化工原理第一章习题课

（d）
（e）
( p5 p6 ) glC sin a RC (0 )g
（f）
将（a）、（b）、（c）3式分别代入式（d）、（e）、(f）：
h f , A RA (0 )g
g f , B RB (0 )g
由（1）知
∴
h f ,C RC (0 )g
的 、l、d、u均相同，
∴
l u2 hf ，该管路A、B、C 3段 d 2
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： 2 p1 u12 p2 u 2 gZ1 gZ1 hf 2 2
化简，得 p h f gZ
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） • 柏努利方程式：
• 流动阻力计算式：
l le v Hf d 2g
2
2 l v H f d 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？ （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 , 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。
• 【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)
2 l v2 d 2g

4
阻力损失
取管壁粗糙度 0.3mm ，则： 0.3 0.00938 d 32 dv 0.032 1.04 861 Re 4.46 104 湍流 0.643 103 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
【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 （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。
A段：
p A p1 p2 h f , A (a)
B 段： pB p3 p4 h f ,B glB
(b)
C段： pC p5 p6 h f , c glc sin a （c）
比较上面3式：
pB pC p A
（3）由流体静力学基本方程式
A段： B段： C段： 整理，得
p1 gRA p2 0 gRA
p3 gRB p4 0 gRB glB
p5 gRC p6 0 gRC glC sin a
p1 p2 RA (0 )g
( p3 p 4 ) glB RB (0 )g
2 v1 p1 v 2 p2 gH1 W s gH 2 2 Wf 2 2
2 v1 p1 v 2 p2 H1 H e H 2 2 Hf 2 g g 2 g g
• • • •
雷诺数计算式：Re=d· ρ/μ v· ≤2000 层流 ； =2000～4000 过渡态； ≥4000 湍流

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 ρ＝1000 kg.m-3。（ 9154w）
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：
2 2 p1 v1 p2 v2 z1 z2 H f 1 2 g 2 g g 2 g
式中 p1 0 v2
z1 z 3
z2 0
v1 0
ห้องสมุดไป่ตู้
p2 1.96 104 Pa qv d2 3600 1.04m / s 2 0.785 0.032 H f 1 2