中山大學化工原理課件第1章和第2章習題.ppt
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習題課之一,丁楠,【例題1】附圖所示為汽液直接接觸混合式冷凝器,蒸汽被水冷凝后,冷凝液和水一道沿管流至水池,現已知冷凝器內真空度為0.83kPa,管內水溫40℃,試估計管內的水柱高度H。,取水池液面a-a為基準面,則a-a處表壓,,由靜力學方程知,查附錄3,知水在40℃時的密度為992.2kg/m3,則有,解:冷凝器內表壓,【例題2】用一復式U管壓差計測定水流管道A、B兩點壓差,壓差計指示液為汞,兩段汞柱之間放的是水,今若測得h1=1.2m,h2=1.3m,R1=0.9m,R2=0.95m。問管道中A、B兩點間的壓差⊿pAB為多少?(先推導關系式,再進行數值運算),解:因壓差計內充填的為非連續(xù)性均質液體,則需尋找等壓面分段計算,(1)首先推導關系式,,(2)根據上述關系式計算⊿p的值,〖討論〗,若采用簡單的U管水銀壓差計,不難算出,既不便于觀察,也不便于操作和維護。,本題壓降只與汞柱高度R有關,而與水柱高度h無關。采用復式壓差計可大大降低可觀察液面的高度。,【例3】一水平管由內徑分別為33及47毫米的兩段直管接成,水在小管內以2.5m/s的速度流向大管,在接頭兩側相距1m的A、B兩截面處各接一測壓管,已知A-B兩截面間的壓頭損失為70mmH2O,問兩測壓管中的水位那個高,相差多少?并作分析。,,【解】以管中心線為基準水平面,在A、B兩點所處的截面之間列機械能衡算式,注意到,應注意式中的,故B點所在的測壓管高出A點171mmH2O。,再由連續(xù)性方程得:,解:(1)1,2,3三點所在截面的流速。依題意,阻力損失被忽略,現考察1,2,3三點所在截面,有下列方程:,【例4】如圖所示:水由高位水箱經管道從噴嘴流出,已知d1=125mmd2=100mm,噴嘴d3=75mm,壓差計讀數R=80mmHg,若阻力損失可忽略,求H和pA。,聯立上述三式求解得,(2)在0-0和3-3截面間列柏努力方程有:,(3)在壓力表接口A-A和3-3截面間列柏努力方程:,若在0-0至A-A兩截面間列機械能衡算式,則有,(表壓),在A、B兩截面間列柏方程(以通過B的水平面為基準面):,設流動為層流,則,將有關數代入柏方程求解:,(層流),驗算:,如下圖所示的輸水系統(tǒng),用泵將水池中的水輸送到敞口高位槽,管道直徑均為φ833.5mm,泵的進、出管道上分別安裝有真空表和壓力表,真空表安裝位置離貯水池的水面高度為4.8m,壓力表安裝位置離貯水池的水面高度為5m。當輸水量為36m3.h-1時,進水管道的全部阻力,,損失為1.96J.kg-1,出水管道的全部阻力損失為4.9J.kg-1,壓力表的讀數為2.5kgf.cm-2,泵的效率為70%,試求:⑴兩液面的高度差H為多少m?⑵泵所需的實際功率為多少kw?⑶真空表的讀數多少kgf.cm-2?,習題1,解:(1)取貯水池液面為截面0-0,真空表處為截面1-1,壓力表處為截面2-2,高位槽液面為截面3-3。在截面2-2和3-3間列柏努利方程,以2-2為基準面(目的求H3→H),,,,,,,,,,,3,0,0,1,1,2,2,3,(2)在0-0和3-3間列柏努利方程以0-0為基準面(求We→N),,,,,(3)在0-0和1-1間列柏氏方程,以0-0為基準面(求真空度),,,,粘度為30cp,密度為900kg.m-3的液體,自A經內徑為40mm的管路進入B,兩容器均為敞口,液面視為不變。管路中有一閥門。當閥全關時,閥前后壓力表讀數分別為0.9at和0.45at。現將閥門打至1/4開度,閥門阻力的當量長度為30m,閥前管長50m,閥后管長20m(均包括局部阻力的當量長度)。試求:(1)管路的流量m3.h-1?(2)閥前后壓力表讀數有何變化?,,,習題2,(1)閥關時,解:,,,,閥開時,兩槽面間列柏式,,,(1),,代入(1):,,,(2),,設,則,,,,,,分析:λ↑,u↓,,∴仍為層流,,,(2)閥開后,,,如圖示循環(huán)管路,離心泵的安裝高度Hg=3m,泵特性曲線可近似表示為He=23-1.43105V2,式中V以m3.s-1表示。吸入管長(包括全部局部阻力的當量長度)為10m,排出管長(包括全部局部阻力的當量長度)為120m,管徑均為50mm,假設摩擦系數λ=0.02,水溫20℃。,,,試求:(1)管路內的循環(huán)水量為多少?(2)泵進、出口壓強各為多少?,習題3,解:(1)管路特性曲線,,,與泵特性曲線聯解(求工作點的流量),,,(2)在進水液面與泵入口處列柏氏方程(求真空度),,,,,在泵入口處和泵出口處列柏氏方程(求壓力表讀數),,因為,,,所以,,,,,當20℃的甘油(ρ=1261kg.m-3,μ=1499厘泊)在內徑為100mm的管內流動時,若流速為1.5m.s-1時,其雷諾準數Re為__126.2__,其摩擦阻力系數λ為__0.507__。,填空題,當20℃的甘油(ρ=1261kg.m-3,μ=1499厘泊)在內徑為100mm的管內流動時,若流速為1.5m.s-1時,其雷諾準數Re為,其摩擦阻力系數λ為。,選擇題,雙液體U形差壓計要求指示液的密度差()。A.大B.中等C.小D.越大越好,雙液體U形差壓計要求指示液的密度差(C)。A.大B.中等C.小D.越大越好,問答題:,什么是穩(wěn)定流動和不穩(wěn)定流動?,答:流體在管道中流動時,任意截面處的流體流速、壓強、密度等物理量均不隨時間而變化,稱為穩(wěn)定流動。反之,上述物理量隨時間而變化,則稱為不穩(wěn)定流動。,判斷題,在穩(wěn)定流動過程中,流體流經各截面處的體積流量相等。(),在穩(wěn)定流動過程中,流體流經各截面處的體積流量相等。(),- 配套講稿:
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- 中山大學 化工 原理 課件 章和 習題
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