化工原理课件第1章阶段习题课.ppt

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1、化工原理2010/2011上学期2000第一章流体力学--内容提要--阶段知识点回顾解题范例化工原理阶段知识点回顾阻力计算流体动力学连续性方程柏努利方程流动阻力流量流速方程式方程应用解题要点方程式流动状态流型、牛顿粘性定律阶段知识点回顾流量体积流量质量流量Vsm3/smskg/s流速平均流速质量流速阶段回顾流动状态稳定流动非稳定流动连续性方程圆管柏努利方程:柏努利方程的应用:管内流体的流量和流速；输送设备的功率；管路中流体的压强；容器间的相对位置等。阶段知识点回顾阶段知识点回顾柏努利方程解题要点：明确流动系统的衡算范围；位能基准面的选取

2、；截面的选取；单位保持一致；压强基准的选取解题范例---确定管道中流体的流量【例1-1】精馏塔进料量为Wh=50000kg/h，ρ=960kg/s，其性质与水接近，试选择适宜管径？解题思路：初选流速→计算管径→查取规格→核算流速，具体计算过程如下：选流速u=1.8m/s(0.5-3.0m/s)用式1-17计算管径，即：解题范例---确定管道中流体的流量由附录查管子规格，选取φ108×4mm的无缝钢管（d=0.1m），核算流速：1.85m/S的流速符合正常范围，故选取的管径满足要求，解题完毕。解题范例---确定管道中流体的流量【例1-2】

3、20℃的空气在直径为80mm的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉颈处接一细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当U管压差计读数R=25mm、h=0.5m时，试求此时空气的流量为若干m3/h?当大气压强为101.33×103Pa。解该题有两项简化，即：（1）当理想流体处理，Σhf=0（2）可压缩流体当不可压缩流体对待，取平均密度ρm。解题范例---确定管道中流体的流量计算的基本过程是：（1）根据题意，绘制流程图，选取截面和基准水平面，确定衡算范

4、围，见本例附图；（2）核算两截面间绝压变化是否大于20%；解题范例---确定管道中流体的流量则：（3）在两截面间列柏努利方程式，并化简得：将ρm代入上式并整理，可得：（a）（b）（4）用连续性方程式确定u1与u2之间关系，即：解题范例---确定管道中流体的流量（5）联立式（a）及式（b）解得U1=7.34m/s于是：解题范例-----确定设备间的相对位置【例1-3】有一输水系统，如本题附图所示，水箱内水面维持恒定，输水管直径为φ60×3mm，输水量为18.3m3/h，水流经全部管道（不包括排出口）的能量损失可按Σhf=15u2公式计算，

5、式中u为管道内水的流速（m/s）。试求：（1）水箱中水面必须高于排出口的高度H；（2）若输水量增加5%，管路的直径及其布置不变，管路的能量损失仍可按上述公式计算，则水箱内的水面将升高多少米？注：该题是计算柏努利方程中的位能项（两截面间的位差）;解题的要点是根据题给条件对柏努利方程作合理简化。解题范例-----确定设备间的相对位置解题步骤是：1、绘出流程图，确定上、下游截面及基准水平面，如本例附图所示。2、在两截面间列柏努利方程式并化简（We=0,p1=p2,Z2=0,由于A1≥A2，u1≈0）可得到：（a）（1）水箱中水面高于排出口的高

6、度H将有关数据代入式（a）便可求得Z1（即H）。式中：解题范例-----确定设备间的相对位置于是：（2）输水量增加5%后，水箱中水面上升高度H输水量增加5%后，u2及Σhf分别变为：解题范例-----确定设备间的相对位置（2）输水量增加5%后，水箱中水面上升高度H输水量增加5%后，u2及Σhf分别变为：由此得出：解题范例【例1-4】用泵将贮液池中常温下的水送至吸收塔顶部，贮液池水面维持恒定，各部分的相对位置如本题附图所示。输水管的直径为76×3mm，排水管出口喷头连接处的压强为6.15×104Pa(表压)，送水量为34.5m3/h，水流

7、经全部管道（不包括喷头）的能量损失为160J/kg，试求泵的有效功率。解：泵的有效功率用式1-25计算，即：Ne=WeWs式中Ws为规定值，We则需用柏努利方程式计算，即:（b）（a）解题范例截面，基准水平面的选取如本例附图所示。但要注意2-2截面必须选在排水管口与喷头的连接处，以保证水的连续性:式中：Σhf=160J/kg解题范例于是：若泵的效率为0.75，则泵的轴功率为：解题范例【例1-5】水在本题附图所示的虹吸管内作定态流动，管路直径没有变化，水流经管路的能量损失可以忽略不计，试计算管内截面2-2’、3-3’、4-4’、5-5’处

8、的压强。大气压强为1.0133×105Pa。图中所标注的尺寸均以mm计。在本题条件下，作两点简化假定，即Σhf=0及u1≈0，且由题给条件，Z6=0，p1=p6＝0（表压），Z1=1m，于是伯努利方程简化为