化工原理第一章习题课

解：取管出口处的水平面作为基准面，在高位槽液面1-1 与管出口截面2-2间列能量方程：
z1
p1
g
v12 2g
z2
p2
g
v22 2g
H f 12
式中 z1 z z2 0 v1 0
p1 0 p2 1.96 104 Pa
v2
qv
d2
3 3600
0.785 0.0322
1.04m / s
4
阻力损失
H
f 12
l d
v22 2g
取管壁粗糙度 0.3mm，则：
0.3 0.00938
d 32
Re dv 0.0321.04861 4.46104 湍流
0.643103
查莫迪图，得 0.039
局部阻力系数查得为：
进口突然缩小（入管口 ） 0.5
90标准弯头 0.75
180回弯头 1.5
球形阀（全开） 6.4
• 【练习题1】如下图所示的CO2水洗塔供水系统，水洗塔顶 部绝对压强为2250 kPa，贮槽水面绝对压强为300 kPa 。
塔内水管与喷头连接处，高于水面20 m ，输水管规格为 φ57×3.5 mm 钢管， 送水量为15 m3.h-1 ，设管路摩擦 能量损失为49 J.kg-1， 试求水泵的有效功率。水的密度
RA
p1
(0
p2
)g
RB
( p3 p4 ) glB (0 )g
（d） （e）
RC
( p5
p6 ) glC • sin a (0 )g
（f）
将（a）、（b）、（c）3式分别代入式（d）、（e）、(f）：
RA
h f ,A (0 )g
RB
g f ,B (0 )g
由（1）知
RC
h f ,C (0 )g
h f ,A h f ,B h f ,C ∴
RA RB RC
分析：由题的结论已经知道：R所包含的不光是两个测压点压 强的变化，还包含位能的变化。实际上，R所代表的仅仅是流 动阻力。如果概念清楚，由 h f ,A h f ,B h f ,C 可直接得出
RA RB RC 的结论。
【例2】 料液自高位槽流入精馏塔， 如附图所示。塔内压强为1.96×104Pa
第一章基本要求：
• 掌握一些基本概念：如密度、粘度、流速、流量、压强。 • 掌握静力学方程及其应用。 • 掌握流体流动形态及其判别。 • 掌握机械能衡算式及柏努利方程。 • 掌握流动阻力的计算。 • 主要公式：
• 静力学方程： p2 ＝ p0 ＋ g h
• 连续性方程式：A1v1=A2v2 (ρ不变）
l
d
v2
2g
• 层流：λ=64/Re • 湍流：经验公式及查图法。
例1：一无变径管路由水平段、垂直段和倾斜段串联而
成，在等长度的A、B、C三段两端各安一U形管压差计。
设指示液和被测流体的密度分别为和，当流体自下而上
流过管路时，试问：（1）A、B、C三段的流动阻力是否
相同？
（2）A、B、C三段的压差是否相同？
C段：pC p5 p6 h f ,c glc • sin a （c）
比较上面3式：
pB pC pA
（3）由流体静力学基本方程式
A段：
p1 gRA p2 0 gRA
B段： p3 gRB p4 0 gRB glB
C段： 整理，得
p5 gRC p6 0 gRC glC • sin a
ρ＝1000 kg.m-3。（ 9154w）
• 【练习题2】如图所示输水系统。已知:管路总长度(包括 所有局部阻力当量长度) 为100m，吸水池液面到压力表的
阻力当量长度为80m,管路摩擦系数λ=0.025，管子内径为
0.05m，水的密度ρ=1000kg.m-3,泵的效率为0.8,输水量为 10m3.h-1，试求：(1)泵轴功率N轴=? （ 855w） (2)压力 表的读数为多少kgf.cm-2（2.198kgf.cm2)
（表压），输送管道为φ36×2mm无缝
钢管，管长8m。管路中装有90°标准弯 头两个，180°回弯头一个，球心阀 （全开）一个。为使料液以3m3/h的流量 流入塔中，问高位槽应安置多高？（即
位差Z应为多少米）。料液在操作温度 下的物性：密度ρ=861kg/m3；粘度 μ=0.643×10－3Pa·s。
• 柏努利方程式：
gH1
v12 2
p1
W s
gH2
v
2 2
2
p2
Wf
H1
v12 2g
p1
g
H e
Fra Baidu bibliotekH2
v
2 2
2g
p2
g
H
f
• 雷诺数计算式：Re=d·v·ρ/μ • ≤2000 层流 ； • =2000～4000 过渡态； • ≥4000 湍流
• 流动阻力计算式：
Hf
l le
d
v2 2g
Hf
（3）3个压差计的读数、、是否相同？试加以论证。
（1）因流动阻力
h
f
l d
u2 2
，该管路A、B、C 3段
的 、l、d、u均相同，
∴
h f ,A h f ,B h f ,C
（2）在A、B、C三段的上、下游截面间列柏努利方程式：
gZ1
p1
u12 2
gZ1
p2
u
2 2
2
hf
化简，得 p h f gZ A段： pA p1 p2 h f ,A (a) B 段： pB p3 p4 h f ,B glB (b)