化工原理例题

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1、第一章流体流动例1.高位槽内的水面高于地面8m，水从φ108×4mm的管道中流出，管路出口高于地面2m。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按∑ｈf=6.5u2计算，其中u为水在管道的流速。试计算：⑴A—A'截面处水的流速；⑵水的流量，以m3/h计。解：设水在水管中的流速为u，在如图所示的1—1,，2—2,处列柏努力方程Z1ｇ+0+Ｐ1/ρ=Z2ｇ+ｕ2／2+Ｐ2/ρ+∑ｈf（Z1-Z2）g=u2/2+6.5u2代入数据(8-2)×9.81=7u2,u=2.9m/s换算成体积流量qV=uA=2.9×π/4×0.12×3600=82m3/h例2.本题附图所示为冷冻盐水循环系统，盐水的密

2、度为1100kg／m3，循环量为36m3。管路的直径相同，盐水由A流经两个换热器而至B的能量损失为98.1J／kg，由B流至A的能量损失为49J／kg，试求：（1）若泵的效率为70%时，泵的抽功率为若干kw？（2）若A处的压强表读数为245.2×103Pa时，B处的压强表读数为若干Pa？:M:l5y&u0A7I:G%g解：（1）由A到B截面处作柏努利方程0K*I9d$`8V1L    0+uA2/2+PA/ρ=ZBg+uB2/2+PB/ρ+9.815~!p;CX9X7}+?    管径相同得uA=uB    ∴（PA-PB）/ρ=ZBg+9.81*e1W:a7e%u,k9Y1o-H"x由

3、B到A段，在截面处作柏努力方程B    ZBg+uB2/2+PB/ρ+W=0+uA2+PA/ρ+49(b;[4l5}8o        ∴W=（PA-PB）/ρ-ZBg+49=98.1+49=147.1J/kg3L&P-@"D8i4N0F    ∴qm=qvρ=36/3600×1100=11kg/s-q-i3M#a$R/y)p5

4、    Pe=qm×W=147.1×11=1618.1w%E5

5、0W*y'Z%](?*I(V8b    泵的抽功率N=Ne/76%=2311.57W=2.31kw1s$m&Z6P!K)R:g;Q（2）由第一个方程得（PA-PB）/ρ=ZBg+9.81得  7a6

6、W,@"R#w+E&v9vPB=PA-ρ（ZBg+9.81）*

7、%A"K+{*{$m)c=245.2×103-1100×(7×9.81+98.1)$M)z:B8f.q3u4L=6.2×104Pa:y7W-m#z'm"X;p例3.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为Ф76×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66×10³Pa,水流经吸入管与排处管（不包括喷头）的能量损失可分别按∑ｈf,1=2u²，∑hf,2=10u2计算，由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速ｍ/s。排水管与喷头连接处的压强为98.0

8、7×10³Pa（表压）。试求泵的有效功率。解：总能量损失∑hf=∑hf,1+∑hf，2在截面与真空表处取截面作方程：z0g+u02/2+P0/ρ=z1g+u2/2+P1/ρ+∑hf，1（P0-P1）/ρ=z1g+u2/2+∑hf，1∴u=2m/s∴qm=qvρ=7.9kg/s在真空表与排水管-喷头连接处取截面z1g+u2/2+P1/ρ+W=z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf，2∴We=z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf，2-（z1g+u2/2+P1/ρ）=12.5×9.81+（98.07+24.66）/998.2×10³+10×2²=285.97J/kgPe=qm×W=285.97×7.

9、9=2.26kw例4.用压缩空气将密度为1100kg/m3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液位恒定。管路直径均为ф60×3.5mm，其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为∑ｈf，AB=∑ｈf，CD=u2，∑ｈf，BC=1.18u2。两压差计中的指示液均为水银。试求当R1=45mm，h=200mm时：（1）压缩空气的压强P1为若干？（2）U管差压计读数R2为多少？解：对上下两槽取截面列柏努力方程0+0+P1/ρ=Zg+0+P2/ρ+∑ｈf∴P1=Zgρ+0+P2+ρ∑ｈf=10×9.81×1100+1100（2u2+1.18u2）=107.91×10³+3498u²在压强管的B，C处

10、去取截面，由流体静力学方程得PB+ρg（x+R1）=Pc+ρg（hBC+x）+ρ水银R1gPB+1100×9.81×（0.045+x）=Pc+1100×9.81×（5+x）+13.6×10³×9.81×0.045PB-PC=5.95×104Pa在B，C处取截面列柏努力方程0+uB²/2+PB/ρ=Zg+uc2/2+PC/ρ+∑ｈf，BC∵管径不变，∴ub=ucPB-PC=ρ（Zg+∑ｈf，BC）=1100×（1.18u2+5×9.8