化工原理第一章1-5
化工原理第一章1-5
（2）当阀门A全开时，压力表读数p3 取压力表处的截面为3-3截面，出口管内侧为2-2截面，以出口管中 心线为基准水平面，在两截面之间列柏努力方程式
2 p3 u32 p2 u 2 Z 3 g We Z 2 g h f 32 2 2 2 p3 u32 p2 u 2 Z 3 g Z 2 g h f 3 2 2 2
u 2.62m / s V d 2u 0.785 0.1062 2.62 3600 83.2m3 / h 4
设流体进入阻力平方区 ，则与Re无关， f , d 0.2 由 0.00189 , 查得 0.023，故设 0.023，代入 d 106 a式，得u 2.62m / s, 于是 du 0.106 2.621000 Re 4.25105 3 1.23610
(101.3 26.7) 103 1.422 He 15 1.178 0.4717 1075 9.81 2 9.81 23.83m
Ne = HeqVg = 23.83 5.168 10-3 1075 9.81 = 1.30 103W
Ne 1.30 103 1.86 103 W 1.86kW 0.7
例2：每小时将2×104kg、45℃氯苯用泵从反应器A输送到高 位槽B（如图所示），管出口处距反应器液面的垂直高度为15m ，反应器液面上方维持26.7kPa的绝压，高位槽液面上方为大气 压，管子为Ø76mm×4mm、长26.6m的不锈钢管，管壁绝对粗糙度 为0.3mm。管线上有两个全开的闸阀、5个90°标准弯头。45℃ 氯苯的密度为1075 kgm-3，粘度为6.5×10-4 Pa·s。泵的效率 为70%，求泵的轴功率。
化工原理(第一章第五节)
1 A
1 D
ZA 2 2 B 4m
3 C
3 8m
查图得： 查图得：λ=0.038 l +Σle ) u2 Wf,DB = (λ 2 d =0.5×0.038×15÷0.02 = 14.25(J/kg) × × ÷
4ms,C DC段，uDC= 段 πdDC2ρ 4×0. 417 × = 3.14×0.0004×998 × × =1.33(m/s) Re=duρ/µ =0.02×1.33×998÷0.001 × × ÷ =26500 ε/d = 0.15/20=0.0075
20℃时 水的物性为：ρ= 20℃时，水的物性为：ρ=998kg/m3，µ=1.0×10－3Pa S × 4(ms,B+ms,C) AD段 AD段，uAD= πdAD2ρ 4(0.314+0.417) = 1 1 3.14×0.0025×998 × × A D =0.373(m/s) Re=duρ/µ =0.05×0.373×998÷0.001 × × ÷ =18600 ε/d = 0.15/50=0.003
1 A
1 D
ZA 2 2 B 4m
3 C
3 8m
查图得： 查图得：λ=0.037 l +Σle ) u2 Wf,DC = (λ 2 d =0.5(0.037×20÷0.02)1.332 = 32.72(J/kg) × ÷
截面间列柏努利方程， 在1-1、2-2截面间列柏努利方程，有 、 截面间列柏努利方程 p2 1 2 p1 1 2 u2 +ΣWf u1 = gZ2 + ρ + gZ1 + ρ + 2 2 9.81ZA = 9.81×4+50000÷998+0.5+0.0445(20+ZA)+14.25 9.77ZA = 39.24+50.1+0.5+0.89+14.25=105.5 1 ZA=10.8(m) 1 在1-1、3-3截面间列柏努 、 截面间列柏努 利方程， 利方程，有 p1 gZ1 + ρ + 1 u12 2 p3 1 2 u3 +ΣWf = gZ3 + ρ + 2
化工原理(1-5)章复习题及答案
化工原理(1-5)章复习题及答案绪论1、单元操作的定义？答：艺过程中遵循相同的基本原理，只改变物料状态或物理性质，不改变物料化学性质的过程。
2、列举化工生产中常见的单元操作（至少3个），并说明各自的过程原理与目的？答：流体输送：输入机械能将一定量流体由一处送到另一处。
沉降：利用密度差，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒、液滴或气泡。
过滤：根据尺寸不同的截留，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒。
换热：利用温度差输入或移出热量，使物料升温、降温或改变相态。
蒸馏：利用各组分间挥发度不同，使液体或汽液混合物分离。
吸收：利用各组分在溶剂中的溶解度不同，分离气体混合物。
萃取：利用各组分在萃取剂中的溶解度不同，分离液体混合物。
干燥：加热湿固体物料，使之干燥。
3、研究单元操作的基本工具？（不考）答：①物料衡算：质量守恒定律—在一个单元过程中，进入的物料量等于排出的物料量与积累的物料量之和。
②能量衡算：能量守恒定律。
③物系的平衡关系—指物系的传热或传质过程进行的方向和达到的极限。
④过程速率—过程由不平衡状态向平衡状态进行的快慢。
⑤经济核算：化工过程进行的根本依据。
第一章流体流动一、填空及选择题1、某设备的真空表读数为200mmHg，则它的绝对压强为（560）mmHg。
当地大气压为101.3×103Pa。
2、孔板流量计均属于（节流）式流量计，是用（压差）来反映流量的。
转子流量计属于（定压）式流量计，是通过（环隙面积的变化）来反映流量的。
3、根据流体力学原理设计的流量（流速）计中，用于测量大直径气体管路上速度分布的是（C）；能量损失最大的是（A）；对流量变化反映最灵敏的是（A）。
A、孔板流量计；B、文丘里流量计；C、测速管；D、转子流量计4、测量管内流体流动参数（如流速、流量、压力等）时，测量点一般应选在管路的（A）。
A、稳定段长度之后；B、稳定段长度之前；C、流量调节阀之后；D、流量调节阀之前5、测流体流量时，随着流体流量的增大，转子流量计两端压差值（不变）；孔板流量计两端压差值（增大）。
化工原理第一章第五节
注意：用当量长度法与阻力系数法分别进行计算时，两 者的结果可能有较大的差别。
例2：如图所示，要敷设一根钢筋混凝土管，长1600m，利 用重力从污水厂将处理后的污长排放到海面以下30m深处。 污水的密度、粘度基本同清水，海水的密度为1040kg/m3。 蓄水池的水面超过海平面5m。问至少采用多粗的管子才能 保证排放的高峰流量为6m3/s。管路上安装阐阀，管壁粗糙 度为2mm，水温取为20℃。
2.下游阻力增大使上游压力上升 3.上游阻力增大使下游压力下降
例3：在风机出口后的输气管壁上开一测压孔，用U型管 测得该处静压力为186mmH2O。测压孔以后的管路包括 80m直管及4个90°弯头。管出口与设备相通，设备内的 表压为120 mmH2O。输气管为铁管，内径500mm。所输 送的空气温度为25℃，试估计其体积流量。
l le u d
l 2 d
u 2
简单管路 管路 复杂管路
设计型 操作型
----给 定 输 送 任 务 ， 要 求 设 计 出 经 济 、 合 理 的 管 路系统，主要指确定最经济的管径 d 的大小。
d
2
（1）设计型计算
设计要求：规定输液量Vs，确定一经济的管径及
供液点提供的位能z1(或静压能p1)。 给定条件： （1）供液与需液点的距离，即管长l； （2）管道材料与管件的配置，即及 ；
（3）需液点的位置z2及压力p2；
（4）输送机械 We。 选择适宜流速 确定经济管径
（2）操作型计算
V V1 V2 V3
2． 并 联 的 各 支 管 摩 擦 损 失 相 等 ， 即
长而细的支管通过的流量小， 短而粗的支管则流量大
化工原理1-5
1-5-1 简单管路 1-5-2 复杂管路
1-5-1 简单管路
在定态流动时, 其基本特点为： （1）流体通过各管段的质量流量不变，对于不 可压缩流体，则体积流量也不变，
V S1 = V S 2 = V S 3
(2)整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和 ， 即
∑ Wf = Wf 1 + Wf 2 + Wf 3
计算可分为三类：
1-5-2 复杂管路 一、并联管路 特点： （1）主管中的流量为并联的各支管流量之和，对于不可 压缩性流体，则有
（2）并联管路中各支管的能量损失均相等，即
注意：计算并联管路阻力时，可任选一根支管计算， 而绝不能将各支管阻力加和在一起作为并联管路的阻力。 分支管路与 二、分支管路与汇合管路 特点： 总管流量等于各支管流量之和，对于不可压缩性流体，有
返回
返回
截止阀
气动调节阀
返回
返回
返回
返回
管路计算是连续性方程、柏努利方程及阻力损失计算式的具体应用。 常遇到的管路计算问题归纳起来有以下三种情况： 1、简单计算型 已知管径、管长、管件和阀门的设置及流体的输送量，求流体通过 管路系统的能量损失，以便进而确定输送设备所加入的外功、设备 内的压强或设备间的相对位置等。其特点是应用最普遍、最方便。 2、操作型计算 即管路已定，管径、管长、管件和阀门的设置及允许的能量损失 都已定，要求核算在某给定条件下的输送能力或某项技术指标。这 类计算存在一个困难，即因流速未知，不能计算Re值，无法判断流 体的流型，也就不能确定摩擦系数l。在这种情况下，工程计算中 常采用试差法、数群法等其他方法来求解。 3、设计型计算 即流体的输送量已定，管长、管件和阀门的当量长度及允许的阻 力损失均给定，要求设计经济上合理的管径。 应当注意，算出的管径d必须根据手册中的管道规格进行圆整。 有时，最小管径还会受到结构上的限制，如支撑在跨距5m以上的普 返回 通钢管，管径不应小于40mm。
化工原理第1章第5节讲稿
一、流体在直管中的流动阻力 二、管路上的局部阻力 三、管路系统中的总能量损失
2013-8-7
流体具有粘性，流动时存在内部摩擦力.
——流动阻力产生的根源
固定的管壁或其他形状的固体壁面
——流动阻力产生的条件 流体流经一定管径的直管时由 直管阻力 ：
管路中的阻力
于流体的内摩擦而产生的阻力
c k 2
以b，k，q表示a，c，j，则有：
a b k q c 2k j 1 k
代入（1）式，得：
p f Kd bk ql bu 2k 1k k q
2013-8-7
k b q f l du 整理，得： K d 2 d u p
式中各项的因次必然相同，也就是说，物理 量方程式左边的因次应与右边的因次相同。 π定理：
f (1, 2 ,... i ) 0，
i=n-m
湍流摩擦系数的无因次数群： 湍流时影响阻力损失的主要因素有： 管径 d 管长 l 平均速度 u
流体密度 ρ 粘度μ 管壁粗糙度ε
2013-8-7
p f (d , l , u, , , )
实验研究建立经验关系式的方法
e
基本步骤：
1) 通过初步的实验结果和较系统的分析，找出影响过程的 主要因素，也就是找出影响过程的各种变量。 2) 利用因次分析，将过程的影响因素组合成几个无因次数 群，以期减少实验工作中需要变化的变量数目。
2013-8-7
3) 建立过程的无因次数群，一般常采用幂函数形式，通过
4l hf d
4l 比较，得： h f d
——圆形直管内能量损失与摩擦应力关系式
化工原理上册课后习题及答案
第一章：流体流动二、本章思考题1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，将如何变化？1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？1-10摩擦系数λ与雷诺数Re及相对粗糙度的关联图分为4个区域。
每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失与流速的一次方成正比？哪个区域的与成正比？光滑管流动时的摩擦损失与的几次方成正比？1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？三、本章例题例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。
已知贮槽直径D为3m，油品密度为900kg/m3。
压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。
已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。
试计算当右侧支管内油面向下移动30mm后，贮槽中排放出油品的质量。
HH1DR11CEFBA10mn11-1附图解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出排放量。
m首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。
化工原理完整教材课件
(下标"0"表示标准状态)
(1-3a)
1.2.1.2 气体的密度
或
1.2.2 流体的压强及其特性
垂直作用于单位面积上的表面力称为流体的静压强,简称压强。流体的压强具有点特性。工程上习惯上将压强称之为压力。 在SI中，压强的单位是帕斯卡，以Pa表示。但习惯上还采用其它单位，它们之间的换算关系为： （2） 压强的基准 压强有不同的计量基准：绝对压强、表压强、真空度。
1.1.2 流体流动的考察方法
流体是由大量的彼此间有一定间隙的单个分子所组成。在物理化学（气体分子运动论）重要考察单个分子的微观运动，分子的运动是随机的、不规则的混乱运动。这种考察方法认为流体是不连续的介质，所需处理的运动是一种随机的运动，问题将非常复杂。 1.1.2.1 连续性假设(Continuum hypotheses) 在化工原理中研究流体在静止和流动状态下的规律性时，常将流体视为由无数质点组成的连续介质。 连续性假设:假定流体是有大量质点组成、彼此间没有间隙、完全充满所占空间连续介质，流体的物性及运动参数在空间作连续分布，从而可以使用连续函数的数学工具加以描述。
图１－２压强的基准和量度
1.2.1.2 流体压强的特性
流体压强具有以下两个重要特性： ①流体压力处处与它的作用面垂直，并且总是指向流体的作用面； ②流体中任一点压力的大小与所选定的作用面在空间的方位无关。
熟悉压力的各种计量单位与基准及换算关系，对于以后的学习和实际工程计算是十分重要的。
2 本章应掌握的内容 （1） 流体静力学基本方程式的应用； （2） 连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用条件、解题要点； （3） 两种流型的比较和工程处理方法； （4） 流动阻力的计算； （5） 管路计算。 3. 本章学时安排 授课14学时，习题课4学时。
化工原理总结(第一章)ppt课件
)hf
u2
.
（3）de4 润 流 湿 通 周 截 边 面 长 积、uqAv A A： 真 4 1实 d面 e2 积
圆形套管的环隙：de d2d1
.
l le)u2
d
2
le d
（ 1 ） 管 管 进 出 口 口 ： ： 外 外 侧 侧 1 0 .5 u 2 u 1 0 、 0 、 内 内 侧 侧 0 0 u u 1 2 u u
Re2000层流=6R4ehf u
（2）Re
du
Re4000湍流一 完般 全湍 湍流 流 =fRd(ed
③有效功率: Pe、 轴功率: P
pf hf gHf
WgH、Pe
qmW、
.
Pe P
④应用要点: •确定上、下游截面及截面的选取； •位能基准面的选取； •单位的选取：即压力应同为绝压或表压； •外加能量（泵）：W（J/kg）、Pe=qmW、η=Pe/P；
.
6、阻力损失
h fhf h ， f (
第一章 流体流动
1、流体定义: 由无数流体质点所组成的连续介质
2、流体参数
① 流体的静压强
p P A
单位：N/m2或Pa、atm、mmHg、mH2O或
以流体柱高度表示 p gh
基准：P表 = P绝 －P大、P真=P大－P绝 = - P表
.
② 密度
（1）流体的密度： m f (p,T)
V
（2）气体的密度：
A A1 2 dd1 22
.
5、流体的机械能衡算式：
z1g12u12
p1
Wz2g12u22
p2
hf
（J/kg）
z121gu12 pg1 Hz221gu22pg2 Hf （J/N=m）
答案化工原理(1-5)章复习题
化工原理（1~5章）复习题绪论1、单元操作的定义？答：艺过程中遵循相同的基本原理，只改变物料状态或物理性质，不改变物料化学性质的过程。
2、列举化工生产中常见的单元操作（至少3个），并说明各自的过程原理与目的？答：流体输送：输入机械能将一定量流体由一处送到另一处。
沉降：利用密度差，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒、液滴或气泡。
过滤：根据尺寸不同的截留，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒。
换热：利用温度差输入或移出热量，使物料升温、降温或改变相态。
蒸馏：利用各组分间挥发度不同，使液体或汽液混合物分离。
吸收：利用各组分在溶剂中的溶解度不同，分离气体混合物。
萃取：利用各组分在萃取剂中的溶解度不同，分离液体混合物。
干燥：加热湿固体物料，使之干燥。
3、研究单元操作的基本工具？（不考）答：①物料衡算：质量守恒定律—在一个单元过程中，进入的物料量等于排出的物料量与积累的物料量之和。
②能量衡算：能量守恒定律。
③物系的平衡关系—指物系的传热或传质过程进行的方向和达到的极限。
④过程速率—过程由不平衡状态向平衡状态进行的快慢。
⑤经济核算：化工过程进行的根本依据。
第一章流体流动一、填空及选择题1、某设备的真空表读数为200mmHg，则它的绝对压强为（560 ）mmHg。
当地大气压为101.3×103Pa。
2、孔板流量计均属于（节流）式流量计，是用（压差）来反映流量的。
转子流量计属于（定压）式流量计，是通过（环隙面积的变化）来反映流量的。
3、根据流体力学原理设计的流量（流速）计中，用于测量大直径气体管路上速度分布的是（ C ）；能量损失最大的是（ A ）；对流量变化反映最灵敏的是（ A ）。
A、孔板流量计；B、文丘里流量计；C、测速管；D、转子流量计4、测量管内流体流动参数（如流速、流量、压力等）时，测量点一般应选在管路的（ A ）。
A、稳定段长度之后；B、稳定段长度之前；C、流量调节阀之后；D、流量调节阀之前5、测流体流量时，随着流体流量的增大，转子流量计两端压差值（不变）；孔板流量计两端压差值（增大）。
化工原理-化工原第一章(高材)09.3.3
流体的受力
处于重力场中的流体， 无论运动与否都受到力的作用。 连续介质的受力服从牛顿定律。
“流程工业”
加工流体的 机器与设备
过程装备
1.1流体的物理性质
固体、液体和气体
物质的三种常规聚集状态：固体、液体和气体；
流体:气态和液态物质合称为流体（包括超临界流体、 等 离子体等特殊流体）
流体的基本特征是具有流动性
从微观来看
分子之间有空隙 分子的随机运动
流体的物理量(如密度、 压强和速度等)在空 分布不连续。
V V 0 V
V0：流体质点或微团。尺度远小于液体所在空间的
特征尺度，而又远大于分子平均自由程
连续介质假定(Continuum hypotheses)(2)
注意：
该假定对绝大多数流体都适用。但当 流动体系的特征尺度与分子平均自由程 相当时，例如高真空稀薄气体的流动， 连续介质假定受到限制。
流体的密度:
Pa.s
工程制的单位:泊(P);厘泊(cP或mPa.s)
关糸:
1cP 103 Pa.s 102 P
运动粘度: 单位:SI制 m2 / s
1.1.3流体的黏度
牛顿粘性定律(P7): 流体的粘度
混合物粘度的估算:
混合物粘度的估算: 常压气体混合物粘度,可采用右式计算 式中: m 气体混合物的粘度
混合液体的密度:
设定混合液体的体积=分体积之和,即:
V VA VB ...
V VA VB ... WWW
VA
WA
A
aA
WA W
VB
WB
B
aB
WB W
a A为A组分的质量分率 , aB为B组分的质量分率 , 则有：
化工原理重要单元主要公式汇总
化工原理课程综合温习提纲化工原理重要单元主要公式汇总第1章 流体流动一、机械能衡算方程式 本章内容的核心公式是机械能衡算方程式：g 2ud L g 2u g P Z H g 2u g P Z 22222e 2111⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=+++∑ζλρρ （单位：J/N=m ） （1-1）应用公式（1-1）注意以下几点：（1） 稳固流动、不可紧缩性流体、自1-1至2-2的控制体内流体持续。
（2） Z 1、Z 2选择同一水平基准面，通常选择地平面或控制体1-一、2-2中的较低的一个。
（3） P 1、P 2同时以绝对压计或同时以表压计，而且注意单位均统一到N/m 2 。
（4） 自高位槽或高压容器向其他地方输送流体时一般不需要流体输送机械，现在，H e =0 。
（5） 公式中的每一项均是单位流体的能量，每牛顿流体的能量焦耳，形式上的单位是米。
H e 是流体输送机械加给每牛顿流体的能量焦耳数,阻力损失项亦是每牛顿流体的能量损失焦耳数。
（6） 按照所取的1-一、2-2截面的性质，灵活地肯定u 1、u 2的数值。
（7） 阻力损失项中的流速取产生阻力损失的管段上的流速，有时管段不止一段。
（8） 若控制体内的阀门关闭，1-一、2-2截面上的流体能量便再也不有任何关系。
（9） 若在等直径的管段，无流体输送机械，阻力损失能够忽略，（1-1）式变成流体静力学的形式。
应用公式（1-1）可解决以下方面的问题：（1） 在肯定的控制体中，达到必然的流量，肯定流体输送机械加给每牛顿流体的能量焦耳数及功率。
（2） 在肯定的控制体中，达到必然的流量，肯定起始截面1-1的高度或压强。
（3） 在肯定的控制体中，可达到的流量（流速）。
（4） 在肯定的控制体中，达到必然的流量，肯定管径。
公式（1-1）的另两种形式：2ud L 2u P g Z w 2u P g Z 22222e 2111⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=+++∑ζλρρ （单位：J/kg ）（1-2）ρζλρρρρρ2udL2u P g Z g H 2u P g Z 22222e 2111⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=+++∑ （单位：J/m 3=N/m 2） (1-3)因为机械能衡算式中的每一项均是单位流体的能量，故计算流体输送机械的功率时应注意流体的总流量V q (单位：m 3/s)。
化工原理答案(少学时)
第一章1-1：4.157kPa （表压）；1-2：（1）876.4Pa （真空度），（2）0.178m ；1-3：压差80.343kPa ，0.491m ；1-4：管径0.106m ，流速1.85m/s ；1-5：小管内流速1.274m/s ，质量流量4.60kg/s ，大管内流速0.885m/s ，质量流量为4.60kg/s ；1-6：57.76m 3/h ；1-7：0.0466m ；1-8：0.767J/kg ；1-9：0.1814m 3/s ；1-10：4.16m ；1-11：（1）2.58J/kg ，（2）不变；1-12：7.08m ；1-13：（1）层流，（2）7171.1m ；1-14：（1）3.33m 3/h ，（2）略；1-15：11.63%；1-16：（1）95.52 m 3/h ，（2）39166.7N/m 2；1-17：47.312=f f H H ，44.1213=f f H H ；1-18：3.18 m 3/h ；1-19：25.6m 3/h ；1-20：1.092m ；1-21：（1）4.44m ，（2）68.26mm ，（3）29.3；1-22：-0.823m ；1-23计算得安装高度为4.49m ，不能正常操作；1-24：50.4m ；1-25：539W ，51.3%；1-26：（1）439.8W ，0.733kW ；1-27：选B 泵；1-28：（1）6.67 m 3/h ，（2）13800Pa ；1-29：4.436kW ；1-30：42.39 m 3/h ；1-31：6.0 m 3/h （层流）；1-32：22.0 m 3/h （层流）；1-33：（1）14.76 m 3/h ，（2）3.61kW ；1-34：（1）855W ，（2）215.62kPa ；1-35：（1）51.5kPa ，（2）4.583kW ，（3）32m 。
第二章2-1：b2=0.14m ，243℃；2-2：4140kJ ；2-3：（1）608W/m 2，（2）t 2=739℃，t 3=678℃；2-4：（1）45W ，（2）59W ，（3）略；2-5：略；2-6：（1）351.7W ，（2）273.8℃；2-7：44.9W/(m.K)，30mm ，119.8℃；2-8：1034.4kW ；2-9:221.3kW,0.0983kg/s ；2-10：3379kg/h ；2-11：3.482倍；2-12：比值为0.583；2-13：（1）5023.7W/(m 2.K),(2)5812.6 W/(m 2.K)；2-14：（1）44.66 W/(m 2.K)，（2）80.70 W/(m 2.K)，（3）45.94 W/(m 2.K)；2-15：（1）93.95 W/(m 2.K)，（2）85.95 W/(m 2.K)；2-16：2022 W/(m 2.K)；2-17：446.03 W/(m 2.K)，3521kg/h ；2-18：并流64.52℃，逆流84.90℃；2-19：并流39.9℃，逆流44.8℃；2-20：40.39 W/(m 2.K)，174.1m 2；2-21：（1）7982kg/h ，（2）并流27.19℃，管长3.39m ，逆流32.74℃，管长2.813m ；2-22：15%；2-23：（1）124.2℃，（2）88.05℃；2-24：1.85m ；2-25：可用；2-26：（1）3m ，（2）92.02℃；2-27：（1）可用，（2）不可用，增大冷却水流量；2-28：（1）90.21 W/(m 2.K)，（2）71.64 W/(m 2.K)，（3）可用，（4）壁温107.65℃；2-29：（1）102.95kg/h ，（2）1.303m 2，（2）145.6℃；2-30：（1）359.2kg/h ，（2）378.76 W/(m 2.K)，（3）50.81m ；2-31：73.08℃；2-32：37.54 W/(m 2.K)，84.54℃；2-33：（1）321.57 W/(m 2.K)，（2）不能；2-34：496218.75W ；2-35：116.6℃；2-36：（1）50.65℃，11.01m ；（2）9.58%；2-37：（1）124.3℃，（2）88.13℃；2-38：（1）1004.63 W/(m 2.K)，（2）39.5%；2-39：（1）937.42 W/(m 2.K)，（2）11.49m ，（3）71℃；2-40：（1）33.35m 2，（2）55.76℃；2-41：（1）不能，（2）103.85℃，302.17kg/h ；2-42：5.67×10-4 (m 2.K)/W ；2-43：（1）59.6℃，0.5072，（3）29.4℃，57.5℃，（4）4%；第三章3-1：0.0152Pa.s ；3-2：75.3μm ；3-3：0.02m/s ；3-4：17.5μm ；3-5：807m 3/h ；3-6：略；3-7：0.588；3-8：0.806mm/s ，72mm/s ；3-9：（1）10.92m 3/s ，（2）6.0m 3/s ；3-10：2.182hr ；3-11：0.0004m 2/s ；3-12：（1）1600s （26.67min ），（2）2.828m 3/m 2，（3）1140s （19min ）；3-13：（1）4595.6s （1.277h ），（2）2.07m 3，（3）2100s （35min ）；3-14：（1）2.83m 3，（2）3.282m 3；3-15：8100s （2.25h ）；3-16（1）2145s （0.671h ），（2）0.194m 3/h ；第四章4-1：（1）处于平衡，（2）吸收，（3）解吸；4-2：解吸，11.19kPa ；4-3：)/(1084.324s m kmol k y •×=−，)/(1002.122s m kmol k x •×=−，)/(10656.324s m kmol K y •×=−；4-4：略；4-5：0.01267；4-6：3.06m ；4-7：（1）0.0267，（2）不能用；4-8：（1）1.053，（2）0.0285，（3）19.0；4-9：（1）0.006，（2）5.9m ；4-10：（1）1.32，（2）0.0228，（3）7.84；4-11 ：（1）0.0003，（2）0.505m ，（3）5.4m ；4-12：（1）4.6，（2）1.46倍；4-13：（1）0.695m ，)/(0467.02s m kmol H G a K OGy •==，（2）253kg/h ；4-14：0.002；4-15：（1）87%，（2）0.00325；第五章5-1：（1）65.33℃，（2）0.512；5-2：（1）81.36℃，（2）0.187；5-3：（1）0.228，（2）精：0.667，提：0.47，（3）精：0.8，提：0.595；5-4：D=17.1kmol/h ，W=82.9kmol/h ，xw=0.438；5-5：11kmol/h ；5-6：（1）D=20kmol/h ，W=80kmol/h ，（2）R=2；5-7：（1）D=43.8kmol/h ，W=56.2kmol/h ，（2）R=2.01；5-8：0.875；5-9：（1）0.8，（2）130kmol/h ，（3）精线方程y=0.6154x+0.3654；5-10：（1）R=3，xD=0.83，（2）1/3，（3）提线方程y=1.375x-0.01875；5-11：（1）精线方程y=0.76x+0.22，（2）提线方程y=1.52-0.021；5-12：16（含塔釜），第8板加料；5-13：15（含塔釜）；5-14：0.75；5-15：0.125，精线方程y=0.75x+0.25，提线方程y=2x-0.125；5-16：194.0,889.0==W D x x ；第六章6-1：（1）E=64.1kg ，R=25.9kg ，064.0,50.000==A A x y ，（2）14.6；6-2：E=92.2kg ，R=87.8kg ，18.0,15.0==A A y x ，（2）⎪⎩⎪⎨⎧==kgR kg E 69.7831.2100，16.0,77.000==A A x y ；6-3：kg E kg R 5.130,6.88==，xA=0.1，yA=0.0854；6-4：（1）59kg ，（2）0.06；6-5：47.7kg ；6-6：44.9℃；6-7：138.3m 2/g ；6-8：6.83h ；6-9：5920.3kg/h ，0.0825，0.0125kg/(m 2.s)，0.00436 kg/(m 2.s)；第七章7-1：92.4%；7-2：干气水水kg kg W /0174.0=，干气kg kJ /6.87Q =；7-3：见下表 干球温度℃ 湿球温度 ℃ 湿 度 kg 水/kg 干空气相对湿度% 热焓 kJ/kg 干空气水汽分压 kPa 露点 ℃80 40 0.0319 11.0 165 4.8 32.5 60 35 0.026 20 125 4.1 29 40 28 0.020 43 95 3.2 25 57 33 0.024 21 120 3.7 28 50 30 0.0196 25 98 3.0 23 7-4：（1）干气kg kJ I /25.1=Δ，（2）55.9℃，（3）54.7℃；7-5：自由水量为干料水kg kg /243.0，结合水量干料水kg kg /02.0，非结合水量为干料水kg kg /23.0；7-6：7.06h；7-7：21.08h；7-8：（1）250.75kg 干气/h，（2）45.58kJ/kg 干气，（3）13984.3kJ/h；7-9：（1）223kg/s，（2）163℃，（3）81.1%；7-10：（1）10.9 kg/s，78%，（2）6.59 kg/s，80.5%；。
化工原理：1_5管路计算
提供的压头；
（2）容器液Leabharlann 至泵入口的垂直距离z。12
返回
1-21 复杂管路
一、并联管路
VS1
VS
VS2
A
B
VS3
1、特点：
（1）主管中的流量为并联的各支路流量之和；
mS mS1 mS 2 mS3
13
返回
不可压缩流体
VS VS1 VS 2 VS3
（2）并联管路中各支路的能量损失均相等。
→流速u↓ →即流量↓；
8
返回
（2）在1-A之间，由于流速u↓→ Wf,1-A ↓ →pA ↑ ；
（3）在B-2之间，由于流速u↓→ Wf,B-2 ↓ →pB ↓ 。
结论：
（1）当阀门关小时，其局部阻力增大，将使管路中 流量下降；
（2）下游阻力的增大使上游压力上升；
（3）上游阻力的增大使下游压力下降。
A pa
B
p1
p2
10
返回
阀 门 全 关 时 ， 阀 前 后 的 压 力 表 读 数 分 别 为 0.9at 和 0.45at。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量 长度为30m。试求： （1）管路中油品的流量； （2）定性分析阀前、阀后的压力表的读数有何变化？
例1-10 10C水流过一根水平钢管，管长为300m，要 求达到的流量为500l/min，有6m的压头可供克服流动的 摩擦损失，试求管径。
Wf 1 Wf 2 Wf 3 WfAB
注意：计算并联管路阻力时，仅取其中一支路即 可，不能重复计算。(解题指南例1-14)P28
14
返回
2. 并联管路的流量分配
W fi
i
(l
le )i di
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
不可压缩流体
qV 1 qV 2 qV 3
(2) 整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和 。
hf hf1 hf2 hf3
3
（3）循环管路
1
2 2
we hf
对循环管路，外加的能量 全部用于克服流动阻力， 这是循环管路的特点。
1
1
1
不变
不变
（动能＋位能＋静压能）
一般变化很 小，可近似认 为是常数
pA
A B
pB
（2）pA ：1-1面和A-A面间有：
2
2 2 uA l uA 2 Et 1 2 d 1 A 2
pA
（3）pB ：B-B面和2-2面（出口截面内侧）间有：
pB
186 120 10330 10483mmH 2O 解：管内平均压力（绝）p 2 80 m 4个90°弯头 >> pAB 186 120 66mmH 2O
A 铸铁管，d＝0.5m B pA＝186 mmH2O pB＝120 mmH2O
故可按不可压缩流体处理。
在A与B间列机械能衡算式：
u 2.62m / s V d 2u 0.785 0.1062 2.62 3600 83.2m3 / h 4
设流体进入阻力平方区 ，则与Re无关， f , d 0.2 由 0.00189 , 查得 0.023，故设 0.023，代入 d 106 a式，得u 2.62m / s, 于是 du 0.106 2.621000 Re 4.25105 3 1.23610
进 0.5 出 1.0
将以上各值代入柏努力方程
2 150 u Hg h f 0.5 1 0.17 =12 9.81 0.106 2 并整理得出液体的流速为
235.4 235.4 150 1415 1.67 1.67 0.106 而 =f Re, / d u u
的初值可暂取流动已进 入阻力平方区时的数值 。 常常可设 0.02 ~ 0.03
u 1 ~ 3m/s（常见液体流速范围书 上表1 - 1 ）
根据 0.00189 和Re 4.25105 查摩擦系数关联图，得 查 0.023 d 查与相符，试差合适（如不 合适，将计算所得 代入再试差）
(101.3 26.7) 103 1.422 He 15 1.178 0.4717 1075 9.81 2 9.81 23.83m
Ne = HeqVg = 23.83 5.168 10-3 1075 9.81 = 1.30 103W
Ne 1.30 103 1.86 103 W 1.86kW 0.7
例2：每小时将2×104kg、45℃氯苯用泵从反应器A输送到高 位槽B（如图所示），管出口处距反应器液面的垂直高度为15m ，反应器液面上方维持26.7kPa的绝压，高位槽液面上方为大气 压，管子为Ø76mm×4mm、长26.6m的不锈钢管，管壁绝对粗糙度 为0.3mm。管线上有两个全开的闸阀、5个90°标准弯头。45℃ 氯苯的密度为1075 kgm-3，粘度为6.5×10-4 Pa·s。泵的效率 为70%，求泵的轴功率。
解：（1）当阀门A全开时，管路的输水量V 取水槽液面为1-1截面，出口管外侧为2-2截面，以出口管中心线为基准水 平面，在两截面之间列柏努力方程式
gZ1
其中：Z1 H 12m，p1 p2 0表压, We 0 Hg h f 1 2
f 1 2
1 2 p1 1 2 p2 u1 We gZ2 u2 h f 1 2 2 2
2 2
1
1
循环管路
(2) 计算公式：
连续性方程
u1 A 1 1 u2 A 2 2 常数
2 u12 p2 u2 z1 g We z2 g W f 2 2
柏努利方程
p1
能量损失计算
2 l le u 2 l u ( ) Wf d 2 d 2
摩擦系数
f Re, d
Re du
雷诺准数
（3）计算类型
设计型 对于给定的流体输送任务（如一定 的流体的体积，流量），选用合理 且经济的管路。 管路计算 关键：流速的选择
操作型 管路系统已固定，要求核算在某 给定条件下的输送能力或某项技 术指标
三种计算： 1 ）已知流量和管器尺寸，管件， 计算管路系统的阻力损失或外加 能量 2 ） 给定流量、管长、所需管件 和允许压降，计算管路直径 3）已知管道尺寸，管件和允许压 强降，求管道中流体的流速或流 量 d、u未知 试差法 直接计算
第二类计算---流量计算 已知：管子d 、、l，管件和阀门 ，z1、p1、z2、p2， 输送机械 W；求：流体的流速u或流量qV。 完全湍流区（应用Colebrook公式）：
u 2dΣhf l d 2.51 lg 3.7 d l 2dΣhf
13
附：各局部阻力系数 全开闸阀 ζ1 = 0.17 90℃标准弯头 ζ2 = 0.75 摩擦系数计算式 λ = 0.1( ε/d+68/Re )0.23
解：如图，取1-1、2-2界面，以1-1截面为基准面
2 p1 u12 p2 u2 z1 He z2 g 2g g 2g
A u
V p3
阀全开 0.17 2.62m / s 83.2m 3 / h 583.2 N / m 2
阀1 / 4开 24 2.01m / s 63.9m 3 / h 48481 .2 N / m 2
由上题可得： ①在系统总能量(H)给定的情况下，阀门关小，流量变小，这是 由于阀门开度的变化引起局部阻力系数的变化,使得阻力变化， 整个系统的能量重新分配，从而使流量压强明显上升，因为管线是一个整体，一处压强变化必影 响到别处压强的变化.
h
f ,1 2
p1 = 26.7kPa（绝压），z1 = 0, u1 0 p2 = 101.3kPa（绝压）z2 = 15m
2 104 qV 5.168 103 m 3 s 1 1075 3600
u2 5.168 103
4
1.42m s 1
0.0682
Re
0.068 1.42 1075 1.6 10 5 4 6.5 10
2 p2 p1 u2 He z2 g 2g
h
f ,1 2
h
h f ,直
f ,12
hf ,直 hf ,局 hf ,直 hf ,进 2hf ,闸 5hf ,弯
2016/9/11
第五节 管路计算
一、简单管路 简单管路：没有分支或汇合的单一管路，包括：等径管路、 不等径管路、循环管路。
1
1
2 2
2
1
1
等径管路
2
循环管路 不等径管路
（一）特点
qV1,d1
qV2,d2 q ,d V3 3
（ 1 ）流体通过各管段的质量流量不变，对于不可 压缩流体，则体积流量也不变。
试差法计算流速的步骤：
（1）根据柏努利方程列出试差等式；
（2）试差：
可初设阻力平方区之值
d 假设 u Re 查
符合？
注意：若已知流动处于阻力平方区或层流，则无需
试差，可直接解析求解。
14
例.如图，有一水槽通过 的钢管向用户放水。已知水槽液面高度 114 4m m H=12m，水温20℃.管壁的绝对粗糙度ε=0.2mm。管长共150m（包括管件的 当量长度，但不包括进、出口及阀门），A处装有一阀门，问当阀全开和 1/4开时，管路的输水量及压力表读数分别是多少。
（2）当阀门A全开时，压力表读数p3 取压力表处的截面为3-3截面，出口管内侧为2-2截面，以出口管中 心线为基准水平面，在两截面之间列柏努力方程式
2 p3 u32 p2 u 2 Z 3 g We Z 2 g h f 32 2 2 2 p3 u32 p2 u 2 Z 3 g Z 2 g h f 3 2 2 2
Z 2 0，u1 0, u2 0 l le u 进 出 A d 2
2
h
查得20度水， 1.236mPa s 1.236 10 3 Pa s, 1000kg / m3 阀全开局部阻力系数 A 0.17
1 1
2 u2 l d B2 2
p2
（4）阻力损失hf（包括出口） 1-1面和2-2面（出口截面外侧）间有：
pA
A B
pB
2 2
Et 1 Et 2 h f
不变 不变 不变
结论： 简单管路中局部阻力系数，如阀门关小 管内流量， 阀门上游压力， 下游压力。
2 u u pA u pB l l e 2 2 d 2 2 A 2 B
pM 10.483 9.81 29 1.203 kgm-3 RT 8314 273 25
90°弯头le/d＝35
u2
186 9.81 120 9.81 80 u 0 4 35 1 2 1.203 1.203 0.5 2
在这类问题中，若u未知，则也未知，求解时需试差。通常将作为 试差变量（因为变化范围不大），可取已进入阻力平方区的值作为 计算初值或在其常见值0.2~0.3范围内取一值作为初值。
【例】 在风机出口后的输气管壁上开一测压孔，用U 型 管测得该处静压为186 mmH2O（表压）。测压孔以后的 管路包括80 m直管及4个90°弯头。管出口通向表压为120 mmH2O的设备。输气管为铸铁管，内径500 mm。所输送 的空气温度为25℃，试估计其体积流量。