化工原理小结.docx
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化工原理小结
本章以柏努利方程为主线,把相关的重要内容有机地联系起来,形成清晰的网络,如下图所示。
1.如本题附图所示,水在管道内流动。
为测量流体压力,在管道某截面处连接U管压差计,指示液为水银,读数R=100mm,h=800mm。
为防止水银扩散至空气中,在水银面上方充入少量水,其高度可以忽略不计。
已知当地大气压力为101.3kPa,试求管路中心处流体的压力。
解:
设管路中心处流体的压力为p根据流体静力学基本方程式,
AApp'=
则
a
++pghgRpρρ=汞水
(80.132kPa
Pa1.08.9136008.08.91000103.1013=⨯⨯-⨯⨯-⨯=--=gR
ghppa汞水ρρ
目的:
静力学方程的应用
2.如本题附图所示,贮槽内水位维持不
变。
槽的底部与内径为100mm的钢质放水管相连,管路上装有一个闸阀,距管路入口端15m处安有以水银为指示液的U管压差计,其一臂与管道相连,另一臂通大气。
压差计连接管内充满了水,测压点与管路出口端之间的直管长度为20m。
(1当闸阀关闭时,测得R=600mm、h=1500mm;当闸阀部分开启时,测得R=400mm、h=1400mm。
摩擦系数λ可取为0.025,管路入口处的局部阻力系数取为0.5。
问每小时从管中流出多少水(m3
?
(2当闸阀全开时,U管压差计测压处的压力为多少Pa(表压。
(闸阀全开时Le/d≈15,摩擦系数仍可取0.025。
解:
(1闸阀部分开启时水的流量
在贮槽水面1-1,
与测压点处截面2-2,
间列机械能衡算方程,并通过截面2-2,
的中心作基准水平面,得
22
b1b212
12f1222uuppgzgzhρρ
++=+++∑,
-(a
式中p1=0(表
((表
Pa39630Pa4.181.910004.081.913600OHHg22=⨯⨯-⨯⨯=-=gRgRpρρub2=0,z2=0
z1可通过闸阀全关时的数据求取。
当闸阀全关时,水静止不动,根据流体静力学基本方程知
习题20附图
2
HO1Hg(gzhgRρρ+=(b
式中h=1.5m,R=0.6m将已知数据代入式(b得
m66.6m5.110006.0136001=⎪⎭
⎫⎝⎛-⨯=z
22
22bbf,1-2cbb15
(2.13(0.0250.52.1320.12uuLhuudλζ∑=+==⨯+=将以上各值代入式(a,即
9.81×6.66=2b2u+1000
39630
+2.13u
b2
解得
13.3b=u
水的流量为(m43.1m13.31.0785.036004
π3600332b2
s=⨯⨯⨯==udV(2闸阀全开时测压点处的压力
在截面1-1,
与管路出口内侧截面3-3,
间列机械能衡算方程,并通过管中心线作基准平面,得
22b1b331
13f1322uuppgzgzhρρ
++=+++∑,
-
式中z1=6.66m,z3=0,ub1=0,p1=p3
2
eb
f,13c(2LLuhdλ
ζ-+∑∑=+=2
2bb350.025(150.54.810.12
uu⎡⎤++=⎢⎥⎣⎦(c将以上数据代入式(c,即
9.81×6.66=
2b2
u+4.81ub2
解得
s51.3b=u
再在截面1-1,
与2-2,
间列机械能衡算方程,基平面同前,得
22b1b21212f1222uuppgzgzhρρ
++=+++∑,
-
式中z1=6.66m,z2=0,ub1
≈0,ub2=3.51m/s,p1=0(表压力
kgJ26.2kgJ2
51
.35.01.05.1025.02
2
f,1=⎪⎭⎫⎝⎛+=∑-h
将以上数值代入上式,则
p3.5129.81×6.66=+2+26.221000解得p2=3.30×104Pa(表压)×(表压)3、如图所示,用泵将水从贮槽送至敞口高位槽,两槽液面均恒定不变,输送管路尺寸为φ83×3.5mm,泵的进出口管道上分别安如图所示,用泵将水从贮槽送至敞口高位槽,两槽液面均恒定不变,输送管路尺寸为φ83×3.5mm,装有真空表和压力表,4.8m,.0m装有真空表和压力表,真空表安装位置离贮槽的水面高度H1为4.8m,压力表安装位置离贮槽的水面高度H2为5.0m。
当输水量31.96J/kg,4.9J/kg,2.452×5Pa,为36m/h时,进水管道全部阻力损失为1.96J/kg,出水管道全部阻力损失为4.9J/kg,压力表读数为2.452×10Pa,泵的效率35370%,水的密度ρ为70%,水的密度ρ为1000kg/m,3试求:
(1多少?
试求:
1)两槽液面的高度差H为多少?
(kW?
(2)泵所需的实际功率为多少kW?
(3)真空表的读数为多少?
真空表的读数为多少?
目的:
柏努利方程的应用,特别是截面、目的:
柏努利方程的应用,特别是截面、基准面的选取思考题:
思考题:
1、离心泵的基本机构及其作用?
、离心泵的基本机构及其作用2、离心泵有哪些基本参数和特征曲线?
、离心泵有哪些基本参数和特征曲线?
3、气蚀现象和气缚现象,原因和避免的办法、气蚀现象和气缚现象,沉降:
利用分散物质与分散介质的密度差异,一、沉降:
利用分散物质与分散介质的密度差异,使之发生相对运动而分离的过程。
的过程。
重力沉降速度降和过滤两种操作。
4d(ρs−ρgu=t3ρζ1、球型颗粒的自由沉降沉降速度离心沉降速度、4d(ρs−ρuT2ur=R3ρζ内容小结利用机械方法分离非均相物系的过程,按其涉及的流动方式不同,可大致分为沉dutρ242、非球型颗粒的自由沉降4、(1滞流区:
10− 当量直径de的计算: d2(ρs−ρgu=(斯托克斯公式)重力沉降3、沉降速度ut的计算t、18µd2u−ρu21离心沉降、试差法: 设uRe=,求出(ρts后,计算出TRet检验RetttR18µ34dρ(ρs−ρgRetµ22、摩擦数群法: ut=ζRet=dρ3µ24、沉降速度ut运用、过滤: 以某种多孔物质的介质来处理悬浮液的操作。 二、过滤: 以某种多孔物质的介质来处理悬浮液的操作。 1)重力沉降速度ut的运用A2∆p1−s)dV=过滤基本方程式dθµr`v(V+VeA: 降尘室的设计(分离气体混合物): 降尘室的设计(分离气体混合物)-6-Vs≤WLut 空气中自由沉降,1、颗粒在流体中做自由沉降,试计算 (1)密度为2650kg/m3,直径为0.04mm的球形石英颗粒在20℃空气中自由沉降,沉颗粒在流体中做自由沉降,试计算()降速度是多少? (2)降速度是多少? )(密度为7900kg/m3,直径为6.35mm的钢球在密度为1600kg/m3的液体中沉降150mm所需的时间为7.32s,液体的黏度是多少? ,液体的黏度是多少? (1)假设为滞流沉降,解: )假设为滞流沉降,则: (d2(ρs−ρut=18µ查附录20℃空气ρ=1.205kg/m3,µ=1.81×10−5Pa⋅s,所以,所以,2d2(ρs−ρg(0.04×10−3×(2650−1.205×9.81ut==ms=0.1276ms18µ18×1.81×10−5核算流型: 核算流型: ρdut1.205×0.1276×0.04×10−3Re===0.34<11.81×10−5µ所以,原假设正确,所以,原假设正确,沉降速度为0.1276m/s。 。 (2)假设为滞流沉降,得: )假设为滞流沉降,d2(ρs−ρgµ=18ut其中ut=hθ=0.157.32ms=0.02049ms0.006352(7900−1600×9.81µ=Pa⋅s=6.757Pa⋅s18×0.02049将已知数据代入上式得: 将已知数据代入上式得: 核算流型Re=ρdut0.00635×0.02049×1600==0.03081<1µ6.757所以,原假设正确。 所以,原假设正确。 讲解的目的: 要求掌握斯托克斯方程讲解的目的: 要求掌握斯托克斯方程斯托克斯810nm×810nm×42mm,10,0.1,2.板框压滤机过滤某种水悬浮液,已知框的长×宽×高为810nm×810nm×42mm,板框压滤机过滤某种水悬浮液,已知框的长×总框数为10,滤饼体积与滤液体积比为v=0.1,3310min,10min,共得滤液量为试求(滤框充满滤饼时所需过滤时间(过滤10min,得滤液量为1.31m,再过滤10min,共得滤液量为1.905m,试求 (1)滤框充满滤饼时所需过滤时间 (2)若洗涤3343min,求该装置的生产能力(以得到的滤饼体积计),求该装置的生产能力和辅助时间43min,求该装置的生产能力(以得到的滤饼体积计),解: 根据题意知: 根据题意知: 过滤面积: 过滤面积: A=0.81×0.81×2×10=13.12m23Vc=0.81×0.81×0.42×10=0.276m滤框充满滤饼时滤饼体积: 滤框充满滤饼时滤饼体积: 由恒压过滤公式得: 由恒压过滤公式得: -7- 1.312+2×1.31×Ve=K×13.122×10×601.9052+2×1.905×Ve=K×1.3.122×(10+10×60Ve=0.138m3解得K=2.0×10-5m2/sV=Vc (1)滤饼充满滤框时滤液的体积为υ=0.276=2.76m30.1∴V2+2VVe2.762+2×2.76×0.138θ==0.676h=KA22.0×10−5×13.122×3600Q=Vc0.276==0.198m3/hT0.676+4360 (2)由间歇式过滤机生产能力公式可得讲解本题的目的: 要求掌握恒压过滤方程和板框压滤机的一般计算,的计算方式。 讲解本题的目的: 要求掌握恒压过滤方程和板框压滤机的一般计算,特别是V、A的计算方式。 -8-
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