化工原理天津大學(xué)版化上下冊(cè)習(xí)題答案.doc

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化工原理課后習(xí)題 1 某設(shè)備上真空表的讀數(shù)為 13 3 103 Pa 試計(jì)算設(shè)備內(nèi)的絕對(duì) 壓強(qiáng)與表壓強(qiáng) 已知該地區(qū)大氣壓強(qiáng)為 98 7 103 Pa 解 由 絕對(duì)壓強(qiáng) 大氣壓強(qiáng) 真空度 得到 設(shè)備內(nèi)的絕對(duì)壓強(qiáng) P 絕 98 7 103 Pa 13 3 103 Pa 8 54 103 Pa 設(shè)備內(nèi)的表壓強(qiáng) P 表 真空度 13 3 103 Pa 2 在本題附圖所示的儲(chǔ)油罐中盛有密度為 960 的油品 油面高于罐底 6 9 m 油面上方為常壓 在罐側(cè)壁的下部有一直 徑為 760 mm 的圓孔 其中心距罐底 800 mm 孔蓋用 14mm 的鋼制螺釘緊固 若螺釘材料的工作應(yīng)力取為 39 23 106 Pa 問(wèn)至少需要幾個(gè)螺釘 分析 罐底產(chǎn)生的壓力不能超過(guò)螺釘?shù)墓ぷ鲬?yīng)力 即 P 油 螺 解 P 螺 gh A 960 9 81 9 6 0 8 3 14 0 762 150 307 103 N 螺 39 03 103 3 14 0 0142 n P 油 螺 得 n 6 23 取 n min 7 至少需要 7 個(gè)螺釘 3 某流化床反應(yīng)器上裝有兩個(gè) U 型管 壓差計(jì) 如本題附圖所示 測(cè)得 R1 400 mm R2 50 mm 指示液為水銀 為防止水銀蒸汽向空氣中擴(kuò)散 于右側(cè)的 U 型管與大氣連通的玻璃管內(nèi)灌入一段 水 其高度 R3 50 mm 試求 A B 兩 處的表壓強(qiáng) 分析 根據(jù)靜力學(xué)基本原則 對(duì)于右邊的 管壓差計(jì) a a 為等壓面 對(duì)于左邊的壓差計(jì) b b 為另一等壓面 分別列出兩個(gè)等壓面處的靜 力學(xué)基本方程求解 解 設(shè)空氣的密度為 g 其他數(shù)據(jù)如圖所示 a a 處 PA ggh1 水 gR3 水銀 R2 由于空氣的密度相對(duì)于水和水銀來(lái)說(shuō)很小可以忽略不記 即 P A 1 0 103 9 81 0 05 13 6 103 9 81 0 05 7 16 103 Pa b b 處 PB ggh3 PA ggh2 水銀 gR1 PB 13 6 103 9 81 0 4 7 16 103 6 05 103Pa 4 本題附圖為遠(yuǎn)距離測(cè)量控制 裝置 用以測(cè)定分相槽內(nèi)煤油和 水的兩相界面位置 已知兩吹氣 管出口的距離 H 1m U 管壓 差計(jì)的指示液為水銀 煤油的密 度為 820Kg 試求當(dāng)壓差計(jì)讀數(shù) R 68mm 時(shí) 相界面與油 層的吹氣管出口距離 分析 解此題應(yīng)選取的合適的截面如圖所示 忽略空氣產(chǎn)生的壓強(qiáng) 本 題中 1 1 和 4 4 為等壓面 2 2 和 3 3 為等壓面 且 1 1 和 2 2 的壓強(qiáng)相等 根據(jù)靜力學(xué)基本方程列出一個(gè)方程組求解 解 設(shè)插入油層氣管的管口距油面高 h 在 1 1 與 2 2 截面之間 P1 P2 水銀 gR P 1 P4 P 2 P3 且 P3 煤油 g h P4 水 g H h 煤油 g h h 聯(lián)立這幾個(gè)方程得到 水銀 gR 水 g H h 煤油 g h h 煤油 g h 即 水銀 gR 水 gH 煤油 gh 水 gh 帶入數(shù)據(jù) 1 0 10 1 13 6 10 0 068 h 1 0 10 0 82 10 0 418 5 用本題附圖中串聯(lián) 管壓差計(jì)測(cè)量蒸汽鍋爐水面上方的蒸氣 壓 管壓差計(jì)的指示液為水銀 兩 管間的連接管內(nèi)充滿 水 以知水銀面與基準(zhǔn)面的垂直距離分別為 1 2 3m 2 1 2m 3 2 5m 4 1 4m 鍋中水面與基準(zhǔn) 面之間的垂直距離 5 3m 大氣壓強(qiáng) a 99 3 103 試求鍋爐上方水蒸氣的壓強(qiáng) 分析 首先選取合適的截面用以連接 兩個(gè) 管 本題應(yīng)選取如圖所示的 1 1 截面 再選取等壓面 最后根據(jù) 靜力學(xué)基本原理列出方程 求解 解 設(shè) 1 1 截面處的壓強(qiáng)為 1 對(duì)左邊的 管取 等壓面 由靜力學(xué)基本方程 0 水 g h5 h4 1 水銀 g h3 h4 代入數(shù)據(jù) 0 1 0 103 9 81 3 1 4 1 13 6 103 9 81 2 5 1 4 對(duì)右邊的 管取 等壓面 由靜力學(xué)基本方程 1 水 g h3 h2 水銀 g h1 h2 代入數(shù)據(jù) 1 1 0 103 9 81 2 5 1 2 13 6 103 9 81 2 3 1 2 99 3 103 解著兩個(gè)方程 得 0 3 64 105Pa 6 根據(jù)本題附圖所示的微差壓差計(jì)的讀數(shù) 計(jì)算管路中氣體的 表壓強(qiáng) 壓差計(jì)中以油和水為指示液 其密度分別為 920 3 998 3 管中油 水交接面高 度差 R 300 兩擴(kuò)大室的內(nèi)徑 D 均為 60 管內(nèi)徑 為 6 當(dāng) 管路內(nèi)氣體壓強(qiáng)等于大氣壓時(shí) 兩擴(kuò)大室 液面平齊 分析 此題的關(guān)鍵是找準(zhǔn)等壓面 根據(jù)擴(kuò)大室一端與大氣相通 另一端與管路相通 可以列出兩個(gè)方程 聯(lián)立求解 解 由靜力學(xué)基本原則 選取 1 1 為等壓面 對(duì)于 管左邊 表 油 g h1 R 1 對(duì)于 管右邊 2 水 gR 油 gh2 表 水 gR 油 gh2 油 g h1 R 水 gR 油 gR 油 g h 2 h1 當(dāng) 表 0 時(shí) 擴(kuò)大室液面平齊 即 D 2 2 h 2 h1 d 2 2R h2 h1 3 mm 表 2 57 102Pa 7 列管換熱氣 的管束由 121 根 2 5mm 的鋼管組成 空氣以 9m s 速度在列管內(nèi)流動(dòng) 空氣在管內(nèi)的平均溫度為 50 壓強(qiáng) 為 196 103Pa 表壓 當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?98 7 103Pa 試求 空氣的質(zhì)量流量 操作條件下 空氣的體積流量 將 的計(jì)算結(jié)果換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣的體積流量 解 空氣的體積流量 S uA 9 4 0 02 2 121 0 342 m3 s 質(zhì)量流量 ws S S MP RT 0 342 29 98 7 196 8 315 323 1 09 s 換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況 V1P1 V2P2 T1 T2 S2 P1T2 P2T1 S1 294 7 273 101 323 0 342 0 843 m3 s 8 高位槽內(nèi)的水面高于地面 8m 水從 108 4mm 的管道中流出 管路出口高 于地面 2m 在本題特定條件下 水流 經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按 f 6 5 u2 計(jì)算 其中 u 為水在管道 的流速 試計(jì)算 A A 截面處水的流速 水的流量 以 m3 h 計(jì) 分析 此題涉及的是流體動(dòng)力學(xué) 有關(guān)流體動(dòng)力學(xué)主要是能量 恒算問(wèn)題 一般運(yùn)用的是柏努力方程式 運(yùn)用柏努力方程式解 題的關(guān)鍵是找準(zhǔn)截面和基準(zhǔn)面 對(duì)于本題來(lái)說(shuō) 合適的截面是 高位槽 1 1 和出管口 2 2 如圖所示 選取地面為基準(zhǔn)面 解 設(shè)水在水管中的流速為 u 在如圖所示的 1 1 2 2 處 列柏努力方程 Z1 0 1 Z2 2 2 2 f Z 1 Z2 g u2 2 6 5u2 代入數(shù)據(jù) 8 2 9 81 7u2 u 2 9m s 換算成體積流量 VS uA 2 9 4 0 12 3600 82 m3 h 9 20 水以 2 5m s 的流速流經(jīng) 38 2 5mm 的水平管 此管以 錐形管和另一 53 3m 的水平管相連 如本題附圖所示 在錐 形管兩側(cè) A B 處各插入一垂直玻璃管以觀察兩截面的壓強(qiáng) 若水流經(jīng) A B 兩截面的能量損失為 1 5J 求兩玻璃管的水 面差 以 計(jì) 并在本題附圖中畫出兩玻璃管中水面的相對(duì) 位置 分析 根據(jù)水流過(guò) A B 兩截面的體積流量相同和此兩截面處的 伯努利方程列等式求解 解 設(shè)水流經(jīng) 兩截面處的流速 分別為 uA uB uAAA uBAB u B A A AB u A 33 47 2 2 5 1 23m s 在 兩截面處列柏努力方程 Z1 12 2 1 Z2 22 2 2 f Z 1 Z2 1 2 f 12 22 2 g h 1 h 2 1 5 1 232 2 52 2 h1 h 2 0 0882 m 88 2 mm 即 兩玻璃管的水面差為 88 2mm 10 用離心泵把 20 的水從貯槽送至水洗塔頂部 槽內(nèi)水位維持 恒定 各部分相對(duì)位置如本題附圖所示 管路的直徑均為 76 2 5mm 在操作條件下 泵入口處真空表的讀數(shù)為 24 66 10 Pa 水流經(jīng)吸入管與 排處管 不包括噴頭 的能量 損失可分別按 f 1 2u h f 2 10u2 計(jì)算 由于管徑不變 故式中 u 為吸入或 排出管的流速 s 排水管與噴頭連接處的壓強(qiáng)為 98 07 10 Pa 表壓 試求泵的有效功率 分析 此題考察的是運(yùn)用柏努力方程求算管路系統(tǒng)所要求的有效功率 把整個(gè)系統(tǒng)分成兩部分來(lái)處理 從槽面到真空表段的吸入管和從真空 表到排出口段的排出管 在兩段分別列柏努力方程 解 總能量損失 hf hf 1 hf 2 u1 u2 u 2u2 10u 12u 在截面與真空表處取截面作方程 z0g u02 2 P0 z1g u2 2 P1 hf 1 P0 P1 z 1g u2 2 hf 1 u 2m s w s uA 7 9kg s 在真空表與排水管 噴頭連接處取截面 z1g u2 2 P1 We z2g u2 2 P2 hf 2 W e z2g u2 2 P2 hf 2 z1g u2 2 P1 12 5 9 81 98 07 24 66 998 2 10 10 2 285 97J kg Ne Wews 285 97 7 9 2 26kw 11 本題附圖所示的貯槽內(nèi)徑 D 為 2 槽底與內(nèi)徑 d0 為 33mm 的鋼 管相連 槽內(nèi)無(wú)液體補(bǔ)充 其液面 高度 h0 為 2m 以管子中心線為基 準(zhǔn) 液體在本題管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的全部能量損失可按 h f 20u 公式 來(lái)計(jì)算 式中 u 為液體在管內(nèi)的流速 m s 試求當(dāng)槽內(nèi)液面下 降 1m 所需的時(shí)間 分析 此題看似一個(gè)普通的解柏努力方程的題 分析題中槽內(nèi)無(wú) 液體補(bǔ)充 則管內(nèi)流速并不是一個(gè)定值而是一個(gè)關(guān)于液面高度的 函數(shù) 抓住槽內(nèi)和管內(nèi)的體積流量相等列出一個(gè)微分方程 積分 求解 解 在槽面處和出口管處取截面 1 1 2 2 列柏努力方程 h1g u2 2 hf u2 2 20u2 u 0 48h 1 2 0 7h1 2 槽面下降 dh 管內(nèi)流出 uA2dt 的液體 Adh uA 2dt 0 7h1 2A2dt dt A 1dh A 20 7h1 2 對(duì)上式積分 t 1 h 12 本題附圖所示為冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng) 鹽水的密度為 1100kg m 循環(huán)量為 36m 管路的直徑相同 鹽水由 A 流 經(jīng)兩個(gè)換熱器而至 B 的能量損失為 98 1J kg 由 B 流至 A 的 能量損失為 49J kg 試求 1 若泵的效率為 70 時(shí) 泵的 抽功率為若干 kw 2 若 A 處的壓強(qiáng)表讀數(shù)為 245 2 10 Pa 時(shí) B 處的壓強(qiáng)表讀數(shù)為若干 Pa 分析 本題是一個(gè)循環(huán)系統(tǒng) 鹽水由 A 經(jīng)兩個(gè)換熱器被冷卻后 又回到 A 繼續(xù)被冷卻 很明顯可以在 A 換熱器 B 和 B A 兩段 列柏努利方程求解 解 1 由 A 到 B 截面處作柏努利方程 0 uA 2 PA 1 ZBg uB 2 P B 9 81 管徑相同得 uA uB P A PB Z Bg 9 81 由 B 到 A 段 在截面處作柏努力方程 B ZBg uB 2 PB We 0 uA PA 49 W e P A PB ZBg 49 98 1 49 147 1J kg W S VS 36 3600 1100 11kg s Ne We WS 147 1 11 1618 1w 泵的抽功率 N Ne 76 2311 57W 2 31kw 2 由第一個(gè)方程得 P A PB Z Bg 9 81 得 PB PA ZBg 9 81 245 2 10 1100 7 9 81 98 1 6 2 104Pa 13 用壓縮空氣將密度為 1100kg m3 的 腐蝕性液體自低位槽送到高位槽 兩槽 的液位恒定 管路直徑均為 60 3 5mm 其他尺寸見本題附圖 各 管段的能量損失為 f AB f CD u2 f BC 1 18u2 兩壓 差計(jì)中的指示液均為水銀 試求當(dāng) R1 45mm h 200mm 時(shí) 1 壓縮空氣的壓強(qiáng) P1 為若干 2 U 管差壓計(jì)讀數(shù) R2 為 多少 解 對(duì)上下兩槽取截面列柏努力方程 0 0 P1 Zg 0 P2 f P 1 Zg 0 P2 f 10 9 81 1100 1100 2u 2 1 18u2 107 91 10 3498u 在壓強(qiáng)管的 B C 處去取截面 由流體靜力學(xué)方程得 PB g x R 1 P c g h BC x 水銀 R1g PB 1100 9 81 0 045 x P c 1100 9 81 5 x 13 6 10 9 81 0 045 PB PC 5 95 104Pa 在 B C 處取截面列柏努力方程 0 uB 2 PB Zg uc2 2 PC f BC 管徑不變 u b u c PB PC Zg f BC 1100 1 18u 2 5 9 81 5 95 104Pa u 4 27m s 壓縮槽內(nèi)表壓 P1 1 23 105Pa 2 在 B D 處取截面作柏努力方程 0 u2 2 PB Zg 0 0 f BC f CD PB 7 9 81 1 18u2 u2 0 5u2 1100 8 35 10 4Pa PB gh 水銀 R2g 8 35 104 1100 9 81 0 2 13 6 10 9 81 R2 R2 609 7mm 14 在實(shí)驗(yàn)室中 用玻璃管輸送 20 的 70 醋酸 管內(nèi)徑為 1 5cm 流 量為 10kg min 用 SI 和物理單位各算一次雷諾準(zhǔn)數(shù) 并指出流型 解 查 20 70 的醋酸的密度 1049Kg m3 粘度 2 6mPa s 用 SI 單位計(jì)算 d 1 5 10 2m u WS A 0 9m s Re du 1 5 10 2 0 9 1049 2 6 103 5 45 103 用物理單位計(jì)算 1 049g cm u WS A 90cm s d 1 5cm 2 6 10 3Pa S 2 6 10 3kg s m 2 6 10 2g s cm 1 Re du 1 5 90 1 049 2 6 10 2 5 45 103 5 45 10 3 4000 此流體屬于湍流型 15 在本題附圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中 于異徑 水平管段兩截面間連一倒置 U 管壓差計(jì) 以測(cè)量?jī)山孛娴膲簭?qiáng)差 當(dāng)水的流量為 10800kg h 時(shí) U 管壓差計(jì)讀數(shù) R 為 100mm 粗細(xì)管的直徑分別為 60 3 5mm 與 45 3 5mm 計(jì) 算 1 1kg 水流經(jīng)兩截面間的能量損失 2 與該能量損失 相當(dāng)?shù)膲簭?qiáng)降為若干 Pa 解 1 先計(jì)算 A B 兩處的流速 uA ws sA 295m s u B ws sB 在 A B 截面處作柏努力方程 zAg uA2 2 PA zBg uB2 2 PB hf 1kg 水流經(jīng) A B 的能量損失 hf u A2 uB2 2 P A PB u A2 uB2 2 gR 4 41J kg 2 壓強(qiáng)降與能量損失之間滿足 hf P P hf 4 41 10 16 密度為 850kg m 粘度為 8 10 3Pa s 的液體在內(nèi)徑為 14mm 的鋼管內(nèi)流動(dòng) 溶液的流速為 1m s 試計(jì)算 1 淚 諾準(zhǔn)數(shù) 并指出屬于何種流型 2 局部速度等于平均速度處 與管軸的距離 3 該管路為水平管 若上游壓強(qiáng)為 147 10 Pa 液體流經(jīng)多長(zhǎng)的管子其壓強(qiáng)才下降到 127 5 10 Pa 解 1 Re du 14 10 3 1 850 8 10 3 1 49 10 2000 此流體屬于滯流型 2 由于滯流行流體流速沿管徑按拋物線分布 令管徑和 流速滿足 y2 2p u u m 當(dāng) 0 時(shí) y2 r2 2pum p r2 2 d2 8 當(dāng) 平均 0 5 max 0 5m s 時(shí) y2 2p 0 5 1 d 2 8 0 125 d2 即 與管軸的距離 r 4 95 10 3m 3 在 147 103 和 127 5 103 兩壓強(qiáng)面處列伯努利方程 u 12 2 PA Z1g u 22 2 PB Z2g f u 1 u 2 Z1 Z2 P A PB f 損失能量 f P A PB 147 10 3 127 5 103 850 22 94 流體屬于滯流型 摩擦系數(shù)與雷若準(zhǔn)數(shù)之間滿足 64 Re 又 f d 0 5 u 2 14 95m 輸送管為水平管 管長(zhǎng)即為管子的當(dāng)量長(zhǎng)度 即 管長(zhǎng)為 14 95m 17 流體通過(guò)圓管湍流動(dòng)時(shí) 管截面的速度分布可按下面經(jīng)驗(yàn) 公式來(lái)表示 u r umax y R 1 7 式中 y 為某點(diǎn)與壁面的距離 及 y R r 試求起平均速度 u 與最大速度 umax 的比值 分析 平均速度 u 為總流量與截面積的商 而總流量又可以看 作是速度是 ur 的流體流過(guò) 2 rdr 的面積的疊加 即 V 0R ur 2 rdr 解 平均速度 u V A 0R ur 2 rdr R 2 0R umax y R 1 7 2 rdr R 2 2umax R15 7 0R R r 1 7rdr 0 82umax u umax 0 82 18 一定量的液體在圓形直管內(nèi)做滯流流動(dòng) 若管長(zhǎng)及液體物 性不變 而管徑減至原有的 1 2 問(wèn)因流動(dòng)阻力而產(chǎn)生的能量損 失為原來(lái)的若干倍 解 管徑減少后流量不變 u 1A1 u2A2 而 r1 r2 A 1 4A2 u 2 4u 由能量損失計(jì)算公式 f d 1 2u 2 得 f 1 d 1 2u 12 f 2 d 1 2u 22 d 8 u 1 2 16 f 1 h f2 16 hf1 19 內(nèi)截面為 1000mm 1200mm 的矩形煙囪的高度為 30 A1m 平均分子量為 30kg kmol 平均溫度為 400 的煙道氣自下而上 流動(dòng) 煙囪下端維持 49Pa 的真空度 在煙囪高度范圍內(nèi)大氣的 密度可視為定值 大氣溫度為 20 地面處的大氣壓強(qiáng)為 101 33 10 Pa 流體經(jīng)煙囪時(shí)的摩擦系數(shù)可取為 0 05 試求煙 道氣的流量為若干 kg h 解 煙囪的水力半徑 r A 1 1 2 2 1 1 2 0 273m 當(dāng)量直徑 de 4r 1 109m 流體流經(jīng)煙囪損失的能量 f d e u 2 2 0 05 30 1 109 u2 2 0 687 u2 空氣的密度 空氣 PM RT 1 21Kg m3 煙囪的上表面壓強(qiáng) 表壓 P 上 空氣 gh 1 21 9 81 30 355 02 Pa 煙囪的下表面壓強(qiáng) 表壓 P 下 49 Pa 煙囪內(nèi)的平均壓強(qiáng) P P 上 P 下 2 P0 101128 Pa 由 PM RT 可以得到煙囪氣體的密度 30 10 3 101128 8 314 673 0 5422 Kg m3 在煙囪上下表面列伯努利方程 P 上 P 下 Zg f f P 上 P 下 Zg 49 355 02 0 5422 30 9 81 268 25 0 687 u2 流體流速 u 19 76 m s 質(zhì)量流量 s uA 19 76 1 1 2 0 5422 4 63 104 Kg h 20 每小時(shí)將 2 10 kg 的溶液用泵從反應(yīng)器 輸送到高位槽 反應(yīng)器液面上方保持 26 7 10 Pa 的真空讀 高位槽液面上方為 大氣壓強(qiáng) 管道為的鋼管 總長(zhǎng)為 50m 管線上有兩個(gè)全開的閘閥 一個(gè)孔板流量計(jì) 局部阻力系數(shù)為 4 5 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭 反應(yīng)器內(nèi)液面與管路出口的距離為 15m 若泵效率為 0 7 求泵的軸功率 解 流體的質(zhì)量流速 s 2 104 3600 5 56 kg s 流速 u s A 1 43m s 雷偌準(zhǔn)數(shù) Re du 165199 4000 查本書附圖 1 29 得 5 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭的當(dāng)量長(zhǎng)度 5 2 1 10 5m 2 個(gè)全開閥的當(dāng)量長(zhǎng)度 2 0 45 0 9m 局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度 e 10 5 0 9 11 4m 假定 1 1 2 2 lg d 1 14 2 lg 68 0 3 1 14 0 029 檢驗(yàn) d Re 1 2 0 008 0 005 符合假定即 0 029 全流程阻力損失 e d u2 2 u2 2 0 029 50 11 4 68 103 4 1 432 2 30 863 J Kg 在反應(yīng)槽和高位槽液面列伯努利方程得 P1 We Zg P2 We Zg P1 P2 15 9 81 26 7 103 1073 30 863 202 9 J Kg 有效功率 Ne We s 202 9 5 56 1 128 103 軸功率 N Ne 1 128 103 0 7 1 61 103W 1 61KW 21 從設(shè)備送出的廢氣中有少量可 溶物質(zhì) 在放空之前令其通過(guò)一個(gè) 洗滌器 以回收這些 物質(zhì)進(jìn)行綜 合利用 并避免環(huán)境污染 氣體流 量為 3600m h 其物理性質(zhì)與 50 的空氣基本相同 如本題附圖所示 氣體進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)前的 管路上安裝有指示液為水的 U 管壓差計(jì) 起讀數(shù)為 30mm 輸 氣管與放空管的內(nèi)徑均為 250mm 管長(zhǎng)與管件 閥門的當(dāng)量長(zhǎng) 度之和為 50m 放空機(jī)與鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口的垂直距離為 20m 已估 計(jì)氣體通過(guò)塔內(nèi)填料層的壓強(qiáng)降為 1 96 10 Pa 管壁的絕對(duì)粗 糙度可取 0 15mm 大氣壓強(qiáng)為 101 33 10 求鼓風(fēng)機(jī)的有效功 率 解 查表得該氣體的有關(guān)物性常數(shù) 1 093 1 96 10 5Pa s 氣體流速 u 3600 3600 4 0 252 20 38 m s 質(zhì)量流量 s uAs 20 38 4 0 252 1 093 1 093 Kg s 流體流動(dòng)的雷偌準(zhǔn)數(shù) Re du 2 84 105 為湍流型 所有當(dāng)量長(zhǎng)度之和 總 e 50m 取 0 15 時(shí) d 0 15 250 0 0006 查表得 0 0189 所有能量損失包括出口 入口和管道能量損失 即 0 5 u 2 2 1 u2 2 0 0189 50 0 25 u2 2 1100 66 在 1 1 2 2 兩截面處列伯努利方程 u2 2 P1 We Zg u2 2 P2 We Zg P2 P1 而 1 1 2 2 兩截面處的壓強(qiáng)差 P2 P1 P2 水 gh 1 96 103 103 9 81 31 103 1665 7 Pa We 2820 83 W Kg 泵的有效功率 Ne We s 3083 2W 3 08 KW 22 如本題附圖所示 貯水槽 水位維持不變 槽底與內(nèi)徑為 100mm 的鋼質(zhì)放水管相連 管 路上裝有一個(gè)閘閥 距管路入口端 15m 處安有以水銀為指示液 的 U 管差壓計(jì) 其一臂與管道相連 另一臂通大氣 壓差計(jì)連 接管內(nèi)充滿了水 測(cè)壓點(diǎn)與管路出口端之間的長(zhǎng)度為 20m 1 當(dāng)閘閥關(guān)閉時(shí) 測(cè)得 R 600mm h 1500mm 當(dāng)閘閥 部分開啟時(shí) 測(cè)的 R 400mm h 1400mm 摩擦系數(shù)可取 0 025 管路入口處的局部阻力系數(shù)為 0 5 問(wèn)每小時(shí)從管中水 流出若干立方米 2 當(dāng)閘閥全開時(shí) U 管壓差計(jì)測(cè)壓處的靜壓強(qiáng)為若干 Pa 表壓 閘閥全開時(shí) le d 15 摩擦系數(shù)仍取 0 025 解 根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程 設(shè)槽面到管道的高度為 x 水 g h x 水銀 gR 103 1 5 x 13 6 103 0 6 x 6 6m 部分開啟時(shí)截面處的壓強(qiáng) P1 水銀 gR 水 gh 39 63 103Pa 在槽面處和 1 1 截面處列伯努利方程 Zg 0 0 0 u2 2 P1 而 e d u 2 2 2 125 u2 6 6 9 81 u 2 2 39 63 2 125 u2 u 3 09 s 體積流量 s uA 3 09 4 0 1 2 3600 87 41m3 h 閘閥全開時(shí) 取 2 2 3 3 截面列伯努利方程 Zg u2 2 0 5u2 2 0 025 15 d u2 2 u 3 47m s 取 1 1 3 3 截面列伯努利方程 P1 u2 2 0 025 15 d u2 2 P 1 3 7 104Pa 23 10 的水以 500L min 的流量流過(guò)一根長(zhǎng)為 300m 的水平管 管壁的絕對(duì)粗糙度為 0 05 有 6m 的壓頭可供克服流動(dòng)阻力 試求管徑的最小尺寸 解 查表得 10 時(shí)的水的密度 999 7Kg m3 130 77 10 5 Pa s u Vs A 10 85 10 3 d2 f 6 9 81 58 86J Kg f d u2 2 150 u2 d 假設(shè)為滯流 64 Re 64 du H fg f d 1 5 10 3 檢驗(yàn)得 Re 7051 22 2000 不符合假設(shè) 為湍流 假設(shè) Re 9 7 104 即 du 9 7 104 d 8 34 10 2m 則 d 0 0006 查表得 0 021 要使 f Hfg 成立則 150 u2 d 58 86 d 1 82 10 2m 24 某油品的密度為 800kg m 粘度為 41cP 由附 圖所示的 A 槽送至 B 槽 A 槽的液面比 B 槽的液面高出 1 5m 輸送管徑為 89 3 5mm 包括閥門當(dāng)量長(zhǎng)度 進(jìn)出口損失可忽略 試求 1 油的流量 m h 2 若調(diào)節(jié)閥門的開度 使油的流量 減少 20 此時(shí)閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度為若干 m 解 在兩槽面處取截面列伯努利方程 u2 2 Zg P1 u2 2 P2 f P 1 P2 Zg f d u2 2 1 5 9 81 50 82 10 3 u2 2 假設(shè)流體流動(dòng)為滯流 則摩擦阻力系數(shù) 64 Re 64 du 聯(lián)立 兩式得到 u 1 2m s 核算 Re du 1920 2000 假設(shè)成立 油的體積流量 s uA 1 2 4 82 103 2 3600 22 8m3 h 調(diào)節(jié)閥門后的體積流量 s 22 8 1 20 18 24 m3 h 調(diào)節(jié)閥門后的速度 u 0 96m s 同理由上述兩式 1 5 9 81 82 10 3 0 962 2 64 Re 64 du 可以得到 62 8m 閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度 e 50 12 8m 25 在兩座尺寸相同的吸收塔內(nèi) 各填充不同的 填料 并以相同的管路并聯(lián)組合 每條支管上均 裝有閘閥 兩支路的管長(zhǎng)均為 5m 均包括除了閘 閥以外的管件局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度 管內(nèi)徑為 200mm 通過(guò)田料層的能量損失可分別折算為 5u1 與 4u2 式 中 u 為 氣體在管內(nèi)的流速 m s 氣體在支管內(nèi)流動(dòng)的摩擦系 數(shù)為 0 02 管路的氣體總流量為 0 3m s 試求 1 兩閥全開 時(shí) 兩塔的通氣量 2 附圖中 AB 的能量損失 分析 并聯(lián)兩管路的能量損失相等 且各等于管路 總的能量損 失 各個(gè)管路的能量損失由兩部分組成 一是氣體在支管內(nèi)流動(dòng) 產(chǎn)生的 而另一部分是氣體通過(guò)填料層所產(chǎn)生的 即 f e d u2 2 f 填 而且并聯(lián)管路氣體總流量為個(gè) 支路之和 即 Vs Vs1 Vs2 解 兩閥全開時(shí) 兩塔的通氣量 由本書附圖 查得 d 200mm 時(shí)閥線的當(dāng)量長(zhǎng)度 e 150m f1 1 e1 d u12 2 5 u12 0 02 50 150 0 2 u12 2 5 u12 f2 2 e2 d u22 2 4 u12 0 02 50 150 0 2 u22 2 4 u12 f1 f2 u 12 u22 11 75 12 75 即 u1 0 96u2 又 V s Vs1 Vs2 u1A1 u2A2 A1 A2 0 2 2 4 0 01 0 96u2 u2 0 01 0 3 u2 4 875m s u1A 4 68 m s 即 兩塔的通氣量分別為 Vs1 0 147 m3 s Vs12 0 153 m3 s 總的能量損失 f f1 f2 0 02 155 0 2 u12 2 5 u12 12 5 u12 279 25 J Kg 26 用離心泵將 20 水經(jīng)總 管分別送至 A B 容器內(nèi) 總管流量為 89m h 總管直徑為 127 5mm 原出口壓強(qiáng)為 1 93 105Pa 容器 B 內(nèi)水面上方表 壓為 1kgf cm 總管的流動(dòng)阻力可忽略 各設(shè)備間的相對(duì)位置 如本題附圖所示 試求 1 離心泵的有效壓頭 H e 2 兩 支管的壓頭損失 Hf o A H f o B 解 1 離心泵的有效壓頭 總管流速 u Vs A 而 A 3600 4 117 2 10 6 u 2 3m s 在原水槽處與壓強(qiáng)計(jì)管口處去截面列伯努利方程 Z0g We u2 2 P0 f 總管流動(dòng)阻力不計(jì) f 0 We u2 2 P0 Z0g 2 32 2 1 93 105 998 2 2 9 81 176 38J Kg 有效壓頭 He We g 17 98m 兩支管的壓頭損失 在貯水槽和 表面分別列伯努利方程 Z0g We Z1g P1 f1 Z0g We Z2g P2 f2 得到兩支管的能量損失分 別為 f1 Z0g We Z1g P1 2 9 81 176 38 16 9 81 0 39 04J Kg f2 Z0g We Z2g P2 2 9 81 176 38 8 9 81 101 33 103 998 2 16 0 J Kg 壓頭損失 Hf1 f1 g 3 98 m Hf2 f2 g 1 63m 27 用效率為 80 的齒輪泵將粘 稠的液體從敞口槽送至密閉容器 中 兩者液面均維持恒定 容器 頂部壓強(qiáng)表讀數(shù)為 30 103Pa 用 旁路調(diào)節(jié)流量 起流程如本題附圖所示 主管流量為 14m3 h 管徑為 66 3mm 管長(zhǎng)為 80m 包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng) 度 旁路的流量為 5m3 h 管徑為 32 2 5mm 管長(zhǎng)為 20m 包括除閥門外的管件局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度 兩管路的流 型相同 忽略貯槽液面至分支點(diǎn) o 之間的能量損失 被輸送液 體的粘度為 50mPa s 密度為 1100kg m 試計(jì)算 1 泵的 軸功率 2 旁路閥門的阻力系數(shù) 解 泵的軸功率 分別把主管和旁管的體積流量換算成流速 主管流速 u V A 14 3600 4 60 2 10 6 1 38 m s 旁管流速 u1 V1 A 5 3600 4 27 2 10 6 2 43 m s 先計(jì)算主管流體的雷偌準(zhǔn)數(shù) Re du 1821 6 0 005 假設(shè)成立 即 D C 兩點(diǎn)的流速 u1 1 776 m s u2 1 49 m s BC 段和 BD 的流量分別為 VS BC 32 10 4 3600 1 776 5 14 m3 s VS BD 26 10 4 3600 1 49 2 58 m3 s 29 在 38 2 5mm 的管路上裝有標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì) 孔板的孔徑 為 16 4mm 管中流動(dòng)的是 20 的苯 采用角接取壓法用 U 管 壓差計(jì)測(cè)量孔板兩測(cè)的壓強(qiáng)差 以水銀為指示液 策壓連接管 中充滿甲苯 測(cè)得 U 管壓差計(jì)的讀數(shù)為 600mm 試計(jì)算管中甲 苯的流量為若干 kg h 解 查本書附表 20 時(shí)甲苯的密度和粘度分別為 867 Kg m3 0 675 10 3 假設(shè) Re 8 67 104 當(dāng) A0 A1 16 4 33 0 245 時(shí) 查孔板流量計(jì)的 C0 與 Re A0 A1 的關(guān)系得到 C0 0 63 體積流量 VS C0A0 2gR A 1 2 0 63 4 16 42 10 6 2 9 81 0 6 13 6 0 867 0 867 1 2 1 75 10 3 m3 s 流速 u VS A 2 05 m s 核算雷偌準(zhǔn)數(shù) Re du 8 67 104 與假設(shè)基本相符 甲苯的質(zhì)量流量 S VS 1 75 10 3 867 3600 5426 Kg h 第二章 流體輸送機(jī)械 1 在用水測(cè)定離心泵性能的實(shí)驗(yàn)中 當(dāng)流量為 26m h 時(shí) 泵 出口處壓強(qiáng)表和入口處真空表的讀數(shù)分別為 152kPa 和 24 7kPa 軸功率為 2 45kw 轉(zhuǎn)速為 2900r min 若真空表和壓 強(qiáng)表兩測(cè)壓口間的垂直距離為 0 4m 泵的進(jìn)出口管徑相同 兩 測(cè)壓口間管路流動(dòng)阻力可忽略 不計(jì) 試求該泵的效率 并列出 該效率下泵的性能 解 取 20 時(shí)水的密度 998 2 Kg m 3 在泵出口和入口處列伯努利方程 u12 2g P1 g u12 2g P2 g f Z 泵進(jìn)出口管徑相同 u 1 u2 不計(jì)兩測(cè)壓口見管路流動(dòng)阻力 f 0 P 1 g P2 g Z P2 P1 g Z 0 4 152 24 7 103 998 2 9 8 18 46 m 該泵的效率 QH g N 26 18 46 998 2 9 8 2 45 103 3600 53 2 2 用離心泵以 40m h 的流量將貯水池中 65 的熱水輸送到?jīng)?水塔頂 并經(jīng)噴頭噴出而落入涼水池中 以達(dá)到冷卻的目的 已知水進(jìn)入噴頭之前需要維持 49kPa 的表壓強(qiáng) 噴頭入口較貯 水池水面高 6m 吸入管路和排出管路中壓頭損失分別為 1m 和 3m 管路中的動(dòng)壓頭可以忽略不計(jì) 試選用合適的離心泵并確 定泵的安裝高度 當(dāng)?shù)卮髿鈮喊?101 33kPa 計(jì) 解 輸送的是清水 選用 B 型泵 查 65 時(shí)水的密度 980 5 Kg m 3 在水池面和噴頭處列伯努利方程 u12 2g P1 g u12 2g P2 g f Z 取 u1 u2 0 則 P2 P1 g f Z 49 103 980 5 9 8 6 1 4 15 1 m Q 40 m 3 h 由圖 2 27 得可以選用 3B19A 2900 4 65 時(shí)清水的飽和蒸汽壓 PV 2 544 104Pa 當(dāng)?shù)卮髿鈮?a P g 101 33 103 998 2 9 81 10 35 m 查附表二十三 3B19A 的泵的流量 29 5 48 6 m 3 h 為保證離心泵能正常運(yùn)轉(zhuǎn) 選用最大輸出量所對(duì)應(yīng)的 S 即 S 4 5m 輸送 65 水的真空度 S S a 10 PV 9 81 103 0 24 1000 2 5m 允許吸上高度 Hg S u12 2g f 0 1 2 5 1 1 5m 即 安裝高度應(yīng)低于 1 5m 3 常壓貯槽內(nèi)盛有石油產(chǎn)品 其密度為 760kg m 粘度小于 20cSt 在貯槽條件下飽和蒸汽壓為 80kPa 現(xiàn)擬用 65Y 60B 型 油泵將此油品以 15m 流量送往表壓強(qiáng)為 177kPa 的設(shè)備內(nèi) 貯 槽液面恒定 設(shè)備的油品入口比貯槽液面高 5m 吸入管路和排 出管路的全部壓頭損失為 1m 和 4m 試核算該泵是否合用 若油泵位于貯槽液面以下 1 2m 處 問(wèn)此泵能否正常操作 當(dāng)?shù)?大氣壓按 101 33kPa 計(jì) 解 查附錄二十三 65Y 60B 型泵的特性參數(shù)如下 流量 Q 19 8m3 s 氣蝕余量 h 2 6 m 揚(yáng)程 H 38 m 允許吸上高度 Hg P0 PV g h f 0 1 0 74 m 1 2 揚(yáng)升高度 Z H f 0 2 38 4 34m 如圖在 1 1 2 2 截面之間列方程 u12 2g P1 g u22 2g P2 g f 1 2 Z 其中 u12 2g u22 2g 0 管路所需要的壓頭 e P2 P1 g Z f 1 2 33 74m Z 34 m 游品流量 Qm 15 m3 s 2 105 假設(shè)成立 u1 u2 d2 d1 2 1 23 m s 允許氣蝕余量 h P1 P2 g u12 2g P1 Pa P 真空度 28 02 Kpa h 28 02 2 3346 10 3 998 2 9 81 2 7 m 允許吸上高度 Hg Pa PV g h f 離心泵離槽面道路很短 可以看作 f 0 H g Pa PV g h 101 4 2 3346 103 998 2 9 81 2 7 7 42 m 5 水對(duì)某離心泵做實(shí)驗(yàn) 得到下列各實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) Q L 0 100 200 300 min 400 500 H m 37 2 38 37 34 5 31 8 28 5 送液體的管路系統(tǒng) 管徑為 76 4mm 長(zhǎng)為 355m 包括局部 阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度 吸入和排出空間為密閉容器 其內(nèi)壓強(qiáng)為 129 5kPa 表壓 再求此時(shí)泵的流量 被輸送液體的性質(zhì)與水 相近 解 根據(jù)管路所需要壓頭 e 與液體流量 Qe 的關(guān)系 e K BQe2 而 K Z P g 且 吸入排出空間為常壓設(shè)備 P 0 K Z 4 8 B e d 1 2g 60 103A 2 0 03 355 0 068 2 9 81 0 0682 60 103 4 2 1 683 10 4 管道特性方程為 e 4 8 1 683 10 4Qe2 由下列數(shù)據(jù)繪出管道特性曲線 e Qe Qe L min 0 100 200 300 400 500 e m 4 8 6 48 11 53 19 95 31 73 46 88 繪出離心泵的特性曲線 H Q 于同一坐標(biāo)系中 如圖所示 兩 曲線的交點(diǎn)即為該泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的流量 泵的流量為 400L min 若排出空間為密閉容器 則 K Z P g 4 8 129 5 103 998 2 9 81 1 802 而 B 的值保持不變 管路的特性方程為 e 18 02 1 683 10 4Qe2 重新繪出管路的特性曲線和泵的特性曲線 Qe L min 0 100 200 300 400 500 e m 18 02 19 70 24 75 33 17 44 95 60 10 可以得到泵的流量為 310L min 6 某型號(hào)的離心泵 其壓頭與流量的關(guān)系可表示為 H 18 0 6 106Q2 H 單位為 m Q 單位為 m s 若用該泵從常壓貯 水池將水抽到渠道中 已知貯水池截面積為 100m 池中水深 7m 輸水之初池內(nèi)水面低于渠道水平面 2m 假設(shè)輸水渠道水 面保持不變 且與大氣相通 管路系統(tǒng)的壓頭損失為 Hf 0 4 10 Q2 H f 單位為 m Q 單位為 m s 試求將貯水池內(nèi)水全部抽 出所需時(shí)間 解 列出管路特性方程 e K Hf K Z P g 貯水池和渠道均保持常壓 P g 0 K Z e Z 0 4 106Q2 在輸水之初 Z 2m e 2 0 4 106Q2 聯(lián)立 H 18 0 6 106Q2 解出此時(shí)的流量 Q 4 10 3m3 s 將貯水槽的水全部抽出 Z 9m e 9 0 4 106Q 2 再次聯(lián)立 H 18 0 6 106Q2 解出此時(shí)的流量 Q 3 10 3m3 s 流量 Q 隨著水的不斷抽出而不斷變小 取 Q 的平均值 Q 平均 Q Q 2 3 5 10 3m3 s 把水抽完所需時(shí)間 V Q 平均 55 6 h 7 用兩臺(tái)離心泵從水池向高位槽送水 單臺(tái)泵的特性曲線方 程為 H 25 1 106Q 管路特性曲線方程可近似表示為 H 10 1 106Q 兩式中 Q 的單位為 m s H 的單位為 m 試問(wèn)兩泵如何組合才能使輸液量最大 輸水過(guò)程為定態(tài)流動(dòng) 分析 兩臺(tái)泵有串聯(lián)和并聯(lián)兩種組合方法 串聯(lián)時(shí)單臺(tái)泵的送 水量即為管路中的總量 泵的壓頭為單臺(tái)泵的兩倍 并聯(lián)時(shí)泵 的壓頭即為單臺(tái)泵的壓頭 單臺(tái)送水量為管路總送水量的一半 解 串聯(lián) He 2H 10 1 105Qe2 2 25 1 106Q2 Q e 0 436 10 2m2 s 并聯(lián) Q Qe 2 25 1 106 Qe2 10 1 105 Qe 2 2 Q e 0 383 10 2m2 s 總送水量 Qe 2 Qe 0 765 10 2m2 s 并聯(lián)組合輸送量大 8 現(xiàn)采用一臺(tái)三效單動(dòng)往復(fù)泵 將敞口貯罐中密度為 1250kg m 的液體輸送到表壓強(qiáng)為 1 28 106Pa 的塔內(nèi) 貯罐液 面比塔入口低 10m 管路系統(tǒng)的總壓頭損失為 2m 已知泵 活 塞直徑為 70mm 沖程為 225mm 往復(fù)次數(shù)為 2001 min 泵的 總效率和容積效率為 0 9 和 0 95 試求泵的實(shí)際流量 壓頭和 軸功率 解 三動(dòng)泵理論平均流量 QT 3ASnr 3 4 0 07 2 0 025 200 0 52m3 min 實(shí)際流量 Q QT 0 95 0 52 0 494 m3 min 泵的壓頭 H P g u 2 2g Hf Z 取 u 2 2g 0 P g Hf Z 1 28 106 1250 9 81 2 10 116 38m 軸功率 N HQ 102 13 05 Kw 9 用一往復(fù)泵將密度為 1200kg m 的液體從 A 池輸送到 B 槽 中 A 池和 B 槽液面上方均 為大氣壓 往復(fù)泵的流量為 5m h 輸送開始時(shí) B 槽和 A 池的液面高度差為 10m 輸送 過(guò)程中 A 池液面不斷下降 B 槽液面不斷上升 輸送管徑為 30mm 長(zhǎng)為 15m 包括局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度 A 池截面積為 12m B 槽截面積為 4 15m 液體在管中流動(dòng)時(shí)摩擦系數(shù)為 0 04 試求把 25m 液體從 A 池輸送到 B 槽所需的能量 解 列出此往復(fù)泵輸送的管路特性方程 e K BQe2 而 K P g u 2 2g Z A B 槽上方均大氣壓 P g 0 u2 2g 0 在輸送開始時(shí) h 0 10 m 輸送完畢后 A 池液面下降 25 12 2 01m B 池液面上升 25 4 15 6 1 m h 10 2 01 6 1 18 11m B e d 1 2g 3600A 2 0 4 15 0 03 1 3600 4 0 032 2 2 9 81 0 157 輸送開始時(shí)管路的特性方程 e 10 0 157Qe2 輸送完畢時(shí)管路的特性方程 e 18 4 0 157Qe2 取平均壓頭 平均 e e 2 10 0 157Qe2 8 4 0 157Qe2 2 Q e 5 m3 s 18 m 輸送所需要的時(shí)間 V Q 25 5 5h 18000 輸送有效功率 Ne HQ g 18 5 3600 1200 9 81 294 3 所需要的能量 W Ne 5 3 106 J 5300KJ 10 已知空氣的最大輸送量為 14500kg h 在最大風(fēng)量下輸送系 統(tǒng)所需的風(fēng)壓為 1600Pa 以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)級(jí)計(jì) 由于工藝條 件的呀求 風(fēng)機(jī)進(jìn)口與溫度為 40 真空度為 196Pa 的設(shè)備相 連 試選合適的離心通風(fēng)機(jī) 當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?93 3kPa 解 輸送潔凈空氣應(yīng)選用 4 72 11 型通風(fēng)機(jī) 40 真空度為 196Pa 時(shí)空氣的密度 MP RT 1 04Kg m3 將輸送系統(tǒng)的風(fēng)壓 HT 按 HT HT HT 1600 1 2 1 04 1850 72 m 輸送的體積流量 Q Qm 14500 1 04 13942 31 m3 h 根據(jù)輸送量和風(fēng)壓選擇 4 72 11 No 6c 型可以滿足要求 其特性參數(shù)為 轉(zhuǎn)速 r min 風(fēng)壓 Pa 風(fēng)量 m 3 h 效率 功率 Kw 2000 1941 8 14100 91 10 0 11 15 的空氣直接由大氣進(jìn)入風(fēng)機(jī)在通過(guò)內(nèi)徑為 800mm 的水 平管道送到爐底 爐底表壓為 10kPa 空氣輸送量為 20000m h 進(jìn)口狀態(tài)計(jì) 管長(zhǎng)為 100m 包括局部阻力當(dāng)量長(zhǎng) 度 管壁絕對(duì)粗糙度可取為 0 3mm 現(xiàn)庫(kù)存一臺(tái)離心通風(fēng)機(jī) 其性能如下所示 核算此風(fēng)機(jī)是否合用 當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?101 33kPa 轉(zhuǎn)速 r min 風(fēng)壓 Pa 風(fēng)量 m h 1450 12650 21800 解 輸送系統(tǒng)的風(fēng)壓 HT Z 2 Z1 g P2 P1 u 22 u12 2 hf 水平管道輸送 Z 2 Z1 0 u 22 u12 2 0 空氣的流動(dòng)速度 u Q A 20000 4 0 82 3600 11 06m s 查本書附圖可得 15 空氣的粘度 1 79 10 3Pa s 密度 1 226 Kg m3 Re du 0 8 1 226 11 06 1 79 10 3 6059 1 d 0 3 800 0 000375 根據(jù) Re d 圖可以得到其相對(duì)粗糙度 0 0365 h f e d u2 2 0 0365 100 0 8 11 062 2 279 1 輸送系統(tǒng)風(fēng)壓 HT P2 P1 hf 10 8 103 1 226 279 1 11142 12Pa 50 在出口灰塵中所占的質(zhì) 量分率 16 25 29 20 7 2 1 在捕集的灰塵中所占的 質(zhì)量分率 4 4 11 26 6 20 18 7 11 3 3 試求 1 除塵效率 2 繪出該旋風(fēng)分離器的粒級(jí)效率曲線 解 出口氣體中每小時(shí)產(chǎn)生的灰塵量 0 7 10 3 5000 2 35 Kg 除塵效率 0 21 5 21 5 3 5 0 86 86 計(jì)算出每一小段范圍捏顆粒的粒級(jí)效率 P1 21 5 4 4 21 5 4 4 3 5 16 62 8 P2 21 5 11 21 5 11 3 5 25 73 0 P3 21 5 26 6 21 5 26 6 3 5 29 84 93 P4 86 P5 94 26 P6 97 2 P7 94 85 繪出粒級(jí)效率曲線如圖所示 7 驗(yàn)室用一片過(guò)濾面積為 0 1m 的濾葉對(duì)某種顆粒在水中的懸浮 液進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 濾葉內(nèi)部真空讀為 500mmHg 過(guò)濾 5min 的濾液 1L 又過(guò)濾 5min 的濾液 0 6L 若再過(guò)濾 5min 得濾液多少 分析 此題關(guān)鍵是要得到虛擬濾液體積 這就需要充分利用已 知條件 列方 方程求解 解 虛擬濾液體積 由過(guò)濾方程式 V2 2VVe KA2 過(guò)濾 5min 得濾液 1L 1 10 3 2 2 10 3 Ve KA2 5 過(guò)濾 10min 得濾液 1 6L 1 6 10 3 2 2 1 6 10 3 Ve KA2 10 由 式可以得到虛擬濾液體積 Ve 0 7 10 3 KA2 0 396 過(guò)濾 15 分鐘 假設(shè)過(guò)濾 15 分鐘得濾液 V V 2 2V Ve KA2 V 2 2 0 7 10 3V 5 0 396 V 2 073 10 3 再過(guò)濾 5min 得濾液 V 2 073 10 3 1 6 10 3 0 473 10 3 m3 0 473L 8 以小型板框壓濾機(jī)對(duì)碳酸鈣顆粒在水中的懸浮液進(jìn)行過(guò)濾實(shí) 驗(yàn) 測(cè)得數(shù)據(jù)列于本題附表中 已知過(guò)濾面積為 0 093m2 試求 1 過(guò)濾壓強(qiáng)差為 103 0kPa 時(shí)的過(guò)濾常數(shù) K qe 及 e 2 濾餅的 壓縮指數(shù) s 3 若濾布阻力不變 試寫出此濾漿在過(guò)濾壓強(qiáng) 差為 196 2k Pa 時(shí)的過(guò)濾方程式 解 過(guò)濾常數(shù) K qe 及 e 根據(jù) q2 2qqe K 和 q V A 帶入表中的數(shù)據(jù) 2 27 93 2 2 qe 2 27 93 50K 9 1 93 2 2 qe 9 1 93 660K 由 兩式可得 qe 3 81 10 3 K 1 06 10 5 q e2 K e e qe2 K 0 929 濾餅的壓縮指數(shù) s 同理在 P 343 4 Kpa 時(shí) 由上式帶入表中數(shù)據(jù)得 2 27 93 2 2 qe 2 27 93 17 1K 9 1 93 2 2 qe 9 1 93 233K 得到 qe 3 1 10 3 K 4 37 10 5 利用 lgK 1 s lg P lg2k 對(duì)壓強(qiáng)差為 103 0 Kpa 和 343 4 Kpa 時(shí)的過(guò)濾常數(shù) K 取對(duì)數(shù)差得 lg K K 1 s lg P P 1 s 0 8532 即 壓縮指數(shù) s 0 1468 過(guò)濾方程式 在過(guò)濾壓強(qiáng)差為 196 2Kpa 時(shí) lg K K 1 s lg P P lg 1 564 K 0 8532 lg 103 196 2 得 K 2 71 10 5 qe q e qe 2 3 81 3 1 10 3 2 3 5 10 3 q e2 K e e qe 2 K 3 5 10 3 2 71 10 5 0 452 過(guò)濾方程式為 q 3 5 10 3 2 2 71 10 5 0 452 9 在實(shí)驗(yàn)室中用一個(gè)邊長(zhǎng) 0 162m 的小型濾框?qū)?CaCO3 顆粒在 水中的懸浮液進(jìn)行過(guò)濾實(shí)驗(yàn) 料漿溫度為 19 其中 CaCO3 固體的質(zhì)量分率為 0 0723 測(cè)得每 1m3 濾餅烘干后的質(zhì)量為 1602kg 在過(guò)濾壓強(qiáng)差為 275800Pa 時(shí)所的數(shù)據(jù)列于本題附表 過(guò)濾時(shí) 間 1 8 4 2 7 5 11 2 15 4 20 5 26 7 33 4 41 0 48 8 57 7 67 2 77 3 88 7 濾液體 積 V 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 試求過(guò)濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積 Ve 濾餅的比阻 r 濾餅的空隙 率 及濾餅顆粒的比表面積 已知 CaCO3 顆粒的密度為 2930kg m3 其形狀可視為圓球 解 由 V V e 2 KA2 e 兩邊微分得 2 V V e dv KA2d d dv 2V KA2 2Ve KA2 計(jì)算出不同過(guò)濾時(shí)間時(shí)的 d dv 和 V 將其數(shù)據(jù)列表