化工原理 第一章小结

喉2径
2 2 2
4 大气 4
1m
Et 3
gz 3
u32 2
p3 (表)
0
1-1 和 4-4 间
gz1
u42 2
u4 2 9.81 1 4.43m / s
3
3
u2 d4 d2 2 u4
1 0.82 4.43 6.92m s
流体能自动从高（机械能）能位 流向低（机械能）能位
9
第一章习题
p2 (表) 9.81 1 - 6.922 -14.13J / kg
2
p2 (表) p2 (表) u22
2
Et 2
g 1
p2 (表)
9.81 - 14.13 23.94 19.62J / kg
2 2 2 2
3
4
4 1m 3
Et2>Et3 小管中的水自上而下流动
11
第一章习题
例3. 复杂管路的计算
第一章 流体流动（习题）
一、 小结 1. 重要公式 2. 重要概念 3. 重要仪表与设备
二、 习题讲评 例1. 轴功的计算 例2. 流向判断 例3. 复杂管路的计算
1
第一章小结
1. 重要公式
（1）流体静力学方程
gz1
p1
gz2
p2
1A1u1 2 A2u2 -----稳定流动
（2）连续性方程
A1u1 A2u2 -----不可压缩流体
gz2
p2 (表)
0
止不动？
z2
-
p2 (表）
g
14.13 9.81
1.44m
10
第一章习题
？思考：若将垂直小管改为弯头小管，弯头迎着来流方向，如
图所示，试判断此时弯头小管中水的流向。
Et 3
gz 3
u32 2
p3 (表)
0
u2=（d4/ d2）2 u4 =（1/ 0.8）2 4.43=6.92m/s
4
3. 重要仪表与设备
第一章小结
（1）压差计结构及测量原理
简单测压管 U形测压管 U形压差计
（2）流量计结构及测量原理
皮托管 孔板流量计 文丘里管流量计 转子流量计
5
第一章习题
二、 习题讲评
例1 . 轴功的计算
管道尺寸为1144mm，
流量为85m3/h水在管路中
流动时的总摩擦损失为
10J/kg（不包括出口阻力
pA
pB
A
1
2
B
O
管路1（572.5、长50m） 管路2（382.5、长50m）
管路3（382.5、长6m）
盐酸 = 2.0cP，
= 1150 kg/m3
0.1
68 0.23
d Re
12
pA
pB
A
1
2
B
解：（1）在容器A、B的液面间列机械能衡算式 O
gz A
u
2 A
2
pA
gzB
u
2 B
u 2
2
层流 64
Re
湍流
f Re,
d
Re du
2
第一章小结
t du - du -------牛顿粘性定律
dy dr
1 u 2 umax
-------层流
（4）其他重要公式
u 0.8umax
-------湍流
H f 1 H f 2 H f 3 -------并联管路各支管压头损失
umax 2gRi - -------皮托管
流量测量
u0 C0
2gRi -
-------孔板流量计
qv,2 1( f - 2 )
qv,1
2 ( f - 1)
-------转子流量计
3
第一章小结
2. 重要概念 流体微团和连续介质模型 表压、绝压、真空度与等压面 流量与流速 稳定流动与不稳定流动 牛顿黏性定律和黏度及其影响因素 流体流动类型与雷诺数 层流与湍流的本质区别 边界层概念和边界层分离 当量直径、当量长度
2
由连续性方程u2
d1 d2
u1
2.483u1 2
13
第一章习题
将式（2）代入式（1）并化简得
u1
0.850 3
1 9.7162
d12u1 d22u2 -----圆管内
A总u总 A1u1 A2u2 -----分支或并联管路
gz1
p1
u12 2
he
gz2
p2
u22 2
hf
（3）机械能衡算式
gz1
p1
u12 2
z2g
p2
u22 2
-----柏努利方程
hf
l le u 2 d 2
l d
如图所示，某化工厂用管路1和管路 2串联，将容器A中的盐酸输送到容 器B内。已知容器A、B液面上方的 表压分别为0.5MPa、0.1MPa，两 容器间的液位差和管路中所有局部 阻力均可以忽略不计，管壁绝对粗 糙度 =0.5mm。
求：（1）该串联管路的输送能力；
（2）由于生产急需，管路输送能力 要求增加50%，现只有9根管路3， 问用管路3分别在1和2上并联，哪个 方案可行？
1-1 与 2-2 间
gz1
u22 2
p2 (表)
p2 (表) 9.811- 6.922 -14.13J / kg
2Et2'来自gz2u22 2
p2 (表)
9.81
p2 (表)
-4.32J / kg
Et2<Et3
小管中的水自下而上流动。
？思考：小管多长时，水静
Et2'
gz2
u22 2
p2 (表)
p2
82.26 8.23 90.49J / kg
泵的有效功率为：
qmhe qV he 100085 90.49 / 3600
2137W 2.14kW
8
第一章习题
1
1
例2 流向判断
喉径内径与水管内径之比为0.8。若忽略水在管中流动时
的能量损失，试判断垂直小管中水的流向。
1m
解：假设垂直小管中流体静止
损失），喷头处压力较塔
泵
内压力高20kPa，水从塔
中流入下水道的阻力损失
1 1m 1
可忽略不计。
河水
求泵的有效功率。
22
气体
洗涤塔 5m
气体 3
1m
3
4 废水池
4 0.2m
6
第一章习题
解 在 1-1 面和 2-2 面间
gz1
u12 2
p1
he
gz2
u22 2
p2
h f
z1=0, u1=0 p1=0（表压）
2
pB
h f
式中zA zB , uA uB 0, pA 500kPa, pB 100kPa,
1150 kg m3 ,
hf
1
l1 d1
u12 2
2
l2 d2
u22 , 2
l1 l2 50m, d1 0.052m, d2 0.033m
代入机械能衡算式整理得
1u12 1.5762u22 0.7231
u2
qV
d 2
4
2.68m / s
he
7 9.81
2.682 2
p2
10
82.26
p2
3-3 面与 4-4 面间
gz3
p3
gz4
p3 -1.2 9.81 -11.77J / kg
7
第一章习题
p2 p3 20103 -11.77 20 8.23J / kg
he
82.26