化工原理第一章习题.ppt

1/23,一、 小结 1. 重要公式 2. 重要概念 3. 重要仪表与设备,二、 习题讲评 例1. 轴功的计算 例2. 流向判断 例3. 高度的计算 例4. 流速的计算 例5. 复杂管路的计算,第一章 流体流动,2/23,第一章小结,1. 重要公式,（2）连续性方程,（3）机械能衡算式,3/23,（4）其他重要公式,流量测量,-湍流速度分布,-层流,-光滑管内流体湍流流动的摩擦系数,-并联管路各支管压头损失,第一章小结,4/23,2. 重要概念,流体微团 和连续介质模型 表压、绝压、真空度与等压面 流量与流速 稳定流动与不稳定流动 牛顿粘性定律和粘度及其影响因素 流体流动类型与雷诺数 层流与湍流的本质区别 边界层概念和边界层分离 当量长度与阻力系数,第一章小结,5/23,3. 重要仪表与设备,（1）压差计结构及测量原理,（2）流量计结构及测量原理,单管压力计 U型管压差计 斜管压差计 双液柱压差计,皮托管 孔板流量计 文丘里管流量计 转子流量计,第一章小结,6/23,第一章习题,二、 习题讲评,例1 . 轴功的计算,管道尺寸为1144mm， 流量为85m3/h水在管路中流动时的总摩擦损失为10J/kg（不包括出口阻力损失），喷头处压力较塔内压力高20kPa，水从塔中流入下水道的摩擦损失可忽略不计。 求泵的有效轴功率。,7/23,z1=0, u1=0 p1=0（表压）,第一章习题,8/23,第一章习题,9/23,解：假设垂直小管中流体静止,例2 流向判断,喉径内径与水管内径之比为0.8。若忽略水在管中流动时的能量损失，试判断垂直小管中水的流向。,第一章习题,10/23,小管中的水自下而上流动。,Et2<Et3,？思考：小管多长时，水静 止不动？,第一章习题,11/23,小管中的水自上而下流动,？思考：若将垂直小管改为弯头小管，弯头迎着来流方向，如图所示，试判断此时弯头小管中水的流向。,Et2Et3,第一章习题,12/23,例3 . 高度的计算,如图所示，有一粘度为1.7cP、密度为765kg/m3的液体，由一高位槽经直径1144mm的钢管流入一密闭容器中，密闭容器的表压为1.6 105Pa，流体在管内的流速为1.0m/s。如果两槽液面保持不变，且知阀门的当量长度为管内径的50倍，管子的相对粗糙度为0.002。 求：两液面的垂直距离,第一章习题,13/23,解 ：从1至2面列机械能衡算式,p1=0，p2=1.6105Pa（表压） =765kg/m3，H=0 u1=u2=0,欲求（z1z2），只需求出Hf 即可,查摩擦系数图可得=0.027,第一章习题,14/23,第一章习题,15/23,例4 . 流速的计算,如图所示，有一粘度为1.7cP、密度为765kg/m3的液体，由一高位槽经直径1144mm的钢管流入一密闭容器中，密闭容器的表压为1.6 105Pa，两槽液面的垂直距离为30m。如果两槽液面保持不变，且知阀门的当量长度为管内径的50倍，管子的相对粗糙度为0.002。 求：管路中输水量的大小,第一章习题,16/23,解：由机械能衡算式,-方程（1）,假设 =0.02，带入方程（1）可得,u = 2.107(m/s),查摩擦系数图可得=0.025,第一章习题,17/23,再以=0.025带入方程（1）可得,u = 1.892(m/s),查摩擦系数图可得=0.0254，与=0.025基本相等。 最终流速 u = 1.892m/s,第一章习题,18/23,例5 . 复杂管路的计算,如图所示，某化工厂用管路1和管路2串联，将容器A中的盐酸输送到容器B内。已知容器A、B液面上方的表压分别为0.5MPa、0.1MPa，两容器间的液位差和管路中所有局部阻力均可以忽略不计，管壁绝对粗糙度 =0.5mm。 求：（1）该串联管路的输送能力； （2）由于生产急需，管路输送能力要求增加50%，现只有9根管路3，问用管路3分别在1和2上并联，哪个方案可行？,管路1（572.5、长50m） 管路2（382.5、长50m） 管路3（382.5、长6m） 盐酸 = 2.0cP， = 1150 kg/m3,第一章习题,19/23,解：（1）在容器A、B的液面间列机械能衡算式,代入机械能衡算式整理得,第一章习题,20/23,将式（2）代入式（1）并化简得,先假设 1 和 2 的初值，代入（3）式得 u1 ，再代入（2）式得u2 由u1 和u2 分别计算Re1 和Re2 ，,可计算得到 1 和 2 的新值，以新值代入（3）式重复计算，直至 前后计算获得的1 和 2 的值基本一致为止，通过如此试差可得：,第一章习题,21/23,u1 =1.32m/s u2 =3.28m/s,（2）方案一：在管路1上并联一管路3，其长也为50m,第一章习题,22/23,联立式（1）、（4）和（5），首先假设1 、 2和3 的初值进行试差计算，可得 u1 、 u2和 u3 的数值,方案二：在管路2上并联一管路3，其长也为50m，计算结果为,第一章习题,23/23,结论：方案二可行，方案一不可行。,第一章习题,