中山大學(xué)化工原理課件第1章和第2章習(xí)題.ppt

習(xí)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(xiàn)已知冷凝器內(nèi)真空度為0.83kPa，管內(nèi)水溫40，試估計(jì)管內(nèi)的水柱高度H。,取水池液面a-a為基準(zhǔn)面，則a-a處表壓,，由靜力學(xué)方程知,查附錄3，知水在40時(shí)的密度為992.2kg/m3，則有,解：冷凝器內(nèi)表壓,【例題2】用一復(fù)式U管壓差計(jì)測(cè)定水流管道A、B兩點(diǎn)壓差，壓差計(jì)指示液為汞，兩段汞柱之間放的是水，今若測(cè)得h1=1.2m，h2=1.3m，R1=0.9m，R2=0.95m。問(wèn)管道中A、B兩點(diǎn)間的壓差pAB為多少？（先推導(dǎo)關(guān)系式，再進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算）,解：因壓差計(jì)內(nèi)充填的為非連續(xù)性均質(zhì)液體，則需尋找等壓面分段計(jì)算,（1）首先推導(dǎo)關(guān)系式,（2）根據(jù)上述關(guān)系式計(jì)算p的值,討論,若采用簡(jiǎn)單的U管水銀壓差計(jì)，不難算出,既不便于觀察，也不便于操作和維護(hù)。,本題壓降只與汞柱高度R有關(guān)，而與水柱高度h無(wú)關(guān)。采用復(fù)式壓差計(jì)可大大降低可觀察液面的高度。,【例3】一水平管由內(nèi)徑分別為33及47毫米的兩段直管接成，水在小管內(nèi)以2.5m/s的速度流向大管，在接頭兩側(cè)相距1m的A、B兩截面處各接一測(cè)壓管，已知A-B兩截面間的壓頭損失為70mmH2O，問(wèn)兩測(cè)壓管中的水位那個(gè)高，相差多少？并作分析。,【解】以管中心線為基準(zhǔn)水平面，在A、B兩點(diǎn)所處的截面之間列機(jī)械能衡算式,注意到,應(yīng)注意式中的，故B點(diǎn)所在的測(cè)壓管高出A點(diǎn)171mmH2O。,再由連續(xù)性方程得：,解：(1)1,2,3三點(diǎn)所在截面的流速。依題意，阻力損失被忽略，現(xiàn)考察1,2,3三點(diǎn)所在截面，有下列方程：,【例4】如圖所示:水由高位水箱經(jīng)管道從噴嘴流出,已知d1=125mmd2=100mm，噴嘴d3=75mm，壓差計(jì)讀數(shù)R=80mmHg，若阻力損失可忽略，求H和pA。,聯(lián)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(jī)械能衡算式，則有,(表壓),在A、B兩截面間列柏方程(以通過(guò)B的水平面為基準(zhǔn)面)：,設(shè)流動(dòng)為層流，則,將有關(guān)數(shù)代入柏方程求解：,(層流）,驗(yàn)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833.5mm,泵的進(jìn)、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(dāng)輸水量為36m3.h-1時(shí)，進(jìn)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(shù)為2.5kgf.cm-2,泵的效率為70%，試求：兩液面的高度差H為多少m?泵所需的實(shí)際功率為多少kw?真空表的讀數(shù)多少kgf.cm-2?,習(xí)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(zhǔn)面(目的求H3H),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(zhǔn)面(求WeN),（3）在0-0和1-1間列柏氏方程，以0-0為基準(zhǔn)面(求真空度）,粘度為30cp,密度為900kg.m-3的液體，自A經(jīng)內(nèi)徑為40mm的管路進(jìn)入B，兩容器均為敞口，液面視為不變。管路中有一閥門。當(dāng)閥全關(guān)時(shí)，閥前后壓力表讀數(shù)分別為0.9at和0.45at。現(xiàn)將閥門打至1/4開度，閥門阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度為30m，閥前管長(zhǎng)50m，閥后管長(zhǎng)20m（均包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度)。試求:(1）管路的流量m3.h-1？(2）閥前后壓力表讀數(shù)有何變化？,習(xí)題2,（1）閥關(guān)時(shí),解：,閥開時(shí)，兩槽面間列柏式,(1),代入（1）：,(2),設(shè),則,分析：，,仍為層流,（2）閥開后，,如圖示循環(huán)管路，離心泵的安裝高度Hg3m，泵特性曲線可近似表示為He231.43105V2，式中V以m3.s-1表示。吸入管長(zhǎng)（包括全部局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）為10m，排出管長(zhǎng)（包括全部局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）為120m，管徑均為50mm，假設(shè)摩擦系數(shù)0.02，水溫20。,試求：（1）管路內(nèi)的循環(huán)水量為多少？（2）泵進(jìn)、出口壓強(qiáng)各為多少？,習(xí)題3,解：（1）管路特性曲線,與泵特性曲線聯(lián)解（求工作點(diǎn)的流量）,（2）在進(jìn)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(shù)）,因?yàn)椋?所以，,當(dāng)20的甘油(=1261kg.m-3,=1499厘泊)在內(nèi)徑為100mm的管內(nèi)流動(dòng)時(shí),若流速為1.5m.s-1時(shí),其雷諾準(zhǔn)數(shù)Re為_126.2_,其摩擦阻力系數(shù)為_0.507_。,填空題,當(dāng)20的甘油(=1261kg.m-3,=1499厘泊)在內(nèi)徑為100mm的管內(nèi)流動(dòng)時(shí),若流速為1.5m.s-1時(shí),其雷諾準(zhǔn)數(shù)Re為，其摩擦阻力系數(shù)為。,選擇題,雙液體U形差壓計(jì)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(jì)要求指示液的密度差(C)。A.大B.中等C.小D.越大越好,問(wèn)答題：,什么是穩(wěn)定流動(dòng)和不穩(wěn)定流動(dòng)？,答：流體在管道中流動(dòng)時(shí)，任意截面處的流體流速、壓強(qiáng)、密度等物理量均不隨時(shí)間而變化，稱為穩(wěn)定流動(dòng)。反之，上述物理量隨時(shí)間而變化，則稱為不穩(wěn)定流動(dòng)。,判斷題,在穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程中，流體流經(jīng)各截面處的體積流量相等。（）,在穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程中，流體流經(jīng)各截面處的體積流量相等。（）,