中山大學化工原理課件 第1章和第2章習題課

1、習題課之一,丁楠,【例題1】附圖所示為汽液直接接觸混合式冷凝器，蒸汽被水冷凝后，冷凝液和水一道沿管流至水池，現(xiàn)已知冷凝器內(nèi)真空度為0.83kPa，管內(nèi)水溫40℃ ，試估計管內(nèi)的水柱高度H。,取水池液面a-a為基準面，則a-a處表壓,，由靜力學方程知,查附錄3，知水在40℃時的密度為992.2kg/m3， 則有,解：冷凝器內(nèi)表壓,【例題2】用一復式U管壓差計測定水流管道A、B兩點壓差，壓差計指示液為汞，兩段汞柱之間放的是水，今若測

2、得h1=1.2m，h2=1.3m，R1=0.9m，R2=0.95m。問管道中A、B兩點間的壓差⊿pAB為多少？（先推導關系式，再進行數(shù)值運算）,解：因壓差計內(nèi)充填的為非連續(xù)性均質液體，則需尋找等壓面分段計算,（1）首先推導關系式,,（2）根據(jù)上述關系式計算⊿p的值,〖討論〗,若采用簡單的U管水銀壓差計，不難算出,既不便于觀察，也不便于操作和維護。,本題壓降只與汞柱高度R有關，而與水柱高度h無關。采用復式壓差計可大大降低可觀察液面的高度

3、。,【例3】一水平管由內(nèi)徑分別為33及47毫米的兩段直管接成，水在小管內(nèi)以 2.5 m/s的速度流向大管，在接頭兩側相距1m的A、B兩截面處各接一測壓管，已知A-B兩截面間的壓頭損失為70mmH2O，問兩測壓管中的水位那個高，相差多少？并作分析。,,【解】以管中心線為基準水平面，在A、B兩點所處的截面之間列機械能衡算式,注意到,應注意式中的 ，故B點所在的測壓管高出A點171mmH2O。,再由

4、連續(xù)性方程 得：,解：(1)1,2,3三點所在截面的流速。依題意，阻力損失被忽略，現(xiàn)考察1,2,3三點所在截面，有下列方程：,【例4】如圖所示:水由高位水箱經(jīng)管道從噴嘴流出 ,已知d1=125mmd2=100 mm，噴嘴d3=75mm，壓差計讀數(shù)R=80mmHg，若阻力損失可忽略，求H和pA。,聯(lián)立上述三式求解得,(2)在0-0和3-3截面間列柏努力方程有：,(3)在壓力表接口A-A

5、和3-3截面間列柏努力方程：,若在0-0至A-A兩截面間列機械能衡算式，則有,(表壓),在A、B兩截面間列柏方程(以通過B的水平面為基準面)：,設流動為層流，則,將有關數(shù)代入柏方程求解：,(層流）,驗算：,如下圖所示的輸水系統(tǒng), 用泵將水池中的水輸送到敞口高位槽, 管道直徑均為 φ83×3.5mm,泵的進、出管道上分別安裝有真空表和壓力表，真空表安裝位置離貯水池的水面高度為 4.8m,壓力表安裝位置離貯水池的水面高度為5m。當

6、輸水量為 36m3.h-1時，進水管道的全部阻力,,損失為 1.96J.kg-1，出水管道的全部阻力損失為 4.9J.kg-1,壓力表的讀數(shù)為 2.5kgf.cm-2,泵的效率為70%，試求： ⑴兩液面的高度差H為多少m? ⑵泵所需的實際功率為多少kw? ⑶真空表的讀數(shù)多少 kgf.cm-2?,習題1,解：（1）取貯水池液面為截面0-0, 真空表處為截面1-1, 壓力表處為截面2-2, 高位槽液面為截面3-3。 在截面2-2和

7、3-3間列柏努利方程，以2-2為基準面(目的求H3→H),,,,,,,,,,,3,0,0,1,1,2,2,3,（2）在0-0和3-3間列柏努利方程以0-0為基準面(求We→N),,,,,（3）在0-0和1-1間列柏氏方程，以0-0為基準面(求真空度）,,,,粘度為 30cp,密度為 900kg.m-3的液體，自A經(jīng)內(nèi)徑為40mm的管路進入B，兩容器均為敞口，液面視為不變。管路中有一閥門。當閥全關時，閥前后壓力表讀數(shù)分別為0.9at和0.

8、45at。現(xiàn)將閥門打至1/4開度，閥門阻力的當量長度為30m，閥前管長50m，閥后管長20m（均包括局部阻力的當量長度)。 試求: (1）管路的流量 m3.h-1 ？ (2）閥前后壓力表讀數(shù)有何變化？,,,習題 2,（1）閥關時,解：,,,,閥開時，兩槽面間列柏式,,,(1),,代入（1）：,,,(2),,設,則,,,,,,分析：λ↑，ｕ↓，,∴仍為層流,,,（2）閥開后，,,如圖示循環(huán)管路，離心泵的安裝高度Hg＝3m，泵特性曲線可

9、近似表示為He＝23－1.43×105 V2，式中V以 m3.s-1表示。吸入管長 （包括全部局部阻力的當量長度）為10m，排出管長（包括全部局部阻力的當量長度）為120m，管徑均為50mm，假設摩擦系數(shù) λ＝0.02，水溫20℃。,,,試求：（1）管路內(nèi)的循環(huán)水量為多少？ （2）泵進、出口壓強各為多少？,習題 3,解：（1）管路特性曲線,,,與泵特性曲線聯(lián)解 （求工作點的流量）,,,（2）在進水液面與泵入

10、口處列柏氏方程（求真空度）,,,,,在泵入口處和泵出口處列柏氏方程（求壓力表讀數(shù)）,,因為，,,所以，,,,,當20℃的甘油 (ρ=1261kg.m-3 ,μ=1499厘泊)在內(nèi)徑為100mm的管內(nèi)流動時,若流速為1.5m.s-1時,其雷諾準數(shù)Re為__126.2__,其摩擦阻力系數(shù)λ為__0.507__。,填空題,當20℃的甘油 (ρ=1261kg.m-3 ,μ=1499厘泊)在內(nèi)徑為100mm的管內(nèi)流動時,若流速為1.5m.s-1時

11、,其雷諾準數(shù)Re為 ，其摩擦阻力系數(shù)λ為 。,選擇題,雙液體U形差壓計要求指示液的密度差( )。 A. 大 B. 中等 C. 小 D. 越大越好,雙液體U形差壓計要求指示液的密度差( C )。 A. 大 B. 中等 C. 小 D. 越大越好,問答題：,什么是穩(wěn)定流動和不穩(wěn)定流動？,答：流體在管道中流動時，任意截面處的流體流速、壓強、密度等物