中山大学化工原理课件第1章和第2章习题.ppt

习题课之一,丁楠,【例题1】附图所示为汽液直接接触混合式冷凝器，蒸汽被水冷凝后，冷凝液和水一道沿管流至水池，现已知冷凝器内真空度为0.83kPa，管内水温40 ，试估计管内的水柱高度H。,取水池液面a-a为基准面，则a-a处 表压,，由静力学方程知,查附录3，知水在40时的密度为992.2kg/m3， 则有,解：冷凝器内表压,【例题2】用一复式U管压差计测定水流管道A、B两点压差，压差计指示液为汞，两段汞柱之间放的是水，今若测得h1=1.2m，h2=1.3m，R1=0.9m，R2=0.95m。问管道中A、B两点间的压差pAB为多少？（先推导关系式，再进行数值运算）,解：因压差计内充填的为非连续性均质液体，则需寻找等压面分段计算,（1）首先推导关系式,（2）根据上述关系式计算p的值,讨论,若采用简单的U管水银压差计，不难算出,既不便于观察，也不便于操作和维护。,本题压降只与汞柱高度R有关，而与水柱高度h无关。 采用复式压差计可大大降低可观察液面的高度。,【例3】一水平管由内径分别为33及47毫米的两段直管接成，水在小管内以 2.5 m/s的速度流向大管，在接头两侧相距1m的A、B两截面处各接一测压管，已知A-B两截面间的压头损失为70mmH2O，问两测压管中的水位那个高，相差多少？并作分析。,【解】以管中心线为基准水平面，在A、B两点所处的截面之间列机械能衡算式,注意到,应注意式中的 ，故B点所在的测压管 高出A点171mmH2O。,再由连续性方程 得：,解：(1)1,2,3三点所在截面的流速。 依题意，阻力损失被忽略，现考察1,2,3三点所在截面，有下列方程：,【例4】如图所示:水由高位水箱经管道从喷嘴流出 ,已知d1=125mm d2=100 mm，喷嘴d3=75mm，压差计读数R=80mmHg，若阻力损失可忽略，求H和pA。,联立上述三式求解得,(2)在0-0和3-3截面间列柏努力方程有：,(3)在压力表接口A-A和3-3截面间列柏努力方程：,若在0-0至A-A两截面间列机械能衡算式，则有,(表压),在A、B两截面间列柏方程(以通过B的水平面为基准面)：,设流动为层流，则,将有关数代入柏方程求解：,(层流）,验算：,如下图所示的输水系统, 用泵将水池中的水输送到敞口高位槽, 管道直径均为 833.5mm,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮水池的水面高度为 4.8m,压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。当输水量为 36m3.h-1时，进水管道的全部阻力,损失为 1.96J.kg-1，出水管道的全部阻力损失为 4.9J.kg-1,压力表的读数为 2.5kgf.cm-2,泵的效率为70%，试求： 两液面的高度差H为多少m? 泵所需的实际功率为多少kw? 真空表的读数多少 kgf.cm-2?,习题1,解：（1）取贮水池液面为截面0-0, 真空表处为截面1-1, 压力表处为截面2-2, 高位槽液面为截面3-3。 在截面2-2和3-3间列柏努利方程，以2-2为基准面(目的求H3H),3,0,0,1,1,2,2,3,（2）在0-0和3-3间列柏努利方程以0-0为基准面(求WeN),（3）在0-0和1-1间列柏氏方程，以0-0为基准面(求真空度）,粘度为 30cp,密度为 900kg.m-3的液体，自A经内径为40mm的管路进入B，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: (1）管路的流量 m3.h-1 ？ (2）阀前后压力表读数有何变化？,习题 2,（1）阀关时,解：,阀开时，两槽面间列柏式,(1),代入（1）：,(2),设,则,分析：，,仍为层流,（2）阀开后，,如图示循环管路，离心泵的安装高度Hg3m，泵特性曲线可 近似表示为He231.43105 V2，式中V以 m3.s-1表示。吸 入管长 （包括全部局部阻力的当量长度）为10m，排出管长 （包括全部局部阻力的当量长度）为120m，管径均为50mm， 假设摩擦系数 0.02，水温20。,试求： （1）管路内的循环水量为多少？ （2）泵进、出口压强各为多少？,习题 3,解：（1）管路特性曲线,与泵特性曲线联解 （求工作点的流量）,（2）在进水液面与泵入口处列柏氏方程（求真空度）,在泵入口处和泵出口处列柏氏方程（求压力表读数）,因为，,所以，,当20的甘油 (=1261kg.m-3 ,=1499厘泊)在内径为100mm的管内流动时,若流速为1.5m.s-1时,其雷诺准数Re为_126.2_,其摩擦阻力系数为_0.507_。,填空题,当20的甘油 (=1261kg.m-3 ,=1499厘泊)在内径为100mm的管内流动时,若流速为1.5m.s-1时,其雷诺准数Re为 ，其摩擦阻力系数为 。,选择题,双液体U形差压计要求指示液的密度差( )。 A. 大 B. 中等 C. 小 D. 越大越好,双液体U形差压计要求指示液的密度差( C )。 A. 大 B. 中等 C. 小 D. 越大越好,问答题：,什么是稳定流动和不稳定流动？,答：流体在管道中流动时，任意截面处的流体流速、压