化工原理習(xí)題

1、 化工原理習(xí)題 計算1.水平串聯(lián)的兩直管1、2，管徑d=d/2，管道1長為100m，已知流體在管道1中的雷諾數(shù)(Re)=1800，今測得某流體流經(jīng)管道1的壓強降為0.64(m液柱)，流經(jīng)管道2的壓強降為0.064(m液柱)，試計算管道2的長度(設(shè)局部阻力可略去)。答案* d=d/2 u=4u Re/Re=du/(du)=1/2 Re=900 =64/Re=0.0356 2 =0.071 p/p=2(l/d)(u/2)/1(l/d)(u/2) =2(l/2d)(u/4)/(100/d)u =l/(16100) l=161000.064/0.64=160m，由于水的壓強產(chǎn)生水柱高1m; 截面2處管

2、內(nèi)徑為0.1m 。若忽略水由1至2處的阻力損失，試計算截面1、2處產(chǎn)生的水柱高度差h為多少m?答案* 列1-1、2-2間列柏努利方程式: Z+u/2g+p/g =Z+u/2g+p/g+hf p-p=g(u/2g-u/2g)=(u/2-u/2) u/u=d/d u=0.5(0.2/0.1)=2m.s u代入 p-p=(2-0.5/2)=1876N.m p-p=gh h=(p-p)/g =1875/(10009.81)=0.191m3.一輸油管，原輸送=900kg.m，=135cp的油品，現(xiàn)改輸送=880kg.m，=125cp的另一油品。若兩種油品在管內(nèi)均為層流流動，且維持輸油管兩端由流動阻力所引

3、起的壓強降-pf 不變,流型為層流，則輸送的油量(質(zhì)量流量m)有何變化?(用百分數(shù)表示)答案* 64/R（l/d)(u/2)=64/R(l/d)(u/2) u/(du)u=u/(du)u uu/=uu/ u/u=/ =1.35880/1.25900=1.056 輸油量比原來增加5.6%4.某流體在管內(nèi)作層流流動，若體積流量不變，而輸送管路的管徑增加一倍，求因摩擦損失而引起的壓力降有何變化？答案* 根據(jù)泊氏方程：-p=32ul/d 以及： (/4)du=(/4)du=Vs已知：d=2d 則：u/u=d/d=(2d)/d=4 即：u=u/4原工況：-p=32ul/d 現(xiàn)工況：-p=32ul/d=

4、l=l u=u/4 d=2d 將上述各項代入并比較： 現(xiàn)/原:p/p=32(1/4)ul/(2d) /32ul/d=1/16 因摩擦而引起的壓降只有原來的1/165.某廠如圖所示的輸液系統(tǒng)將某種料液由敞口高位槽A輸送至一敞口攪拌反應(yīng)槽B中,輸液管為382.5mm的銅管,已知料液在管中的流速為u m.s,系統(tǒng)的hf=20.6u/2 J.kg,因擴大生產(chǎn)，須再建一套同樣的系統(tǒng), 所用輸液管直徑不變，而要求的輸液量須增加30%,問新系統(tǒng)所設(shè)的高位槽的液面需要比原系統(tǒng)增高多少?答案* u0u p=p 于是gZ=gZ+hf g(Z-Z)=hf =20.6u/2 u=2g(Z-Z)/20.6 =(29.8

5、16/20.6) Z=Z+20.6u/2g =5+20.6(1.32.39)/(29.81) =15.14m 增高為：Z-Z=15.14-11=4.14m6如圖所示的管路系統(tǒng)中，有一直徑為382.5mm、長為30m的水平直管段AB, 并裝有孔徑為16.4mm的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計來測量流量,流量系數(shù) Co=0.63。流體流經(jīng)孔板永久壓強降為3.510N.m，AB段的摩擦系數(shù)可取為0.024。試計算: 液體流經(jīng)AB管段的壓強差； 若泵的軸功率為500W， 效率為60%，則AB管段所消耗的功率為泵的有效功率的百分率。答案* 在A-B之間列柏方程(管中心線為基準(zhǔn)面)：gZ+u/2+p/=gZ+u/2+p/

6、+hp-p=h=Lu/2d+p孔u=C2gR(-)/ =0.6329.810.6(13600-867)/867u=(16.4/33)pA -pB=0.024(30/0.033)(2.046/2)867+3.510 =74590N.mNe=W .W=(74590/867)(/4)du =86(0.7850.0332.046867)=130w有效功率百分數(shù)=130/(5000.6)100%=43.3% 7.某油品在894mm的無縫鋼管中流動。 在A和B的截面處分別測得壓強P15.210N.m，P14.810N.m。試計算管路中油品的流量。 已知：A.B間長為40m，其間還有2個90彎頭（每個彎頭的

7、當(dāng)量長度35d），油820kg.m，油121cp。答案* AB間列柏努利方程： Z/2P/Z/2P/H （PP）/（ZZ）H （）/d/2g (15.2-14.8)10/(8209.81)-1=64/(du/)(l+l)/d/2 64/（d）（）/d/2 (3.97329.81(0.081)820/(641211045.67)=1.186 m.s 校驗：Rd/0.0811.186820/（12110） 6512000 VA0.785（0.081）1.186 6.1110m.s22m.h。8圖示為水泵進水管的裝置。管子尺寸為573.5mm；管的下端位于儲水池水面下2m，并裝有底閥及濾網(wǎng)，該處之局

8、部阻力壓頭損失為12/（2）；截面22處的真空度為4m水柱；由11至22截面的沿程壓頭損失為9/（2）。試求：（1）進水管的流量為多少m.h；（2）進水口11處的表壓為若干N.m？ 答案* 列水面與22截面列柏努利方程：（1）Z/2P/Z/2P/HZ0，0，P0，Z3m，P/4mHOH12/29/221/221/221/2/222/2431m （29.81/22） V36000.785（0.05）0.946.64m.h（2）進水口11處的表壓P33截面為大槽距水面2m深處的大槽截面，3-3及1-1截面間的柏努利方程式 Z=Z=0 p/g=2 p/g u0 u=0.94ms H=12u/2g 2

9、=p/1000g+0.94/2g+120.94/2g p=13.8810 P=13.88KP=1.415m水9在實驗室流體沿程阻力測定裝置上，對1鍍鋅管 (內(nèi)徑27mm)，進行測試，測壓點間距為5290(mm)，當(dāng)水流量為2(L.s)時，水銀壓差計上讀數(shù)為400(mm)。求：此時的值是多少?在同樣條件下測定1/2鍍鋅管(管內(nèi)徑為16.25mm)的值; 當(dāng)管內(nèi)流速5.80m.s時,試估計測得的值應(yīng)比高還是低?為什么?水的粘度=1cp,密度=1000kg.m答案* 水流量為0.002m3 .s 在1管u=0.002/(/4)0.0 27Re=3.4930.0271000/1094300 p=(13

10、.6-1.0)4009.8149440Pp=(l/d)(u/2) =494400.0272/(5.2 93.491000) =0.0414在(1/2)管中 d=16.25mm,u Re=0.016255.81000/1094250Re1 在湍流區(qū)：(Re,/d),若兩管絕對粗糙度接近， 則/d10精餾塔C塔頂列管式冷凝器D殼方的冷凝液體經(jīng)AB管線流至塔頂，管路系統(tǒng)的部分參數(shù)如附圖所示。已知管徑為222mm，AB管路總長與所有局部阻力 (包括進、出口) 的當(dāng)量長度之和為25m。操作條件下液體的密度為1000kg.m，粘度為25cp。冷凝器殼方各處壓強近似相等。求液體每小時的體積流量。摩擦系數(shù)可按

11、下式計算:層流時,=64/Re;湍流時,=0.3164/Re。答案* 在A、B兩截面間列柏方程(以通過B的水平面為基準(zhǔn)面)： gZA +(uA /2)+(pA /)=gZB +(uB /2)+(pB /)+hf A B pA =0.43136009.81=5.73710N.m pB =0.45136009.81=610N.m 設(shè)流動為層流，則 =64/Re=64/(du)hf A B =(l+le )/d(u/2) =64/(du)(l+le )/d(u/2) =61.73u將有關(guān)數(shù)代入柏方程求解：9.816+(5.73710/1000)=(610/1000)+61.73u Vh=0.991(

12、/4)0.0183600=0.834m.h驗算：Re=0.0180.9111000/(2510)=6562100(層流)11有二個敞口水槽，其底部用一水管相連, 水從一水槽經(jīng)水管流入另一水槽,水管內(nèi)徑0.1m,管長100m,管路中有兩個90彎頭,一個全開球閥, 如將球閥拆除,而管長及液面差H等其他條件均保持不變,試問管路中的流量能增加百分之幾?設(shè)摩擦系數(shù)為常數(shù),=0.023,90彎頭阻力系數(shù)=0.75，全開球閥阻力系數(shù)=6.4。答案* 拆除球閥之前，管內(nèi)流速為u1 ，取1-1與2-2截面列柏式：p=0 u=0 Z=HgH=hfhf =(l/d)+(u1 /2) =(l/d)+29 0 +球+縮

13、小+擴大(u1 /2) =0.023(100/0.1)+20.75+6.4+0.5+1.0(u1 /2) =16.2u1 拆除球之后，管內(nèi)流速為u2hf =(l/d)+29 0 +小+大)(u2 /2) =0.023(100/0.1)+20.75+0.5+1.0)(u2 /2)=13u2 因拆除球閥前后H不變，hf =hf (u2 /u1 )=16.2/13=1.246 u2 /u1 =1.116 流量V關(guān)系為： V2 =1.116V112.如圖所示:水以一定流速自下向上流動，在U形壓差計中測得讀數(shù)h100mm，二測 壓孔間距為1m，求： （1）流體由2-2截面流至1-1截面的能量損失h為多少m水柱？ （2）2-2與1-1截面間靜壓差P為多少m水柱？ （3）若流體作反向流動，則U形壓差計讀數(shù)為多大？答案* （1）列2-2與1-1截面柏努利方程式得： P/P/h 即（PP）/h 列00等壓面靜力學(xué)方程式得： （PP）/（）/ 比較式與式得： （）/0.112.61.26mHO （2）（PP）/1.2612.26mHO （3）若反向流動，采用類似方法可得 （PP）/h （PP）/（）/ 即h（-）/ h100mm13水從蓄水箱，經(jīng)過一水管流出，如附圖所示。假如，Z12m， ZZ6.5m，d20 mm，d10mm， 水流經(jīng)d管段的阻力損失為2m HO，流經(jīng)d