《化工單元操作》流動與輸送習(xí)題課課件

1、化工單元操作化工單元操作流體流動練習(xí)題流體流動練習(xí)題采用氣提法除去污水中易揮發(fā)雜質(zhì)，使其達(dá)到環(huán)保排放要求，工藝流程如圖所示。有兩臺型號相同的泵，開一備一，泵的主要性能參數(shù)如下表所示。 H m qv m3/h P kw % NPSHr m134.5101.8750.61.3230.8202.6642.8324303.0763.54.3采用氣提法除去污水中易揮發(fā)雜質(zhì)，使其達(dá)到環(huán)保排放要求，工藝流試求：設(shè)閥門半開，泵排出側(cè)管路總長（包括局部阻力）200米，試求泵的工作點?泵吸入段的阻力及（l+le)?真空表P3的讀數(shù)？h3h20022P31P1h1已知：池內(nèi)水溫20，壓力表P1=2.698105Pa

2、（g），塔頂操作壓力1.96104Pa （g ），進(jìn)料預(yù)熱器的壓降1.96102 Pa （g），水在管路中的流動均屬于阻力平方區(qū)，且摩擦系數(shù)為0.023，吸入側(cè)和排出側(cè)的管徑均為852.5，圖中所示的相對高度分別為h1=2 m，h2=22 m，h3=1m 。忽略泵的阻力損失。試求：h3h20022P31P1h1已知：池內(nèi)水溫20，壓閥門全開時，泵排出側(cè)（l+le)=100米，試求泵的工作點?壓力表的讀數(shù)？因調(diào)解流量損失在閥門上的揚(yáng)程HV?（預(yù)熱器損失揚(yáng)程按He =31.25u2/2g）安裝高度適宜否？閥門關(guān)閉時，壓力表的讀數(shù)？因擴(kuò)大生產(chǎn)能力，污水排放量增加30%， 該泵能否滿足要求？如不能滿足

3、要求,可采取什么措施？閥門如何動作？壓力表如何變化？ （以原工作點為準(zhǔn)）8 塔操作壓力波動， 對泵操作有和影響？ 試用圖解說明， 應(yīng)采取什么措 施穩(wěn)定生產(chǎn)？h200122P3P1h1h3h200122P3P1h1h3h200122P3P1h1h3解：(1) 首先確定流量 在1-1及2-2面列方程：設(shè)閥門半開，泵排出側(cè)管路總長（包括局部阻力）200米，試求泵的工作點?h200122P3P1h1h3解：(1) 首先確定流量設(shè)閥(2) 確定揚(yáng)程HemqVm3/hNkw%NPSHr134.5101.8750.61.3230.8202.6642.8324303.0763.54.3構(gòu)成泵的特性曲線方程為：

4、 He=k-BqV2數(shù)據(jù)擬合： H=35.9-0.013qV2當(dāng) qV=19.9 m3/h，He=30. 75m(2) 確定揚(yáng)程HeqVNNPSHr134.5101.8h200122P3P1h1h3解: (1) 泵吸入段阻力：hf0-1在1-1及0-0面列方程(以0-0面為基準(zhǔn)面)：2. 泵吸入段的阻力及（l+le)?(2) （l+le)h200122P3P1h1h3解: (1) 泵吸入段阻力：h200122P3P1h1h33 . 真空表P3的讀數(shù)？解：在0-0及3-3面列方程(以0-0面為基準(zhǔn)面)：忽略泵的阻力h200122P3P1h1h33 . 真空表P3的讀數(shù)？4 閥門全開時，泵排出側(cè)（

5、l+le)=100米，試求泵的工作點?壓力表的讀數(shù)？因調(diào)節(jié)流量損失在閥門上的揚(yáng)程HV?（預(yù)熱器損失揚(yáng)程按He =31.25u2/2g）解 : (1) 系統(tǒng)最大流量（閥門全開時） 在0-0及2-2面列方程：h200122P3P1h1h34 閥門全開時，泵排出側(cè)（l+le)=100米，試求解方程組得：qVmax=21.82 m3/h He=29.71 m(2) 壓力表讀數(shù) 在1-1及0-0面列方程(以0-0面為基準(zhǔn)面)：h200122P3P1h1h3解方程組得：qVmax=21.82 m3/h(2) 壓力表得: p1=252766.59Pa=2.49 kg/cm2 (g) 下降,也可定性分析得:

6、p1=252766.59Pa=2.49 kg/ (3) 調(diào)節(jié)流量損失在閥門上的揚(yáng)程QDHeQHeAHeDQACDBAEE半開全開當(dāng)半開時：qV=19.9 m3/h時 He=30.75 m HV=HD-HB=30.75-28.75=2.0 m在 qV=19.9 m3/h，根據(jù)管路特性曲線：L=28.75 m (3) 調(diào)節(jié)流量損失在閥門上的揚(yáng)程QDHeQHeAH 5 安裝高度適宜否？為了安全起見，以最大流量考查安裝高度。qVmax=21.82 m3/hH=29.71 m查表知：當(dāng)qV=20m3/h NPSHr=2.8 m qV=30m3/h NPSHr=4.3m插值得： qVmax=21.82m3

7、/h NPSHr=3.1m當(dāng) t=20，Ps=2.34103 Pa HemqVm3/hNkw%NPSHr134.5101.8750.61.3230.8202.6642.8324303.0763.54.3取 S=1.0 m 5 安裝高度適宜否？qVmax=21.82 m3/h查表h200122P3P1h1h3則泵的允許安裝高度：實際安裝高度z=1mqVmax=21.82 m3/h 因此不能滿足要求（2）措施：采用并聯(lián)操作 7 污水排放量增加30% , 泵能否滿足要求（2）措施當(dāng)Q并=25.87 m3/h時，He并=33.72 m全開時，管路所需揚(yáng)程： L=24+0.012 25.87 2=32.

8、03 m所需揚(yáng)程：LHe并; 故合用He并HeABdbCQ1Q并當(dāng)Q并=25.87 m3/h時，He并=33.72 m所需揚(yáng) 并聯(lián)操作的最大流量： He并=35.9- 3.2510-3 qV2 L=24+0.012 qV2 解得：qV并max=27.93 m3/h 所需流量： qVqV并max; 故合用最大流量與生產(chǎn)流量的比值：擴(kuò)產(chǎn)前單泵： qV max/qV=21.82/19.9=1.1擴(kuò)產(chǎn)后并聯(lián)： qV max/qV=27.93/25.87=1.08 并聯(lián)操作的最大流量：最大流量與生產(chǎn)當(dāng)qV=25.87 m3/h時; He串=54.40 m所需揚(yáng)程LHe串; 故合用（2）措施：采用串聯(lián)操作

9、He串HeABdbQ串ccV(z+p/g）0He當(dāng)qV=25.87 m3/h時; He串=54.40 m串聯(lián)操作的最大流量： He串=71.8- 0.026 qV串2 L=24+0.012 qV2解得：qVmax=35.47 m3/h所需流量 qVqV串max; 故合用He串HeQ串VHeABCDE最大流量與生產(chǎn)流量的比值：擴(kuò)產(chǎn)前單泵： qV max/qV=21.82/19.9=1.1擴(kuò)產(chǎn)后并聯(lián)： qV max/qV=25.47/25.87=1.37串聯(lián)、并聯(lián)選擇（交點）H串=71.8- 0.026 qV2 H并=35.9- 3.2510-3 qV2 Q=35.03 m3/h; H=39.9

10、m串聯(lián)操作的最大流量：He串HeQ串VHeABCDE最大流量與（3）閥門如何動作 當(dāng)半開時，管路特性：由上式解得：qV=24.42 m3/h因此，當(dāng)開度1/2時，流量達(dá)不到25.87 m3/h ，故閥門開度應(yīng)大于1/2。（3）閥門如何動作由上式解得：qV=24.42 m3/h從半開逐漸增大開度：壓力表讀數(shù)下降， H ; AB 從全開逐漸減小開度：壓力表讀數(shù)增加， H ; CBQDHeQQmaxBAC半開全開Q并聯(lián)單泵A從半開逐漸增大開度：QDHeQQmaxBAC半開全開Q并聯(lián)閥門如何動作的說明: 閥門開度的變化，只有確定某一狀態(tài)流量的情況下，與 qV比較，才可推斷閥門的動作方向。QDHeQQm

11、axBAC半開全開Q并聯(lián)單泵A 如果該點流量大于qV時，閥門關(guān)?。蝗绻擖c流量小于qV時， 閥門開大 當(dāng)組合工作點為A時，單泵工作點為A。qV并2 qV單閥門如何動作的說明:QDHeQQmaxBAC半開全開Q并聯(lián)氣提塔壓力波動的影響:壓力波動必將導(dǎo)致流量的波動。塔壓增高，流量下降， 此時應(yīng)開大閥門， 系統(tǒng)阻力下降。AB塔壓下降，流量增高， 此時應(yīng)關(guān)小閥門， 系統(tǒng)阻力增加。 ACHeQBAC塔壓增高塔壓降低氣提塔壓力波動的影響:壓力波動必將導(dǎo)致流量的波動。塔壓下降，用泵將水槽中水打到高位槽B、C。真空表讀數(shù)10925Pa，各段管長（包括局部阻力的當(dāng)量長度）及管尺寸如下：泵的入口段： 1.5m，（

12、1084mm）泵出口至分支點：100m，（1084mm）分支點至B槽： 40m，（452.5mm）分支點至C槽： 60m，（573.5mm）設(shè)系統(tǒng)為穩(wěn)定湍流，且各段摩擦系數(shù)0.023。00201m1110mB2233CR2R1E求：（1）輸送流體所需功？（2）若在調(diào)節(jié)閥上接一壓差計，側(cè)得壓差為R1=50mmHg ,求調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)？（3）如果閥門關(guān)小，使系統(tǒng)流量減為原來的0.9倍，則孔板流量計的壓差計的讀數(shù)為原來的多少倍？（設(shè)系統(tǒng)為穩(wěn)定的湍流，摩擦系數(shù)不變）。用泵將水槽中水打到高位槽B、C。真空表讀數(shù)10925Pa，各基準(zhǔn)一致，壓力基準(zhǔn)，位頭基準(zhǔn)。通大氣的面，壓力為大氣壓。P(g)=0大截面

13、的流速可忽略不計。u=0選取適當(dāng)截面，與流向垂直，條件充分。0001m1110mB2233CR2R1E（1）輸送流體所需功？分支管路與并聯(lián)管路?在0、1截面列方程基準(zhǔn)一致，壓力基準(zhǔn)，位頭基準(zhǔn)。0001m1110mB22330001m1110mB2233CR2R1E（1）輸送流體所需功？分支管路0001m1110mB2233CR2R1E（1）輸送流體所需0001m1110mB2233CR2R1E（1）輸送流體所需功？在0、2截面列方程0001m1110mB2233CR2R1E（1）輸送流體所需（2）若在調(diào)節(jié)閥上接一壓差計，側(cè)得壓差為R1=50mmHg ,求調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)？在調(diào)節(jié)閥上、下截面列方

14、程0001m1110mB2233CR2R1E54（2）若在調(diào)節(jié)閥上接一壓差計，側(cè)得壓差為R1=50mmHg （3）如果閥門關(guān)小，使系統(tǒng)流量減為原來的0.9倍，則孔板流量計的壓差計的讀數(shù)為原來的多少倍？（設(shè)系統(tǒng)為穩(wěn)定的湍流，摩擦系數(shù)不變）。0001m1110mB2233CR2R1E54由前面分析可知：壓差計的壓差只與阻力有關(guān)。（3）如果閥門關(guān)小，使系統(tǒng)流量減為原來的0.9倍，則孔板流量虹 吸 例 題例：一虹吸管將水池中的水導(dǎo)出，阻力可忽略不計。5 改變C點對流動的影響試求：1 管排出水的速度2 C點的壓力3 D段管長對流速的影響4 B端伸長對流速的影響11u22pAABh2=5mBh1=2mDC33虹 吸 例 題例：一虹吸管將水池中的水導(dǎo)出，阻虹 吸 例 題1）B點出口流速u2=? 在1-1與2-2面列方程 u2=9.9m/s2) C點壓力 P3=? 在1-1與3-3面列方程C點真空度：68670Pa，即514.8mmHg11u22pAABh2=5mBh1=2mDC33虹 吸 例 題1）B點出口流速u2=? 虹 吸 例 題改變C點：當(dāng)B點不變時：P3min是否可為零？當(dāng)Pcmin=Ps（操作溫度下）產(chǎn)生汽化，虹吸現(xiàn)象停止。h1h1maxh1, P311u22pAABh2=5mBh1=2mDC33虹 吸 例 題改變C點：當(dāng)B點不變