化工原理例题

化工原理例题

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时间:2018-10-22

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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φ108×4mm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∑hf=6.5u2计算,其中u为水在管道的流速。试计算:⑴A—A'截面处水的流速;⑵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1—1,,2—2,处列柏努力方程Z1g+0+P1/ρ=Z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf(Z1-Z2)g=u2/2+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×π/4×0.12×3600=82m3/h例2.本题附图所示为冷冻盐水循环系统,盐水的密

2、度为1100kg/m3,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98.1J/kg,由B流至A的能量损失为49J/kg,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245.2×103Pa时,B处的压强表读数为若干Pa?:M:l5y&u0A7I:G%g解:(1)由A到B截面处作柏努利方程0K*I9d$`8V1L    0+uA2/2+PA/ρ=ZBg+uB2/2+PB/ρ+9.815~!p;CX9X7}+?    管径相同得uA=uB    ∴(PA-PB)/ρ=ZBg+9.81*e1W:a7e%u,k9Y1o-H"x由

3、B到A段,在截面处作柏努力方程B    ZBg+uB2/2+PB/ρ+W=0+uA2+PA/ρ+49(b;[4l5}8o        ∴W=(PA-PB)/ρ-ZBg+49=98.1+49=147.1J/kg3L&P-@"D8i4N0F    ∴qm=qvρ=36/3600×1100=11kg/s-q-i3M#a$R/y)p5

4、    Pe=qm×W=147.1×11=1618.1w%E5

5、0W*y'Z%](?*I(V8b    泵的抽功率N=Ne/76%=2311.57W=2.31kw1s$m&Z6P!K)R:g;Q(2)由第一个方程得(PA-PB)/ρ=ZBg+9.81得  7a6

6、W,@"R#w+E&v9vPB=PA-ρ(ZBg+9.81)*

7、%A"K+{*{$m)c=245.2×103-1100×(7×9.81+98.1)$M)z:B8f.q3u4L=6.2×104Pa:y7W-m#z'm"X;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Ф76×2.5mm,在操作条件下,泵入口处真空表的读数为24.66×10³Pa,水流经吸入管与排处管(不包括喷头)的能量损失可分别按∑hf,1=2u²,∑hf,2=10u2计算,由于管径不变,故式中u为吸入或排出管的流速m/s。排水管与喷头连接处的压强为98.0

8、7×10³Pa(表压)。试求泵的有效功率。解:总能量损失∑hf=∑hf,1+∑hf,2在截面与真空表处取截面作方程:z0g+u02/2+P0/ρ=z1g+u2/2+P1/ρ+∑hf,1(P0-P1)/ρ=z1g+u2/2+∑hf,1∴u=2m/s∴qm=qvρ=7.9kg/s在真空表与排水管-喷头连接处取截面z1g+u2/2+P1/ρ+W=z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf,2∴We=z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf,2-(z1g+u2/2+P1/ρ)=12.5×9.81+(98.07+24.66)/998.2×10³+10×2²=285.97J/kgPe=qm×W=285.97×7.

9、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ф60×3.5mm,其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为∑hf,AB=∑hf,CD=u2,∑hf,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/ρ=Zg+0+P2/ρ+∑hf∴P1=Zgρ+0+P2+ρ∑hf=10×9.81×1100+1100(2u2+1.18u2)=107.91×10³+3498u²在压强管的B,C处

10、去取截面,由流体静力学方程得PB+ρg(x+R1)=Pc+ρg(hBC+x)+ρ水银R1gPB+1100×9.81×(0.045+x)=Pc+1100×9.81×(5+x)+13.6×10³×9.81×0.045PB-PC=5.95×104Pa在B,C处取截面列柏努力方程0+uB²/2+PB/ρ=Zg+uc2/2+PC/ρ+∑hf,BC∵管径不变,∴ub=ucPB-PC=ρ(Zg+∑hf,BC)=1100×(1.18u2+5×9.8

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