


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
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文檔簡(jiǎn)介
3.已知甲地區(qū)的平均大氣壓力為85.3kPa,乙地區(qū)的平均大氣壓力為101.33kPa,在甲
地區(qū)的某真空設(shè)備上裝有一個(gè)真空表,其讀數(shù)為20kPa。若改在乙地區(qū)操作,真空表的讀數(shù)
為多少才能維持該設(shè)備的的絕對(duì)壓力與用地區(qū)操作時(shí)相問(wèn)?
解:(1)設(shè)備內(nèi)絕對(duì)壓力
絕壓=大氣壓-真空度=(85.3xIO,_20x103)Pa=65.3kPa
(2)真空表讀數(shù)
真空度二大氣壓-絕壓=(10133xIO'-65.3x10?)Pa=36.03kPa
ry
5.如本題附圖所示,流化床反應(yīng)器上裝有兩個(gè)U管壓差計(jì)。讀數(shù)分別為4=500mm,
&=80mm,指示液為水銀。為防上水銀蒸氣向空間擴(kuò)散,于右側(cè)的U管與大氣連通的玻璃
管內(nèi)灌入一段水,其高度/?3=100mm。試求A、5兩點(diǎn)的表壓力。
解:(1)A點(diǎn)的壓力
4
PA=p水gRs+0東gR?=(1000x9.81x0.1+13600x9.81x0.08)Pa=1.165x10Pa(表)
(2)8點(diǎn)的壓力
PB=PA+P成*
=(I.165x104+13600x9.81x0.5)Pa=7.836x104Pa(表)
13.如本題附圖所示,用泵2將儲(chǔ)罐1中的有機(jī)混合液送至
精儲(chǔ)塔3的中部進(jìn)行分離。已知儲(chǔ)罐內(nèi)液面維持恒定,其上方壓
力為L(zhǎng)O133xl()5pa。流體密度為SOOkg/n?。精儲(chǔ)塔進(jìn)口處的塔
內(nèi)壓力為1.21x105pa,進(jìn)料口高于儲(chǔ)罐內(nèi)的液面8m,輸送管道
直徑為。68mmx4mm,進(jìn)料量為20mVh。料液流經(jīng)全部管道
的能量損失為70J/kg,求泵的有效功率。
解:在截面4A'和截面8-?之間列柏努利方程式,得
a+f+g4+M=R+4+gZ2+z%
P2p2J
0=1.0133x10$Pa;=1.21x105Pa;Z2-Z,=8.0m;
2、=70J/kg
%'=工["20/3600-------m/s=L966m/s
A7—x(0.068-2x0.004)2
44
52
u/r(1.21-l.O133)xlO1.966noon舄⑺
W.=----------------+------+9.8x8.0+70J/kg
'8002J16
=(2.46+1.93+78.4+70)J/kg=175J/kg
M=卬,叱=20/3600x800x173W=768.9W
19.用泵將2XIO,kg/h的溶液自反應(yīng)器送至高位槽(見(jiàn)本題附圖)。反應(yīng)器液面上方保持25.9
XlO?Pa的真空度,高位槽液面上方為大氣壓。管道為。76mmX4mm的鋼管,總長(zhǎng)為35m,
管線上有兩個(gè)全開(kāi)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I7m<若泵的效率為0.7,求泵的軸功率。(已知溶液的密度為
1073kg/m\黏度為6.3x10,Pa-s。管壁絕對(duì)粗糙度可取為0.3mm。)
解:在反應(yīng)器液面1-1與管路出口內(nèi)側(cè)截面2-7間列機(jī)械能衡算方程,以截面1-11為
基準(zhǔn)水平面,得
g4+號(hào)+叱=gz2+爭(zhēng)/+Z4⑴
式中zi=0,22=17m,Wbi^O
ub2=———=---------2x1°-------m/s=1.43m/s
b2期,23600x0.785x0.0682x1073'’
4dP
0=25.9X103Pa(表),c=0(表)
將以上數(shù)據(jù)代入式(1),并整理得
叱=雙4-4)+與++Z九
2P
259x103
=9.81X17+-^^++Yh,=192.0+y/2t.
2[073人午乙午
其中亨
e/d=0.0044
根據(jù)Re與e/d值,查得40.03,并由教材可查得各管件、閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度分別為
閘閥(全開(kāi)):0.43X2m=0.86m
標(biāo)準(zhǔn)彎頭:2.2X5m=llm
故V/?f=(0.03X35+0.86+11+()5+4)受1J/kg=25.74J/kg
0.0682
于是叱=(192.0+25.74)J/kg=217.7J/kg
泵的軸功率為
M=嗡潛W=L73kW
20.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100mm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15m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20m。
(1)當(dāng)閘閥關(guān)閉時(shí),測(cè)得/?=600mm、〃=1500mm;當(dāng)閘閥部分開(kāi)后時(shí),測(cè)得R=400mm、
力=1400mm。摩擦系數(shù)4可取為0025,管路入口處的局部阻力系數(shù)取為0.5。問(wèn)每小時(shí)從管
中流出多少水(n?)?
(2)當(dāng)閘閥全開(kāi)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(kāi)時(shí)4
15,摩擦系數(shù)仍可取0.025。)
解:(1)閘閥部分開(kāi)啟時(shí)水的流量
在貯槽水面1-r與測(cè)壓點(diǎn)處截面2?2,間列機(jī)械能衡算方程,并通過(guò)截面2-21的中心作
基準(zhǔn)水平面,得
g%噢吟=gz,+當(dāng)吟隹%1
式中0=0俵)
p2=pH&gR-夕電。gR=03600x9.81x0.4-1000x9.81xl.4IPa=39630Pa(表)
〃b2=0,Z2=0
4可通過(guò)閘閥全關(guān)時(shí)的數(shù)據(jù)求取。當(dāng)閘閥全關(guān)時(shí),水靜止不動(dòng),根據(jù)流體靜力學(xué)基本方
程知
P?2og^+h)=p?tgR(b)
式中h-1.5m,7?=0.6m
將已知數(shù)據(jù)代入式(b)得
=<13600x06
Z|1000-1.5m=6.66m
E%”(4+4吟=2.13d=(0.025X.+0.5)孝=2.13大
將以上各值代入式(a),即
2
9.81X6.66=£++2.13wb
21000
解得ub=3.13m/s
水的流量為匕=3600%2曲=(3600x0.785x0.12x3.13)m3/s=1.43m7s
(2)閘閥全開(kāi)時(shí)測(cè)壓點(diǎn)處的壓力
在截面i-r與管路出口內(nèi)側(cè)截面33間列機(jī)械能衡算方程,并通過(guò)管中心線作基準(zhǔn)平面,
得
g4+號(hào)+a=gz#號(hào)+殳+2*⑹
2P2p
式中zi=6.66m,Z3=0,?bi=0?p\=P3
EySJJ或容0.025(含15)+0.5乎=4.8麻
將以上數(shù)據(jù)代入式(c),即
9.81X6.66=<+4.81加2
2
解得ub=3.13m/s
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
g4+華+2=g4+£+匹+E*(d)
2P2p
式中zi=6.66m,Z2=0>Wbi^0,例2=3.51m/s,pi=0(表壓力)
Z*=(0025言+0.5)與J/kg=26.2J/kg
將以上數(shù)值代入上式,則
9.81x6.66=++26.2
210C0
解得“2=3.30XIO,Pa(表壓)
第二章流體輸送機(jī)械
1.用離心油泵將甲地油罐的油品送到乙地油罐。管路情況如本題附圖所示。啟動(dòng)泵之
前A、C兩壓力表的讀數(shù)相等。啟動(dòng)離心泵并將出口閥調(diào)至某開(kāi)度時(shí),輸油量為39m3/h,
此時(shí)泵的壓頭為38m。已知輸油管內(nèi)徑為100mm,摩擦系數(shù)為0.02;油品密度為810kg/m\
試求(1)管路特性方程;(2)輸油管線的總長(zhǎng)度(包括所有局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度)。
習(xí)題1附圖
解:(1)管路特性方程
甲、乙兩地油罐液面分別取作1-1'與2-2'截面,以水平管軸線為基準(zhǔn)面,在兩截面之間
列柏努利方程,得到
&=K+Bq:
由于啟動(dòng)離心泵之前〃A=PC,于是
K=AZ+包=0
P8
則He=Bq;
又&=H=38m
8=[38/(39)2]h2/m5=2.5X102h2/m5
則乩=2.5x10”屋(班的單位為nP/h)
(2)輸油管線總長(zhǎng)度
m/s=1.38m/s
工曰,,2gdH2x9.81x0.1x38
于是/+1=°■=------------—m=1960m
cAu20.02xl.382
2.用離心泵(轉(zhuǎn)速為2900r/min)進(jìn)行性能參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)。在某流量下泵入口真空表
和出口壓力表的讀數(shù)分別為60kPa和220kPa,兩測(cè)壓口之間垂直距離為0.5m,泵的軸功
率為6.7kW。泵吸入管和排出管內(nèi)徑均為80mm,吸入管中流動(dòng)阻力可表達(dá)為=3.0靖
(“I為吸入管內(nèi)水的流速,m/s)o離心泵的安裝高度為2.5m,實(shí)驗(yàn)是在20°C,98.1kPa
的條件下進(jìn)行。試計(jì)算泵的流量、壓頭和效率。
解:(1)泵的流量
由水池液面和泵入口真空表所在截面之間列柏努利方程式(池中水面為基準(zhǔn)面),得到
°=g4+—+-y+
p乙
將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式并整理,得
60xIO?
3.5M,2=----------------2.5x9.81=35.48
1000
%=3.184m/s
則<7=(-x0.082x3.184x3600)m3/h=57.61m3/h
4
(2)泵的揚(yáng)程
???,「(60+220)x1()3]
H=H.+H^+h=--------------1-0.5m=29.04m
n[1()00x9.81
(3)泵的效率
強(qiáng)絲=29.04x57.61xl000x9.81xi()0%.%
1000P3600x1000x6.7
在指定轉(zhuǎn)速下,泵的性能參數(shù)為:(7=57.61m3/h”=29.04mP=6.7kW片68%
5.用離心泵將真空精儲(chǔ)塔的釜?dú)堃核椭脸嘿A罐。塔底液面上的絕對(duì)壓力為32.5kPa(即
輸送溫度下溶液的飽和蒸汽壓)。已知:吸入管路壓頭損失為1.46m,泵的必需氣蝕余量為
2.3m,該泵安裝在塔內(nèi)液面下3.0m處。試核算該泵能否正常操作。
解:泵的允許安裝高度為
”=P「Pv-NPSH-Hfg
Pg
式中Pa-/A=Q
Pg
貝jiHK=[-(2.3+0.5)-1.461m=-4.26m
泵的允許安裝位置應(yīng)在塔內(nèi)液面下4.26m處,實(shí)際安裝高度為-3.0m,故泵在操作時(shí)
可能發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。為安全運(yùn)行,離心泵應(yīng)再下移1.5m。
8.對(duì)于習(xí)題7的管路系統(tǒng),若用兩臺(tái)規(guī)格相同的離心泵(單臺(tái)泵的特性方程與習(xí)題8
相同)組合操作,試求可能的最大輸水量。
解:本題旨在比較離心泵的并聯(lián)和串聯(lián)的效果。
(1)兩臺(tái)泵的并聯(lián)
8.8+5.2xl0,g2=28—4.2X10%)2
解得:g=5.54X103m3/s=19.95m3/h
(2)兩臺(tái)泵的串聯(lián)
8.8+5.2x105=2x(28-4.2x105)
解得:q=5.89X103m3/s=21.2m3/h
3
在本題條件下,兩臺(tái)泵串聯(lián)可獲得較大的輸水量21.2m/h0
第三章非均相混合物分離及固體流態(tài)化
2.用降塵室除去氣體中的固體雜質(zhì),降塵室長(zhǎng)5m,寬5m,高4.2m,固體雜質(zhì)為球
形顆粒,密度為3000kg/n?。氣體的處理量為3000(標(biāo)準(zhǔn))m'h。試求理論上能完全除去的
最小顆粒直徑。
(1)若操作在20°C下進(jìn)行,操作條件下的氣體密度為1.06kg/n?,黏度為1.8x10-5pa”。
(2)若操作在420c下進(jìn)行,操作條件下的氣體密度為OSkg/n?,黏度為3.3x1()5pa?s。
解:(1)在降塵室內(nèi)能夠完全沉降下來(lái)的最小顆粒的沉降速度為:
273+20
3000x-----------
%=工------Am/s=0.03577m/s
bl3600x5x5
設(shè)沉降在斯托克斯區(qū),則:
.=0.03577=《"「°"
18〃
18M4I18XI.8X1Q-5XO.O3577
=1.985xl0-5m=19.85pm
(P「P)gV(3000-1.06)x9.81
核算流型:
dutp=1.985xlO-^0.03577x1.06
Rq//=1.8xl()T0.0418<1
原設(shè)滯流區(qū)正確,能夠完全除去的最小顆粒直徑為1.985xl()5m。
(2)計(jì)算過(guò)程與(1)相同。完全能夠沉降下來(lái)的最小顆粒的沉降速度為:
273+420
3000x
273m/s=0.0846m/s
3600x5x5
設(shè)沉降在斯托克斯區(qū),則:
18〃〃,_118x3.3x10sx0.0846
d==4.132xl0-5m=41.32n]n
(A-V(300C1-0.5)x9.81
核算流型:
d%P4.132xlQ-5x0,0846x0.5
3=0.0529<1
3.3x10-
原設(shè)滯流區(qū)正確,能夠完全除去的最小顆粒直徑為4.132xl0-5m.
3.對(duì)2題中的降塵室與含塵氣體,在427C下操作,若需除去的最小顆粒粒徑為10pm,
試確定降塵室內(nèi)隔板的間距及層數(shù)。
解:取隔板間距為人令
Lh
廠7
則h=—u(1)
ut
3000273+427
q”二3600X273
m/s=0.1017m/s
hH5x4.2
10gm塵粒的沉降速度
如*=(10x^)2x(3000-05)x9.81=今954x叱m/s
18〃18x3.31x10-5
由(1)式計(jì)算〃
5
;?h=—=—x4.954xl(Tm=0.244
0.1017
層數(shù)〃=且=色-=17.2取18層
h0.244
,H4.2….
h=—=——m=0.233m
1818
核算顆粒沉降雷諾數(shù):
dup10xl0^x4.954xlQ-4x0.5
{4
Re、4—3.3x1O-5=7,5x10<1
核算流體流型:
,2仍、2x5x0.233..,
---------x0.I017x0.5
―基9--------------=686<21'30
3.3x10-
10.板框壓濾機(jī)過(guò)濾某種水懸浮液,已知框的長(zhǎng)x寬x高為810mmx810mmx42mm,總
框數(shù)為10,濾餅體積與濾液體積比為v=0.1,過(guò)濾10min,得濾液量為1.31n?,再過(guò)濾10min,
共得濾液量為1.905n?,試求(1)濾框充滿濾餅時(shí)所需過(guò)濾時(shí)間;(2)若洗滌與輔助時(shí)間
共45min,求該裝置的生產(chǎn)能力(以得到的濾餅體積計(jì))。
解:(1)過(guò)濾面積A=O.812x2xlO=13.122m2
由恒壓過(guò)濾方程式求過(guò)濾常數(shù)
I.3124-2xl.3I\Z=13.1222X10X60A:
2
1.905+2x1.905匕=13.1222x20x60/C
聯(lián)立解出匕=0.13760f,/C=2.010x105m2/s
恒壓過(guò)濾方程式為『2+0.2752V-3461x10-^
匕=O.81xO.81xO.O42xlOm3=0.2756m3
V=^=2.756m3
v
代入恒壓過(guò)濾方程式求過(guò)濾時(shí)間
0=(2.7562+0.2752x2.756)/(3.461x10-38=2414s=40.23min
(2)生產(chǎn)能力
0.2756
Q=-----£——m3/s=4.823xlO5m3/s=0.206m3/h
2414+45x60
11.在67xl()3pa壓力下對(duì)硅茨土在水中的懸浮液進(jìn)行過(guò)濾試驗(yàn),測(cè)得過(guò)濾常數(shù)
K=5xl05m2/s,^=0.01m3/m2,濾餅體積與濾液體積之比“二0.08?,F(xiàn)擬用有38個(gè)框的
8\4丫50/810-25型板框壓濾機(jī)在134、10呼@壓力下過(guò)濾上述懸浮液。試求:(1)過(guò)濾至濾框
內(nèi)部全部充滿濾渣所需的時(shí)間;(2)過(guò)濾完畢以相當(dāng)于濾液量1/10的清水洗滌濾餅,求洗
滌時(shí)間;(3)若每次卸渣、重裝等全部輔助操作共需15min,求過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力(n?濾
液/h)。
解:(1)硅藻土,5=0.01,可按不可壓縮濾餅處理
K=2khp,q,與2無(wú)關(guān)
232
△p=134xl()3pa時(shí),/T=lxl0^m/s,qe=0.01m/m
匕=0.812x0.025x38m'=0.6233m3,A=38x2x0.812m2=49.86m2
V0.623337.7913,々,
V=-=---------m=7.791m3,q=--------m/nr=0.1563m/m
v0.0849.86
代入恒壓過(guò)濾方程式求過(guò)濾時(shí)間
0.15632+2x0.01x0.1563=10一3
0-275.6s
(2)洗滌
匕=0.IV=0.7791m3
KA2_KA_10^x49.86
m3/s=3.748x10-3m3/s
8(丫+匕)-8(q+4)-8x(0.1563+0.01)
0.7791
s=207.9s
w0.003748
(3)生產(chǎn)能力
y7.7913
Q=m3/h=20.27m3/h
0++%(275.6+207.9+15x60)/3600
7.在一傳熱面積為25m2的單程管殼式換熱器中,用水冷卻某種有機(jī)溶液。冷卻水的流
量為
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