化工原理上习题.docx

1、化工原理上习题第一章一测量管道阻力的装置如图所示。已知D1=2D2，?Hg=13.6?103kg/m3，u2=1m/s，R=10mm，试计算“1-2”截面间阻力hf,1-2值，以J/kg为单位。已知u2=1m/s，u1=u2/4=1/4=0.25m/s gz1+p1/?+u12/2= gz2+p2/?+u22/2+hf,1-2 又 (gz1+p1/?)(gz2+p2/?)=(?Hg?)gR/? hf,1-2=(?Hg?)gR/?u12/2u22/2 =12.69.810.010(0.25)2/21/2 =0.767J/kg用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为 38.4T/h。池及槽皆敞口。高

2、位槽中液面比池中液面高20m,管路总长(包括局部阻力)430m，进出口阻力不计。管径为108?4mm，油的粘度为3430cP，密度为960kg/m3, 泵的效率为50%，求泵的实际功率。Re=4?38.4?103/(3600?0.10?3.43)=39.6 层流 ?=64/Re=64/39.6=1.62 He=(z2z1)8?LV2/(?2gd5)=H8?Lw2/(?2gd5?2) =20+8?1.62?430?(38.4?103/3600)2/(?2?9.81?0.105?9602) =731m Na=He?W?g/?=731?(38.4?103/3600)?9.81/0.50=153?10

3、3 W =153kW用离心泵将水由水槽送至水洗塔中，水洗塔内的表压为9.807104Pa，水槽液面恒定，其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为 20m，在某送液量下,泵对水作的功为317.7J/kg，管内摩擦系数为0.018，吸入和压出管路总长为110m (包括管件及入口的当量长度，但不包括出口的当量长度)。输送管尺寸为1084mm，水的密度为1000kg/m3。求输水量为多少m3/h。 Ws=g(z2z1)p2(表)/?u22/2?hf， ?hf=?(L/d)?u22/2 即 317.7=9.81?20+9.807?104/1000+(1+0.018?110/0.10)u22/2

4、u2=1.50 m/sV=1.50?(?/4) ?(0.10)2=1.18?10-2 m3/s=42.5 m3/h如图所示的管路系统中，有一直径为382.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co为0.63，流体流经孔板的永久压降为6104 Pa，AB段摩擦系数取为0.022，试计算： 液体流经AB段的压强差； 若泵的轴功率为800W，效率为62%，求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。已知：操作条件下液体的密度为870kg/m3 ，U形管中的指示液为汞，其密度为13.6103 kg/m3。uo =Co 2gR(i-)/0

5、.5 = 0.6320.69.81(13.6103-870)/870 0.5 =8.27m/s ；u=(do /d) 2 uo =(16.4/33) 2 8.27=2.043m/s；W=2.043(/4)0.0332 870=1.52kg/s；流体流经AB段的压强差在A与B两截面间列伯努利方程(管中心线为基准面)：ZA g+(pA /)+(uA 2 /2)=ZB g+(pB /)+(uB 2 /2)+hf ；ZA =ZB；uA =uB；hf =(L/d)(u2 /2)+(6104 /)=0.022(30/0.033)(2.0432 /2)+(6104 /870)=111J/kg；pA -pB

6、=hf =870111=9.66104Pa；Ne=8000.62=496W；AB段所消耗的功率 Nf=Whf =1.52111=168.7W Nf/Ne=168.7/496=0.34=34如图,离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸入管路为1084mm，长2m的钢管。泵压出管路为763mm,长30m的钢管, 压出管路上装有标准阀一只，闸阀一只，90弯头4 只。在压出管路上还装有孔板流量计，孔板孔径为40mm，孔流系数Co=0.62，水银压差计读数R=456mm。吸收塔喷咀处压力为0.5kgf/cm2 (表压)，碱液密度=1100kg/m3，泵的效率=0.6，直管阻力系数=0.02(吸入、压出管

7、道近似取相同值)，弯头=0.75，标准阀=6，闸阀=0.17，孔板=8，试求泵所需功率。=(/4)0.0420.622g0.456(13.6103-1100)/1100 0.5=0.00786m3/su1=0.00786/(/4)0.12=1.0m/s u2=1.0(0.1/0.07) 2=2.04m/shf =(0.022/0.1+0.5)1.02/2g+(0.0230/0.07+40.75+6+0.17+8)2.042/2g =5.51m He=5.51+(20-1.5)+0.5104/1100+2.042/2g=28.77mNa=28.770.0078611009.81/(1030.6)

8、=4.07kw用泵将密度为850kg/m3，黏度为190cP的重油从贮油池送至敞口高位槽中，升扬高度为20m。输送管路为1084mm的钢管，总长为1000m(包括直管长度及所有局部阻力的当量长度)。管路上装有孔径为80mm的孔板以测定流量，其U形油水压差计的读数R=500mm。孔流系数Co=0.62，水的密度为1000kg/m3。试求:输油量是多少m3/h若泵的效率为0.55，计算泵的轴功率。u0=Co2gR(i-)/ 0.5 =0.6229.810.5(1000-850)/850=0.816m/s Vh =0.8160.785(0.08)23600=14.76m3/hu=0.816(80/1

9、00) 2=0.522m/s Re=0.10.522850/(19010-3)=2343000，假设正确V=Au=(/4)d2u=(/4)(0.3) 23.5133600=893.9(m3/h)流量减半，即流速减半 u=3.513/2=1.757m/s Re=5775符合柏拉修斯式条件在1-1面至2-2面之间：gz=(0.3164/Re0.25)(L/d)+(u2/2)即9.813.2（0.3164/57750.25）（50/0.30）+（1.7572 /2）14.3黏度为30cP、密度为900kg/m3的液体，自经内径为40mm的管路进入，两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门。当阀全关时，阀前后压力表读数分别为0.9at和0.45at。现将阀门打至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m，阀前管长50m，阀后管长20m(均包括局部阻力的当量长度)。试求： ()管路的流量 m3/h？