化工原理小結(jié)

1、本章以柏努利方程為主線,把相關(guān)的重要內(nèi)容有機(jī)地聯(lián)系起來,形成清晰的網(wǎng)絡(luò),如下圖所示。 1.如本題附圖所示,水在管道內(nèi)流動。為測量流體壓力,在管道某截面處連接 U 管壓差計,指示液為水銀,讀數(shù) R =100 mm, h =800 mm。為防止水銀擴(kuò)散至空氣中,在水銀面上方充入少量水,其高度可以忽略不計。已知當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?101.3 kPa,試 求管路中心處流體的壓力。解:設(shè)管路中心處流體的壓力為 p 根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程式,A A p p '=則a+p gh gR p =汞 水(80.132kPaPa 1. 08. 9136008. 08. 91000103. 1013=-=-=gR

2、gh p p a 汞 水 目的:靜力學(xué)方程的應(yīng)用2.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 100 mm的鋼質(zhì)放水管相連,管路上裝有一個閘閥,距 管路入口端 15 m處安有以水銀為指示液的 U 管壓差計,其一臂與管道相連, 另一臂通大氣。壓差計連接管內(nèi)充滿了水,測壓點(diǎn)與管路出口端之間的直管長 度為 20 m。(1當(dāng)閘閥關(guān)閉時,測得 R =600 mm、 h =1500 mm;當(dāng)閘閥部分開啟時, 測得 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。問每小時從管中流出多少水(m 3?(2當(dāng)閘閥全開時, U 管壓差計

3、測壓處的壓力為多少 Pa (表壓 。 (閘閥 全開時 L e /d 15,摩擦系數(shù)仍可取 0.025。 解:(1閘閥部分開啟時水的流量在貯槽水面 1-1,與測壓點(diǎn)處截面 2-2,間列機(jī)械能衡算方程,并通過截面 2-2,的中心作基準(zhǔn)水平面,得22b1b21212f 1222u u p p gz gz h +=+,- (a 式中 p 1=0(表 (表Pa 39630Pa 4. 181. 910004. 081. 913600O H Hg 22=-=-=gR gR p u b2=0, z 2=0z 1可通過閘閥全關(guān)時的數(shù)據(jù)求取。當(dāng)閘閥全關(guān)時,水靜止不動,根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程知習(xí)題 20附圖2H O

4、 1Hg ( g z h gR += (b 式中 h =1.5 m, R =0.6 m 將已知數(shù)據(jù)代入式(b 得m 66. 6m 5. 110006. 0136001= -=z2222b b f,1-2c b b 159.81×6.66=2b 2u +100039630+2.13 ub 2解得13. 3b =u水的流量為 (m 43. 1m 13. 31. 0785. 0360043600332b 2s =u d V (2閘閥全開時測壓點(diǎn)處的壓力在截面 1-1,與管路出口內(nèi)側(cè)截面 3-3,間列機(jī)械能衡算方程,并通過管中心線作基準(zhǔn)平面,得22b1b33113f 1322u u p p

5、gz gz h +=+,-式中 z 1=6.66 m, z 3=0, u b1=0, p 1=p 32e bf,13c ( 2L L u h d -+=+=2u u +=(c 將以上數(shù)據(jù)代入式(c ,即9.81×6.66=2b 2u +4.81 u b 2解得s 51. 3b =u再在截面 1-1,與 2-2,間列機(jī)械能衡算方程,基平面同前,得22b1b21212f 1222u u p p gz gz h +=+,-式中 z 1=6.66 m, z 2=0, u b10, u b2=3.51 m/s, p 1=0(表壓力kg J 26.2kg J 251. 35. 01. 05. 1

6、025. 022f,1= +=-h將以上數(shù)值代入上式,則p 3.512 9.81 × 6.66 = + 2 + 26.2 2 1000 解得 p2=3.30×104 Pa（表壓） × （表壓） 3、如圖所示，用泵將水從貯槽送至敞口高位槽，兩槽液面均恒定不變，輸送管路尺寸為83×3.5mm，泵的進(jìn)出口管道上分別安 如圖所示，用泵將水從貯槽送至敞口高位槽，兩槽液面均恒定不變，輸送管路尺寸為83×3.5mm， 裝有真空表和壓力表， 4.8m， .0m 裝有真空表和壓力表，真空表安裝位置離貯槽的水面高度 H1 為 4.8m，壓力表安裝位置離貯槽的水面高

7、度 H2 為 5.0m。當(dāng)輸水量 3 1.96J/kg， 4.9J/kg， 2.452× 5Pa， 為 36m /h 時，進(jìn)水管道全部阻力損失為 1.96J/kg，出水管道全部阻力損失為 4.9J/kg，壓力表讀數(shù)為 2.452×10 Pa，泵的效率 3 5 3 70%，水的密度 為 70%，水的密度為 1000kg/m ， 3 試求： （1 多少？ 試求： 1）兩槽液面的高度差 H 為多少？ （ kW？ （2）泵所需的實際功率為多少 kW？ （3）真空表的讀數(shù)為多少？ 真空表的讀數(shù)為多少？ 目的：柏努利方程的應(yīng)用，特別是截面、 目的：柏努利方程的應(yīng)用，特別是截面、基準(zhǔn)面的

8、選取 思考題： 思考題： 1、離心泵的基本機(jī)構(gòu)及其作用? 、離心泵的基本機(jī)構(gòu)及其作用 2、離心泵有哪些基本參數(shù)和特征曲線？ 、離心泵有哪些基本參數(shù)和特征曲線？ 3、氣蝕現(xiàn)象和氣縛現(xiàn)象，原因和避免的辦法 、氣蝕現(xiàn)象和氣縛現(xiàn)象， 沉降： 利用分散物質(zhì)與分散介質(zhì)的密度差異， 一、 沉降： 利用分散物質(zhì)與分散介質(zhì)的密度差異， 使之發(fā)生相對運(yùn)動而分離 的過程。 的過程。 重力沉降速度 降和過濾兩種操作。 4d ( s g u = t 3 1、球型顆粒的自由沉降沉降速度 離心沉降速度 、 4 d ( s u T2 u r = R 3 內(nèi)容小結(jié) 利用機(jī)械方法分離非均相物系的過程，按其涉及的流動方式不同，可大

9、致分為沉 du t 24 2、非球型顆粒的自由沉降 4 、 ( 1 滯流區(qū) : 10 < R e < 2 , = , Ret = µ Re 的計算： 當(dāng)量直徑 d e 的計算： d 2 ( s g u = （斯托克斯公式） 重力沉降 3、沉降速度 u t 的計算 t 、 18 µ d 2 u u 2 1 離心沉降 、試差法：設(shè) uR e =, 求出( ts后 , 計算出 T Re t 檢驗 R e t t t R 18 µ 3 4d ( s g Ret µ 2 2 、摩擦數(shù)群法： ,ut = Ret = d 3µ 2 4、沉降速度

10、u t 運(yùn)用 、 過濾：以某種多孔物質(zhì)的介質(zhì)來處理懸浮液的操作。 二、過濾：以某種多孔物質(zhì)的介質(zhì)來處理懸浮液的操作。 1）重力沉降速度 u t 的運(yùn)用A 2 p 1 s ） dV = 過濾基本方程式 d µ r v (V + V e A：降塵室的設(shè)計（分離氣體混合物） ：降塵室的設(shè)計（分離氣體混合物） -6- Vs WLu t 空氣中自由沉降， 1、顆粒在流體中做自由沉降，試計算（1）密度為 2 650 kg/m3，直徑為 0.04 mm 的球形石英顆粒在 20 空氣中自由沉降，沉 顆粒在流體中做自由沉降，試計算（ ） 降速度是多少？ （2） 降速度是多少？ ） （ 密度為 7 90

11、0 kg/m3， 直徑為 6.35 mm 的鋼球在密度為 1 600 kg/m3 的液體中沉降 150 mm 所需的時間為 7.32 s，液體的黏度是多少？ ，液體的黏度是多少？ （1）假設(shè)為滯流沉降， 解： ）假設(shè)為滯流沉降，則： （ d 2 ( s ut = 18µ 查附錄 20 空氣 = 1.205kg/m3 ， µ = 1.81 × 10 5 Pa s ，所以， 所以， 2 d 2 ( s g (0.04 × 10 3 × (2650 1.205 × 9.81 ut = = m s = 0.1276 m s 18µ

12、18 × 1.81 × 10 5 核算流型： 核算流型： dut 1.205 × 0.1276 × 0.04 × 103 Re = = = 0.34 < 1 1.81× 105 µ 所以，原假設(shè)正確， 所以，原假設(shè)正確，沉降速度為 0.1276 m/s。 。 （2）假設(shè)為滯流沉降，得： ）假設(shè)為滯流沉降， d 2 ( s g µ= 18ut 其中 u t = h = 0.15 7.32 m s = 0.02049 m s 0.006352 (7900 1600 × 9.81 µ= Pa s

13、 = 6.757Pa s 18 × 0.02049 將已知數(shù)據(jù)代入上式得： 將已知數(shù)據(jù)代入上式得： 核算流型 Re = dut 0.00635 × 0.02049 × 1600 = = 0.03081 < 1 µ 6.757 所以，原假設(shè)正確。 所以，原假設(shè)正確。 講解的目的：要求掌握斯托克斯方程 講解的目的：要求掌握斯托克斯方程 斯托克斯 810nm×810nm×42mm， 10， 0.1， 2.板框壓濾機(jī)過濾某種水懸浮液,已知框的長×寬×高為 810nm×810nm×42mm， 板框壓濾機(jī)過濾某種水懸浮液,已知框的長× 總框數(shù)為 10， 濾餅體積與濾液體積比為 v = 0.1， 3 3 10min， 10min,共得濾液量為 試求（ 濾框充滿濾餅時所需過濾時間（ 過濾 10min，得濾液量為 1.31 m ，再過濾 10min,共得濾液量為 1.905 m ，試求（1）濾框充滿濾餅時所需過濾時間（2）若洗滌 3 3 43min， 求該裝置的生產(chǎn)能力（以得到的濾餅體積計） ，求該裝置的生