化工原理第一章习题.ppt

浙江大学化学工程研究所 * 一、 小结 1. 重要公式 2. 重要概念 3. 重要仪表与设备 二、 习题讲评 例1. 轴功的计算 例2. 流向判断 例3. 高度的计算 例4. 流速的计算 例5. 复杂管路的计算 第一章 流体流动 第一章小结 1. 重要公式 g p z g p z r r 2 2 1 1 + = + （1）流体静力学方程 （2）连续性方程 （3）机械能衡算式 -----稳定流动 -----不可压缩流体 -----圆管内 -----分支或并联管路 -----柏努利方程 范宁公式------ 层流 湍流 （4）其他重要公式 流量测量 dr dv dy dv m m t - = = -------牛顿粘性定律 -------湍流速度分布 -------层流 -------光滑管内流体湍流流动的摩擦系数 -------并联管路各支管压头损失 -------皮托管 -------孔板流量计 -------转子流量计 ( ) ( ) r 2 1 2 1 0 0 2 1 p p A A C u D - - = 第一章小结 2. 重要概念 流体微团 和连续介质模型 表压、绝压、真空度与等压面 流量与流速 稳定流动与不稳定流动 牛顿粘性定律和粘度及其影响因素 流体流动类型与雷诺数 层流与湍流的本质区别 边界层概念和边界层分离 当量长度与阻力系数 第一章小结 3. 重要仪表与设备 （1）压差计结构及测量原理 （2）流量计结构及测量原理 单管压力计 U型管压差计 斜管压差计 双液柱压差计 皮托管 孔板流量计 文丘里管流量计 转子流量计 第一章小结 第一章习题 二、 习题讲评 例1 . 轴功的计算 管道尺寸为?114?4mm， 流量为85m3/h水在管路中流动时的总摩擦损失为10J/kg（不包括出口阻力损失），喷头处压力较塔内压力高20kPa，水从塔中流入下水道的摩擦损失可忽略不计。 求泵的有效轴功率。 z1=0, u1=0 p1=0（表压） 4 3 3 gz p gz = + r 第一章习题 第一章习题 解：假设垂直小管中流体静止 例2 流向判断 喉径内径与水管内径之比为0.8。若忽略水在管中流动时的能量损失，试判断垂直小管中水的流向。 第一章习题 小管中的水自下而上流动。 ?Et2?Et3 ？思考：小管多长时，水静 止不动？ 第一章习题 小管中的水自上而下流动 ？思考：若将垂直小管改为弯头小管，弯头迎着来流方向，如图所示，试判断此时弯头小管中水的流向。 ?Et2?Et3 第一章习题 例3 . 高度的计算 30m 160m 2 1 如图所示，有一粘度为1.7cP、密度为765kg/m3的液体，由一高位槽经直径?114?4mm的钢管流入一密闭容器中，密闭容器的表压为1.6 ?105Pa，流体在管内的流速为1.0m/s。如果两槽液面保持不变，且知阀门的当量长度为管内径的50倍，管子的相对粗糙度为0.002。 求：两液面的垂直距离 第一章习题 30m 160m 2 1 解 ：从1至2面列机械能衡算式 p1=0，p2=1.6?105Pa（表压） ?=765kg/m3，H=0 u1=u2=0 欲求（z1?z2），只需求出?Hf 即可 查摩擦系数图可得?=0.027 第一章习题 第一章习题 例4 . 流速的计算 如图所示，有一粘度为1.7cP、密度为765kg/m3的液体，由一高位槽经直径?114?4mm的钢管流入一密闭容器中，密闭容器的表压为1.6 ?105Pa，两槽液面的垂直距离为30m。如果两槽液面保持不变，且知阀门的当量长度为管内径的50倍，管子的相对粗糙度为0.002。 求：管路中输水量的大小 30m 160m 2 1 30m 第一章习题 解：由机械能衡算式 ---------方程（1） 假设 ?=0.02，带入方程（1）可得 u = 2.107(m/s) 查摩擦系数图可得?′=0.025 第一章习题 再以?′=0.025带入方程（1）可得 u′ = 1.892(m/s) 查摩擦系数图可得?′′=0.0254，与?′=0.025基本相等。 ?最终流速 u = 1.892m/s 第一章习题 例5 . 复杂管路的计算 2 1 O A B pA pB 如图所