化工原理習(xí)題PPT課件

1、1化工原理（上）楚禎telq：8129706922主要內(nèi)容1：課后習(xí)題講解2：重要知識(shí)點(diǎn)回顧3：習(xí)題補(bǔ)充3習(xí)題講解緒論部分(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(tp4第一章 流體流動(dòng) 20用泵將2104 kg/h的溶液自反應(yīng)器送至高位槽（見本題附圖）。反應(yīng)器液面上方保持25.9103 pa的真空度，高位槽液面上方為大氣壓。管道為 76 mm4 mm的鋼管，總長(zhǎng)為35 m，管線上有兩個(gè)全開

2、的閘閥、一個(gè)孔板流量計(jì)（局部阻力系數(shù)為4）、五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭。反應(yīng)器內(nèi)液面與管路出口的距離為15 m。若泵的效率為0.7，求泵的軸功率。（已知溶液的密度為1073 kg/m3，黏度為6.3 *10-4 pa* s。管壁絕對(duì)粗糙度可取為0.3 mm。） 5解：以低位槽溶液液面為基準(zhǔn)水平面，也為截面1-1與高位槽的液面為截面2-2。在截面1-1和截面2-2之間應(yīng)用伯努利方程其中，we=0,z1=0,z2=15m,p1=-26.7*103(表壓)，p2=0，u1=u2=0簡(jiǎn)化得 液體在管中的流速雷諾準(zhǔn)數(shù)為所以液體在管道中是湍流。由雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙度fhwepuzg22ffhhwe03.172107310

3、7 .26158 . 93smdwus/43.11073*068.0*360010*2*44242400010*106610*3 . 61073*43. 1*068. 0re54du029. 0,0044. 068/3 . 0查表得d6流動(dòng)阻力為：由教材可查的閘閥和彎頭的當(dāng)量長(zhǎng)度分別為0.45m和2.1m?？装宓淖枇ο禂?shù)分為3各部分：流量計(jì)的系數(shù)為4，反應(yīng)器到輸送管道管道變小，系數(shù)為0.5，管道到高位槽管道變大，系數(shù)為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泵的軸功率為2)(2udlelhifkgjudlelh

4、if/30.32243. 1*415 . 0068. 05*1 . 22*45. 050*029. 02)(22kwnen63. 17 . 0135. 1723題 解 ：管內(nèi)水流量為vs=(500*10-3)/60=8.333*10-3m3/s管內(nèi)水流速為u=vs/a= 由題知，hf=6m代入數(shù)據(jù)u得：采用試差法，假設(shè) 則d=0.09m，u=1.31m/s此時(shí)相對(duì)粗糙度為0.05/90=0.0005556，且10度的水黏度為130.77*10-5p*s核算雷諾準(zhǔn)數(shù)， 查表得 所以假設(shè)比較接近。得管徑為90mm)/(10*061. 1d10*8.333*4222-3smdgudlhf6228 .

5、 9*6210*061. 1300222dd02. 04510*910*77.1301000*31.1*09.0redu02. 0826. 用離心泵將20水經(jīng)總管分別送至a，b容器內(nèi)，總管流量為89m/h，總管直徑為 1275mm。原出口壓強(qiáng)為1.93105 pa，容器b內(nèi)水面上方表壓為1kgf/cm，總管的流動(dòng)阻力可忽略， 各設(shè)備間的相對(duì)位置如本題附圖所示。試求：（1）兩支管的壓頭損失hf，o-a ，hf，o-b，（2）離心泵的有效壓頭h e。9解：選取離心泵出口處水平管線中心線為基準(zhǔn)水平面，低位槽液面為截面0-0，垂直于離心泵出口處的截面為1-1，a,b水槽液面分別為截面2-2和截面3-3

6、。 泵出口處的流速為 (1)在截面1-1、2-2之間和截面1-1、3-3直接分別應(yīng)用伯努利方程由題意知：z1=0,z2=14+2=16m,z3=6+2=8m,p1=1.93*105(表壓),p2=0(表壓)，p3=1kgf/cm2=9.8*104(表壓)，u1=2.299m/s，u2=u3=0，we=0帶入伯努利方程得smdvsu/299. 2005. 0*2127. 0*360089*442212,323312111,222212112222ffhpuzwepugzhpuzwepugzm94. 18 . 9/24.19/24.19m94. 38 . 9/65.38/65.38bf2,af1

7、,，壓頭損失為，壓頭損失為hkgjhhkgjhff10(2)在截面0-0和截面1-1之間應(yīng)用伯努利方程其中z0=2m,z1=0,p1=1.93*105(表壓),p0=0(表壓)，u1=2.299m/s，u0=0，總管流動(dòng)阻力可以忽略，所以 。代入數(shù)據(jù)，得到we=176.04所以離心泵的有效壓頭he=we/g=176.04/9.8=17.96mfhpugzwepugz12110200220fh1129題12重要知識(shí)點(diǎn)回顧 單位制之間的換算 流體靜力學(xué)基本方程 連續(xù)性方程 柏努利方程 流動(dòng)阻力方程 管路計(jì)算13單位制之間的換算1kcal（千卡）=4.187kj1j=1n*m 1j/s=1wn/m2

8、=pa1kgf(千克力)=9.81n1atm=1.013105pa=10.33mh2o=760mmhg 1kgf/cm2=98.07103pa14流體靜力學(xué)基本方程靜力學(xué)基本方程的推導(dǎo)：（1）上端面所受總壓力p1= p1 a ，方向向下（2）下端面所受總壓力p2= p2 a ，方向向上（3）液柱的重力g =ga( z1 z2), 方向向下液柱處于靜止時(shí)，上述三項(xiàng)力的合力應(yīng)為零gzpgzp)zg(zpp)zga(zapap211221122112015 如圖所示，水在管道內(nèi)流動(dòng)。為測(cè)量流體壓力，在管道某截面處連接u管壓差計(jì)，指示液為水銀，讀數(shù)r=100 mm，h=800 mm。為防止水銀擴(kuò)散至空

9、氣中，在水銀面上方充入少量水，其高度可以忽略不計(jì)。已知當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?01.3 kpa，試求管路中心處流體的壓力。1617連續(xù)性方程推導(dǎo)依據(jù)推導(dǎo)依據(jù)：連續(xù)性方程式是質(zhì)量守恒定律【g1=g0+ga】 的一種表現(xiàn)形式，本節(jié)通過物料衡算進(jìn)行推導(dǎo)。連續(xù)性方程表達(dá)式連續(xù)性方程表達(dá)式 ：即: ua常數(shù) 若流體為不可壓縮流體，常數(shù)，則得： ua常數(shù) 應(yīng)用條件應(yīng)用條件 ：流體視為無數(shù)質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的連續(xù)體，且流體充滿 整個(gè)管截面，沒有間斷。 定態(tài)系統(tǒng)中定態(tài)系統(tǒng)中, 流速與管徑的平方成反比流速與管徑的平方成反比!21221dduu18伯努利方程 推導(dǎo)依據(jù)：推導(dǎo)依據(jù)：能量守恒 表達(dá)式表達(dá)式：以單位質(zhì)量流體為依據(jù)： 表達(dá)

10、式表達(dá)式：以單位質(zhì)量流體為依據(jù)： hf 稱為壓頭損失；稱為壓頭損失； he: 外加壓頭或有效壓頭外加壓頭或有效壓頭fhwepuzg22ghgpguzgwegpguzf2222121122gwehe ghhff19管路中的流動(dòng)阻力直管阻力通式：（范寧公式）pf=hf* pf為流動(dòng)阻力引起的壓強(qiáng)降，單位為pa摩擦系數(shù) 是求出直管阻力的關(guān)鍵 層流時(shí) 雷諾數(shù)湍流時(shí) 可由相對(duì)粗糙度 和雷諾數(shù)re查教材p54圖可得2222udlpudlhffre64udred20管路中的流動(dòng)阻力（一）局部阻力系數(shù)法： （二）當(dāng)量長(zhǎng)度法：22udlhef22uhf21 如本題附圖所示，貯槽內(nèi)水位維持不變。槽的底部與內(nèi)徑為1

11、00 mm的鋼質(zhì)放水管相連，管路上裝有一個(gè)閘閥，距管路入口端15 m處安有以水銀為指示液的u管壓差計(jì)，其一臂與管道相連，另一臂通大氣。壓差計(jì)連接管內(nèi)充滿了水，測(cè)壓點(diǎn)與管路出口端之間的直管長(zhǎng)度為20 m。 （1）當(dāng)閘閥關(guān)閉時(shí)，測(cè)得r=600 mm、h=1500 mm；當(dāng)閘閥部分開啟時(shí)，測(cè)得r=400 mm、h=1400 mm。摩擦系數(shù) 可取為0.025，管路入口處的局部阻力系數(shù)取為0.5。問每小時(shí)從管中流出多少水（m3）？ （2）當(dāng)閘閥全開時(shí)，u管壓差計(jì)測(cè)壓處的壓力為多少pa（表壓）。（閘閥全開時(shí)le/d15，摩擦系數(shù)仍可取0.025。）222324復(fù)雜管路計(jì)算a：分支管路與匯合管路（1）流量：總管路流量等于各支路流量之和（2）雖然各支路的阻力損失不同，但是各個(gè)支路的伯努利方程項(xiàng)是相等的（即：gz2+u22/2 + p/ +項(xiàng)為定值）25b：并聯(lián)管路（1）流量：總管路流量等于各支路流量之和（2）各個(gè)支路的阻力損失相等（3）在計(jì)算阻力損失時(shí)只需要計(jì)算一