(P A-PB)/=Z Bg+9.81 得 7 a6 W, “ R# w+ E p例 3.用离心泵把 20的水从贮槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定,各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为762.5mm,在操作条件下,泵入口处真空表的读数为 24.6610Pa,水流经吸入管与排处管(不包括喷头)的能量损失可分别按 f,1=2u,h f,
4、2=10u2 计算,由于管径不变,故式中 u 为吸入或排出管的流速/s 。排水管与喷头连接处的压强为98.0710Pa(表压) 。试求泵的有效功率。解:总能量损失hf=h f,1+hf,2在截面与真空表处取截面作方程: z0g+u02/2+P0/=z1g+u2/2+P1/+hf,1( P0-P1)/= z1g+u2/2 +hf,1 u=2m/s q m= qv=7.9kg/s 在真空表与排水管-喷头连接处取截面 z1g+u2/2+P1/+W=z2g+u2/2+P2/+hf,2W e= z2g+u2/2+P2/+hf,2 -( z1g+u2/2+P1/)=12.59.81+(98.07+24.6
5、6)/998.210+102=285.97J/kg Pe= qmW =285.977.9=2.26kw例 4. 用压缩空气将密度为 1100kg/m3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽,两槽的液位恒定。管路直径均为 603.5mm,其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为| f,AB = f,CD =u2, f,BC =1.18u2。两压差计中的指示液均为水银。试求当R1=45mm,h=200mm 时:(1)压缩空气的压强 P1为若干?(2)U 管差压计读数 R2为多少?解:对上下两槽取截面列柏努力方程0+0+P1/=Zg+0+P2/+ fP 1= Zg+0+P2 + f=109.811100+11
6、00(2u 2+1.18u2)=107.9110+3498u在压强管的 B,C 处去取截面,由流体静力学方程得PB+g(x+R 1)=P c +g(h BC+x)+ 水银 R1gPB+11009.81(0.045+x)=P c +11009.81(5+x )+13.6109.810.045PB-PC=5.95104Pa在 B,C 处取截面列柏努力方程0+uB/2+PB/=Zg+uc2/2+PC/+ f,BC 管径不变,u b=u cPB-PC=(Zg+ f,BC )=1100(1.18u 2+59.81)=5.9510 4Pau=4.27m/s压缩槽内表压 P1=1.23105Pa(2)在 B
7、,D 处取截面作柏努力方程0+u2/2+PB/= Zg+0+0+ f,BC + f,CDPB=(79.81+1.18u 2+u2-0.5u2)1100=8.3510 4PaPB-gh= 水银 R2g8.35104-11009.810.2=13.6109.81R2R2=609.7mm|例 5. 从设备送出的废气中有少量可溶物质,在放空之前令其通过一个洗涤器,以回收这些物质进行综合利用,并避免环境污染。气体流量为 3600m/h,其物理性质与 50的空气基本相同。如本题附图所示,气体进入鼓风机前的管路上安装有指示液为水的 U 管压差计,起读数为 30mm。输气管与放空管的内径均为 250mm,管长
8、与管件,阀门的当量长度之和为50m,放空机与鼓风机进口的垂直距离为 20m,已估计气体通过塔内填料层的压强降为1.9610Pa。管壁的绝对粗糙度可取 0.15mm,大气压强为 101.3310。求鼓风机的有效功率。解:查表得该气体的有关物性常数 =1.093 , =1.9610-5Pas气体流速 u = 3600/(36004/0.252) = 20.38 m/s质量流量 qm = 20.384/0.2521.093=1.093 Kg/s流体流动的雷偌准数 Re = du/= 2.84105 为湍流型所有当量长度之和 总 =+e=50m 取 0.15 时 /d = 0.15/250= 0.00
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- 化工 原理 例题
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