《化工原理》上冊(cè)

重修輔導(dǎo)流體流動(dòng)要點(diǎn)連續(xù)性方程U形壓差計(jì)水平管路：雙液柱壓差計(jì)三種形式的柏努利方程：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體J/kg

單位重量流體

J/N,m液柱、單位體積流體J/m3或Pa＝N·m2

注意：流體的衡算基準(zhǔn)不同，柏努利方程形式不同，單位不同，衡算中基準(zhǔn)要一致。直管阻力的通式

機(jī)械能損失：壓頭損失：

壓力降：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體單位重量流體單位體積流體如圖所示，水通過水平變徑管段（A－B），dA＝100mm，dB＝240mm，水流量為2m3/min，在截面A與B處接一U形水銀壓差計(jì)，其讀數(shù)R＝20mm，試求：1）A、B兩點(diǎn)的壓差？2）A、B管段阻力損失3）如圖2，若改為傾斜管，A、B兩點(diǎn)間的垂直距離為h＝0.3m，R＝30mm，求A、B兩點(diǎn)的壓差。如下圖，水槽水面與管出口均為大氣壓力，大管直徑與小管直徑之比4：3，水在小管中的流速為2m/s，水面與管中心垂直距離保持5m不變。試求：（1）大管中水的流速（2）系統(tǒng)的流動(dòng)阻力（3）若大管中的損失壓頭為1m，小管直管長(zhǎng)度與所有局部障礙的當(dāng)量長(zhǎng)度之和為49m，摩擦系數(shù)為0.02，水的流量為多少。如圖所示，管內(nèi)流體ρ=1000kg/m3,指示液ρ0=1.26×104kg/m3，已知R=18mm，判斷管內(nèi)流體的流向，計(jì)算管路阻力。如圖所示，水從槽底部沿內(nèi)徑為100mm的管子流出，槽中水位穩(wěn)定；閥門關(guān)閉時(shí)得R=50cm，h=1.8m。求：(1)閥門全開時(shí)的流量；(閥全開時(shí)阻力系數(shù)=15，管路入、出口的阻力系數(shù)分別為0.5及1.0，摩擦系數(shù)λ=0.018)(2)閥門全開時(shí)B處的表壓。

用圖示流程將粘度為50mPaS，密度為900kg/m3的油品自容器A輸送至容器B，管徑規(guī)格Φ108×4mm，總管長(zhǎng)（包括局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度）99m，管內(nèi)平均流速1m/s，λ=0.0356。試求：（1）若通過閥門C的阻力占總阻力的1/5，則閥門的阻力系數(shù)應(yīng)為多少？（2）泵的有效功率（3）管中心處的流動(dòng)速度CA10mB流體輸送機(jī)械要點(diǎn)特定管路的特性方程：

流量調(diào)節(jié)？流體輸送機(jī)械要點(diǎn)離心泵的安裝①安裝高度應(yīng)小于允許安裝高度②盡量減少吸入管路阻力，短、直、粗、管件少；調(diào)節(jié)閥應(yīng)裝于出口管路。操作①啟動(dòng)前應(yīng)灌泵。②應(yīng)在出口閥關(guān)閉的情況下啟動(dòng)泵③停泵前先關(guān)閉出口閥，以免損壞葉輪被輸送物料的溫度升高，或吸入管線部分堵塞，可能引發(fā)氣蝕現(xiàn)象

離心泵啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)應(yīng)如何操作，說明相應(yīng)的理由。用泵將水由低位液槽送到相對(duì)高度為10m的敞口槽，最大流量為80m3/h,管路的壓頭損失為3m,需要的外加壓頭為

。某離心泵的安裝高度為2m，供液面壓頭和飽和蒸汽壓頭的差值為7m，汽蝕余量為4m，該泵的安裝高度恰好合適，則吸入管路阻力應(yīng)為多少。

Σhf=7-4-2=1m用水泵抽送水池中的20℃水，水池最低水位到泵入口中心的垂直距離為6m，已知，水的密度1000kg/m3，飽和蒸汽壓2.33kPa，大氣壓力100kPa，所用泵的允許汽蝕余量為3m，吸入管路的壓頭損失估計(jì)為1.5m，問這個(gè)泵能否正常操作？故：不能正常操作對(duì)圖示管路系統(tǒng)，使線3變?yōu)榫€2，試分析離心泵出口閥門開度如何變化。某離心泵特性曲線用H=30-0.01Q2(m)表示,當(dāng)泵的出口閥全開時(shí)，管路系統(tǒng)的阻力可用性能曲線He=10+0.04Q2(m)表示，上述式中Q的單位均為m3/h，求該泵在系統(tǒng)中所提供的最大流量和壓頭。20m3/h26m閥門關(guān)小用圖示流程將密度為900kg/m3的油品自容器A輸送至容器B，管徑規(guī)格Φ108×4mm，總管長(zhǎng)（包括局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度）50m，管內(nèi)流速2m/s，λ=0.02。試求：（1）泵的有效功率（2）若通過閥門C的阻力占總阻力的1/3，則閥門的阻力系數(shù)應(yīng)為多少？

CA10mB

(2)

(1)

用圖示系統(tǒng)往高位槽輸水，輸水管徑φ108×4㎜,管路總長(zhǎng)度為100m（包括局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度）摩擦系數(shù)λ=0.03。泵特性方程：H=30－0.0042Q2（H、m；Q、m3／s）試求⑴管路中的流量；⑵泵的有效功率；CA10mB解：①

Q=0.0286m3／s,u=3.64m/s②某離心泵輸水管路中，終止截面和起始截面的位差是8m，壓差是100kPa，管內(nèi)徑50mm。在長(zhǎng)度為2m的水平管段（無局部阻力）的兩端接有U型管壓差計(jì)，讀數(shù)R=0.1m，指示劑密度5000kg/m3。管路總長(zhǎng)度（包括局部阻當(dāng)量長(zhǎng)度）為50m。管內(nèi)流速2m/s，動(dòng)壓能可略，泵在兩截面之間。試求：（1）摩擦系數(shù)；（2）泵的有效功率；（3）泵提供的揚(yáng)程。（1）（2）（3）H=We/g=28m如下圖所示的輸水系統(tǒng)，用泵將水池中的水輸送到敞口高位槽,管道直徑均為Φ87×3.5mm,泵的進(jìn)、出管道上分別安裝有真空表和壓力表，真空表安裝位置距貯水池的水面高度為4.8m，壓力表安裝位置距貯水池的水面高度為5m。當(dāng)輸水量為36m3/h時(shí)，進(jìn)水管道的全部阻力損失為1.9J/Kg，出水管道的全部阻力損失為4.9J/Kg,出口閥的阻力損失為2.4J/Kg，壓力表的讀數(shù)為0.25Mpa，泵的效率為80％，試求:(1)兩液面的高度差H為多少?(2)泵所需的實(shí)際功率為多少?(3)真空表的讀數(shù)多少?解:(1)取截面0-0,2-2,3-3如圖，在截面2-2和3-3間列柏努利方程，以2-2為基準(zhǔn)面(目的求H3)H2g+P2/ρ+u22/2=H3g+P3/ρ+u23/2+hf2-3

∵u=Q/A=（36/3600)/[(π/4)0.082]=1.99m/s則(0.25×106/1000)+(1.992/2)

=9.81×H3+(4.9+2.4)

H3=24.54[m]∴H=H3+5=24.54+5=29.54[m]

(2)在截面0-0和3-3間列柏努利方程以0-0為基準(zhǔn)面(求We)H0g+P0/ρ+u20/2+We=H3g+P3/ρ+u23/2+hf0-3

We=H3g+hf0-3=29.54×9.81+(1.9+4.9)=296.6[J/Kg]Ms=Vsρ=(36/3600)×1000=10[Kg/s]

Ne=Ms.We=10×296.6[W]N=Ne/η=2966/0.8=3707[W]=3.7[KW](3)在截面0-0和1-1間列柏努利方程(以0-0為基準(zhǔn)面)H0g+P0/ρ+u20/2=H1g+P1/ρ+u21/2+hf0-1P1=-ρ（4.8×9.81+(1.992/2)+1.9）=0.051Mpa機(jī)械分離要點(diǎn)重力沉降速度降塵室降塵室的生產(chǎn)能力理論上正比于顆粒的沉降速度和沉降方向上的截面積、即降塵室底面積，而與沉降室的高度無關(guān)。機(jī)械分離要點(diǎn)恒壓過濾最佳操作周期轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)間歇過濾機(jī)m3/h機(jī)械分離要點(diǎn)真空轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的轉(zhuǎn)速減小，濾渣層厚度增加，生產(chǎn)能力______。恒壓過濾某懸浮液1h，得到濾液Vm3，若過濾的表壓加倍，其他保持不變，過濾0.5h可得到濾液

m3，（濾渣不可壓縮，介質(zhì)阻力不計(jì)）。

AVB0.5VC2VD4V用板框壓濾機(jī)過濾某懸浮液，過濾0.8h濾渣充滿濾框，獲得濾液20m3,已知介質(zhì)阻力Ve=1m3，共用20個(gè)濾框，濾框的長(zhǎng)和寬均為810mm。試求：(1)過濾常數(shù)K(2)最終過濾速率(3)過濾完成后保持壓力不變，用2m3清水進(jìn)行橫穿洗滌，設(shè)清水粘度與濾液粘度相同，輔助時(shí)間為1.4h，求生產(chǎn)能力。用板框壓濾機(jī)在恒壓過濾某懸浮液，濾渣充滿濾框用時(shí)0.8h，已知濾框尺寸800×800×50mm，共有20個(gè)框，濾渣體積與濾液體積之比為0.06，過濾終了用3m3清水（與濾液粘度相同）對(duì)濾餅在同樣壓力下進(jìn)行橫穿洗滌，輔助時(shí)間1.2h，過濾介質(zhì)阻力忽略不計(jì)。試求：1、過濾常數(shù)K；2、生產(chǎn)能力；3、若過濾壓力增加1倍，其他條件不變，濾渣壓縮性指數(shù)s=0.3，使濾框充滿濾渣需多長(zhǎng)時(shí)間？用過濾面積25m2板框壓濾機(jī)過濾某懸浮液，過濾1.5h濾渣充滿濾框，獲得濾液30m3(濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力忽略不計(jì))。過濾完成后保持壓力不變，用2m3清水進(jìn)行橫穿洗滌，設(shè)清水粘度與濾液粘度相同。輔助時(shí)間為2.1h。試求：(1)過濾常數(shù)(2)生產(chǎn)能力(3)若過濾壓強(qiáng)差加倍，其他條件不變，該機(jī)的生產(chǎn)能力提高了多少?用板框壓濾機(jī)在恒壓下過濾某懸浮液，過濾完成，用1.5小時(shí)，獲得濾液6m3

，已知過濾常數(shù)K＝3×10-5m2/s，濾布阻力Ve=0.04×103m3

。試求：（1）壓濾機(jī)的過濾面積（2）若用0.5m3清水（與濾液粘度相同），在同樣壓力下進(jìn)行橫穿洗滌，求洗滌時(shí)間。（3）若輔助時(shí)間為1小時(shí)，求壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力在穩(wěn)定傳熱時(shí)，通過上述串聯(lián)平壁的導(dǎo)熱速率都是相等的。

b1b2b3Qtt1t2t3t4x傳熱要點(diǎn)當(dāng)管壁熱阻和污垢熱阻均可忽略時(shí)，有一個(gè)穩(wěn)定導(dǎo)熱的兩層平壁，A層厚10cm，導(dǎo)熱系數(shù)30W/m℃，B層厚10mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.3W/m℃，A層導(dǎo)熱推動(dòng)力

B層導(dǎo)熱推動(dòng)力。小于

在列管換熱器內(nèi)，用飽和水蒸汽加熱一定量管程中的空氣，要提高傳熱速率，下列措施合適的是

。BCA在殼程加折流板

B在列管內(nèi)加翅片C多管程

D降低加熱蒸汽壓力

空氣在直徑為d的圓形直管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)為10W/m2℃，保持流量及物性參數(shù)不變，使管徑變?yōu)?對(duì)流傳熱系數(shù)變?yōu)槎嗌倌硴Q熱過程熱流體進(jìn)出口溫度為100℃和50℃，冷流體進(jìn)出口溫度為20℃和60℃，熱流體熱容流量小于冷流體的熱容流量。試計(jì)算該換熱過程的傳熱效率。100---50ΔT=5020---60Δt=40Q＝ms1Cp1(T1-T2)=ms2Cp2(t2-t1)

=50ms1Cp1=40ms2Cp2。熱流體：熱容流量小，為基準(zhǔn)流體1、蒸汽冷凝傳熱時(shí)，滴狀冷凝比膜狀冷凝的傳熱系數(shù)大，為什么？可采取什么措施使膜狀冷凝變?yōu)榈螤罾淠?.水在圓形直管內(nèi)強(qiáng)制湍流換熱，對(duì)流傳熱系數(shù)為а，今水流速增加50％，對(duì)流傳熱系數(shù)增加多少？

由于膜狀冷凝壁面始終覆蓋一層液膜，形成壁面和冷凝蒸汽之間的主要傳熱阻力，故滴狀冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)比膜狀冷凝時(shí)要大幾倍到幾十倍。

使膜狀冷凝變?yōu)榈螤罾淠诶淠诿嫔匣蛘羝谢烊胗皖愇镔|(zhì)或脂類物質(zhì)，冷凝液不能全部潤(rùn)濕壁面，結(jié)成小液珠形成滴狀冷凝。

а∝u0.8，а/а＇=(u/u＇)0.8а＇=а(u＇/u)0.8=а(1.5u/u)0.8=1.50.8а膜系數(shù)增加（а＇－а）/а＝1.50.8－1＝38.3％今擬將流量為0.2kg/s，溫度78.3℃的乙醇飽和蒸汽冷凝成飽和液體，冷凝潛熱為860kJ/kg，冷水進(jìn)口溫度20℃，出口溫度30℃，已知傳熱系數(shù)為800W/m2·℃，試求所需傳熱面積。熱流體

78.3℃

78.3℃冷流體20℃

30℃

用150℃的油逆流加熱20℃的水至60℃。水的流量0.07kg/s，比熱4.2kJ/kg·k,油的流量0.08kg/s，比熱2.1kJ/kg·k。油側(cè)和水側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為0.85kw/m2·k和1.7kw/m2·k。試求：1、所需換熱面積；2、油和水流量、進(jìn)口溫度均不變，若將水加熱到80℃，換熱面積應(yīng)增加多少？ms1cp1(T1-T2)=ms2cp2(t2-t1)0.08×2.1×（150－T2）＝0.07×4.2×（60－20）T2＝80℃Q＝ms2cp2(t2-t1)＝0.07×4.2×（60－20）＝11.761/K=1/α1+1/α2=1/0.85+1/1.7