《化工单元操作》流动与输送习题课课件

1、化工单元操作化工单元操作流体流动练习题流体流动练习题采用气提法除去污水中易挥发杂质，使其达到环保排放要求，工艺流程如图所示。有两台型号相同的泵，开一备一，泵的主要性能参数如下表所示。 H m qv m3/h P kw % NPSHr m134.5101.8750.61.3230.8202.6642.8324303.0763.54.3采用气提法除去污水中易挥发杂质，使其达到环保排放要求，工艺流试求：设阀门半开，泵排出侧管路总长（包括局部阻力）200米，试求泵的工作点?泵吸入段的阻力及（l+le)?真空表P3的读数？h3h20022P31P1h1已知：池内水温20，压力表P1=2.698105Pa

2、（g），塔顶操作压力1.96104Pa （g ），进料预热器的压降1.96102 Pa （g），水在管路中的流动均属于阻力平方区，且摩擦系数为0.023，吸入侧和排出侧的管径均为852.5，图中所示的相对高度分别为h1=2 m，h2=22 m，h3=1m 。忽略泵的阻力损失。试求：h3h20022P31P1h1已知：池内水温20，压阀门全开时，泵排出侧（l+le)=100米，试求泵的工作点?压力表的读数？因调解流量损失在阀门上的扬程HV?（预热器损失扬程按He =31.25u2/2g）安装高度适宜否？阀门关闭时，压力表的读数？因扩大生产能力，污水排放量增加30%， 该泵能否满足要求？如不能满足

3、要求,可采取什么措施？阀门如何动作？压力表如何变化？ （以原工作点为准）8 塔操作压力波动， 对泵操作有和影响？ 试用图解说明， 应采取什么措 施稳定生产？h200122P3P1h1h3h200122P3P1h1h3h200122P3P1h1h3解：(1) 首先确定流量 在1-1及2-2面列方程：设阀门半开，泵排出侧管路总长（包括局部阻力）200米，试求泵的工作点?h200122P3P1h1h3解：(1) 首先确定流量设阀(2) 确定扬程HemqVm3/hNkw%NPSHr134.5101.8750.61.3230.8202.6642.8324303.0763.54.3构成泵的特性曲线方程为：

4、 He=k-BqV2数据拟合： H=35.9-0.013qV2当 qV=19.9 m3/h，He=30. 75m(2) 确定扬程HeqVNNPSHr134.5101.8h200122P3P1h1h3解: (1) 泵吸入段阻力：hf0-1在1-1及0-0面列方程(以0-0面为基准面)：2. 泵吸入段的阻力及（l+le)?(2) （l+le)h200122P3P1h1h3解: (1) 泵吸入段阻力：h200122P3P1h1h33 . 真空表P3的读数？解：在0-0及3-3面列方程(以0-0面为基准面)：忽略泵的阻力h200122P3P1h1h33 . 真空表P3的读数？4 阀门全开时，泵排出侧（

5、l+le)=100米，试求泵的工作点?压力表的读数？因调节流量损失在阀门上的扬程HV?（预热器损失扬程按He =31.25u2/2g）解 : (1) 系统最大流量（阀门全开时） 在0-0及2-2面列方程：h200122P3P1h1h34 阀门全开时，泵排出侧（l+le)=100米，试求解方程组得：qVmax=21.82 m3/h He=29.71 m(2) 压力表读数 在1-1及0-0面列方程(以0-0面为基准面)：h200122P3P1h1h3解方程组得：qVmax=21.82 m3/h(2) 压力表得: p1=252766.59Pa=2.49 kg/cm2 (g) 下降,也可定性分析得:

6、p1=252766.59Pa=2.49 kg/ (3) 调节流量损失在阀门上的扬程QDHeQHeAHeDQACDBAEE半开全开当半开时：qV=19.9 m3/h时 He=30.75 m HV=HD-HB=30.75-28.75=2.0 m在 qV=19.9 m3/h，根据管路特性曲线：L=28.75 m (3) 调节流量损失在阀门上的扬程QDHeQHeAH 5 安装高度适宜否？为了安全起见，以最大流量考查安装高度。qVmax=21.82 m3/hH=29.71 m查表知：当qV=20m3/h NPSHr=2.8 m qV=30m3/h NPSHr=4.3m插值得： qVmax=21.82m3

7、/h NPSHr=3.1m当 t=20，Ps=2.34103 Pa HemqVm3/hNkw%NPSHr134.5101.8750.61.3230.8202.6642.8324303.0763.54.3取 S=1.0 m 5 安装高度适宜否？qVmax=21.82 m3/h查表h200122P3P1h1h3则泵的允许安装高度：实际安装高度z=1mqVmax=21.82 m3/h 因此不能满足要求（2）措施：采用并联操作 7 污水排放量增加30% , 泵能否满足要求（2）措施当Q并=25.87 m3/h时，He并=33.72 m全开时，管路所需扬程： L=24+0.012 25.87 2=32.

8、03 m所需扬程：LHe并; 故合用He并HeABdbCQ1Q并当Q并=25.87 m3/h时，He并=33.72 m所需扬 并联操作的最大流量： He并=35.9- 3.2510-3 qV2 L=24+0.012 qV2 解得：qV并max=27.93 m3/h 所需流量： qVqV并max; 故合用最大流量与生产流量的比值：扩产前单泵： qV max/qV=21.82/19.9=1.1扩产后并联： qV max/qV=27.93/25.87=1.08 并联操作的最大流量：最大流量与生产当qV=25.87 m3/h时; He串=54.40 m所需扬程LHe串; 故合用（2）措施：采用串联操作

9、He串HeABdbQ串ccV(z+p/g）0He当qV=25.87 m3/h时; He串=54.40 m串联操作的最大流量： He串=71.8- 0.026 qV串2 L=24+0.012 qV2解得：qVmax=35.47 m3/h所需流量 qVqV串max; 故合用He串HeQ串VHeABCDE最大流量与生产流量的比值：扩产前单泵： qV max/qV=21.82/19.9=1.1扩产后并联： qV max/qV=25.47/25.87=1.37串联、并联选择（交点）H串=71.8- 0.026 qV2 H并=35.9- 3.2510-3 qV2 Q=35.03 m3/h; H=39.9

10、m串联操作的最大流量：He串HeQ串VHeABCDE最大流量与（3）阀门如何动作 当半开时，管路特性：由上式解得：qV=24.42 m3/h因此，当开度1/2时，流量达不到25.87 m3/h ，故阀门开度应大于1/2。（3）阀门如何动作由上式解得：qV=24.42 m3/h从半开逐渐增大开度：压力表读数下降， H ; AB 从全开逐渐减小开度：压力表读数增加， H ; CBQDHeQQmaxBAC半开全开Q并联单泵A从半开逐渐增大开度：QDHeQQmaxBAC半开全开Q并联阀门如何动作的说明: 阀门开度的变化，只有确定某一状态流量的情况下，与 qV比较，才可推断阀门的动作方向。QDHeQQm

11、axBAC半开全开Q并联单泵A 如果该点流量大于qV时，阀门关小；如果该点流量小于qV时， 阀门开大 当组合工作点为A时，单泵工作点为A。qV并2 qV单阀门如何动作的说明:QDHeQQmaxBAC半开全开Q并联气提塔压力波动的影响:压力波动必将导致流量的波动。塔压增高，流量下降， 此时应开大阀门， 系统阻力下降。AB塔压下降，流量增高， 此时应关小阀门， 系统阻力增加。 ACHeQBAC塔压增高塔压降低气提塔压力波动的影响:压力波动必将导致流量的波动。塔压下降，用泵将水槽中水打到高位槽B、C。真空表读数10925Pa，各段管长（包括局部阻力的当量长度）及管尺寸如下：泵的入口段： 1.5m，（

12、1084mm）泵出口至分支点：100m，（1084mm）分支点至B槽： 40m，（452.5mm）分支点至C槽： 60m，（573.5mm）设系统为稳定湍流，且各段摩擦系数0.023。00201m1110mB2233CR2R1E求：（1）输送流体所需功？（2）若在调节阀上接一压差计，侧得压差为R1=50mmHg ,求调节阀的阻力系数？（3）如果阀门关小，使系统流量减为原来的0.9倍，则孔板流量计的压差计的读数为原来的多少倍？（设系统为稳定的湍流，摩擦系数不变）。用泵将水槽中水打到高位槽B、C。真空表读数10925Pa，各基准一致，压力基准，位头基准。通大气的面，压力为大气压。P(g)=0大截面

13、的流速可忽略不计。u=0选取适当截面，与流向垂直，条件充分。0001m1110mB2233CR2R1E（1）输送流体所需功？分支管路与并联管路?在0、1截面列方程基准一致，压力基准，位头基准。0001m1110mB22330001m1110mB2233CR2R1E（1）输送流体所需功？分支管路0001m1110mB2233CR2R1E（1）输送流体所需0001m1110mB2233CR2R1E（1）输送流体所需功？在0、2截面列方程0001m1110mB2233CR2R1E（1）输送流体所需（2）若在调节阀上接一压差计，侧得压差为R1=50mmHg ,求调节阀的阻力系数？在调节阀上、下截面列方

14、程0001m1110mB2233CR2R1E54（2）若在调节阀上接一压差计，侧得压差为R1=50mmHg （3）如果阀门关小，使系统流量减为原来的0.9倍，则孔板流量计的压差计的读数为原来的多少倍？（设系统为稳定的湍流，摩擦系数不变）。0001m1110mB2233CR2R1E54由前面分析可知：压差计的压差只与阻力有关。（3）如果阀门关小，使系统流量减为原来的0.9倍，则孔板流量虹 吸 例 题例：一虹吸管将水池中的水导出，阻力可忽略不计。5 改变C点对流动的影响试求：1 管排出水的速度2 C点的压力3 D段管长对流速的影响4 B端伸长对流速的影响11u22pAABh2=5mBh1=2mDC33虹 吸 例 题例：一虹吸管将水池中的水导出，阻虹 吸 例 题1）B点出口流速u2=? 在1-1与2-2面列方程 u2=9.9m/s2) C点压力 P3=? 在1-1与3-3面列方程C点真空度：68670Pa，即514.8mmHg11u22pAABh2=5mBh1=2mDC33虹 吸 例 题1）B点出口流速u2=? 虹 吸 例 题改变C点：当B点不变时：P3min是否可为零？当Pcmin=Ps（操作温度下）产生汽化，虹吸现象停止。h1h1maxh1, P311u22pAABh2=5mBh1=2mDC33虹 吸 例 题改变C点：当B点不变