化工原理流体流动案例解析
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某生产过程盐酸中混入了少量机油，今欲将机油除 去以便盐酸销售，采用了油水分离器分离，已知盐酸和 机油的密度分别为1120kg/m3和900kg/m3，油水相对沉降 速度为0.005m/s，总处理量要求达到20m3/d。按每日工 作8h计,设计一油水分离器并计算主要尺寸。 沉降速度：
油滴 混合液 水滴
2m R
17m
解： ①
水的流量，以m3/h表示
流量可以用孔板流量计关系式计算。
A0=0.785×0.0552=0.00237 m2
Vs u0 A0 c0 A0 2( pa pb )
c0 A0
2 gR( ' )
2 9.81 0.163 (13600 1000) 0.63 0.00237 1000 0.00948 m 3 /s 34.1 m 3 /h
② 泵的有效压头
u=Vs/A=0.00948/(0.785×0.1062)=1.075 m/s
Re
du
0.106 1.075 1000 1.14 105 110 3
R 17m
2 2
ε/d=0.21/106=0.00198
可以查得：λ=0.0252 在图示1-1、2-2截面
案例解析：
油水分离器流程设计
油层 水层
自动 处理
油层 水层
油水分离器尺寸设计 A－油水出口高度 设油出口高度H为1m，油水分离高度为0.5m，则：
1120 0.5 900 0.5 1120h 1120 0.5 900 0.5 解出：h 0.9017m 1120 B－分离器底面积 设分离器长、宽分别为L、B，沉降速度为ut,则：
如图所示，一输水管路，试分析： ① 当阀F关小时，压力表A、B的指示数如何变化？ ② 当阀E关小时，压力表A、B的指示数如何变化？
流量V1、V2如何变化？
B E V1
A
F
V2
① 当阀F关小时，压力表A读数增大，压力表B读数 减小
② 当阀E关小时，压力表A、B的指示数均增大，流 量V1减小，V2增大。
2m
之间列机械能衡算
方程：
1 1
2 u2 p2 1.0752 he z2 hf (17 2) (1) 2g g 2 9.81
25 35 1.0752 (0.0252 0.563) 15.46 m 0.106 2 9.81
操作设备内，塔顶真 空度为1m水柱，管线φ114×4mm钢管(ε=0.21mm)， 总长为25m，通过孔板流量计的阻力损失为0.563m水柱， 通过其它管件的阻力损失当量长度为35m，孔板孔径为 55mm，孔板流量系数c0=0.63，水银压差计读数R=163mm。 试求： ① 水的流量，以m3/h表示； ② 泵的有效压头。
L qv BH
H ut
LBH H qv ut
解出:
qv LBu t Aut
20 / 3600 / 8 A 1.39m 2 0.0005
最终方案:
底面积为1.4m2的油水分离器,有效高度1m,上 出口距地面1m,下出口自底部开口后折向上方,出口 距地面0.9m。 本案例利用了第一章流体流动中的静力学、非 均相物系分离一章中的重力沉降理论知识，解决工 业实际问题，是一个较好的综合案例。
油滴 混合液 水滴
2m R
17m
解： ①
水的流量，以m3/h表示
流量可以用孔板流量计关系式计算。
A0=0.785×0.0552=0.00237 m2
Vs u0 A0 c0 A0 2( pa pb )
c0 A0
2 gR( ' )
2 9.81 0.163 (13600 1000) 0.63 0.00237 1000 0.00948 m 3 /s 34.1 m 3 /h
② 泵的有效压头
u=Vs/A=0.00948/(0.785×0.1062)=1.075 m/s
Re
du
0.106 1.075 1000 1.14 105 110 3
R 17m
2 2
ε/d=0.21/106=0.00198
可以查得：λ=0.0252 在图示1-1、2-2截面
案例解析：
油水分离器流程设计
油层 水层
自动 处理
油层 水层
油水分离器尺寸设计 A－油水出口高度 设油出口高度H为1m，油水分离高度为0.5m，则：
1120 0.5 900 0.5 1120h 1120 0.5 900 0.5 解出：h 0.9017m 1120 B－分离器底面积 设分离器长、宽分别为L、B，沉降速度为ut,则：
如图所示，一输水管路，试分析： ① 当阀F关小时，压力表A、B的指示数如何变化？ ② 当阀E关小时，压力表A、B的指示数如何变化？
流量V1、V2如何变化？
B E V1
A
F
V2
① 当阀F关小时，压力表A读数增大，压力表B读数 减小
② 当阀E关小时，压力表A、B的指示数均增大，流 量V1减小，V2增大。
2m
之间列机械能衡算
方程：
1 1
2 u2 p2 1.0752 he z2 hf (17 2) (1) 2g g 2 9.81
25 35 1.0752 (0.0252 0.563) 15.46 m 0.106 2 9.81
操作设备内，塔顶真 空度为1m水柱，管线φ114×4mm钢管(ε=0.21mm)， 总长为25m，通过孔板流量计的阻力损失为0.563m水柱， 通过其它管件的阻力损失当量长度为35m，孔板孔径为 55mm，孔板流量系数c0=0.63，水银压差计读数R=163mm。 试求： ① 水的流量，以m3/h表示； ② 泵的有效压头。
L qv BH
H ut
LBH H qv ut
解出:
qv LBu t Aut
20 / 3600 / 8 A 1.39m 2 0.0005
最终方案:
底面积为1.4m2的油水分离器,有效高度1m,上 出口距地面1m,下出口自底部开口后折向上方,出口 距地面0.9m。 本案例利用了第一章流体流动中的静力学、非 均相物系分离一章中的重力沉降理论知识，解决工 业实际问题，是一个较好的综合案例。