化工原理天津大学版化上下册习题答案

即 Vs= Vs1 + Vs2

解:⑴两阀全开时,两塔的通气量

由本书附图1-29查得d=200mm时阀线的当量长度 ιe=150m

∑hf1=λ·(ι1+∑ιe1/d)· u12/2 + 5 u12 =0.02×(50+150)/0.2· u12/2 + 5 u12 ∑hf2=λ·(ι2+∑ιe2/d)· u22/2 + 4 u12 = 0.02×(50+150)/0.2· u22/2 + 4 u12 ∵∑hf1=∑hf2

∴u12/ u22=11.75/12.75 即 u1 = 0.96u2 又∵Vs= Vs1 + Vs2

= u1A1+ u2A2 , A1 = A2 =(0.2)2π/4=0.01π

= (0.96u2+ u2)? 0.01π

= 0.3 ∴ u2=4.875m/s u1A=4.68 m/s

即 两塔的通气量分别为Vs1 =0.147 m3/s, Vs12=0.153 m3/s

⑵ 总的能量损失 ∑hf=∑hf1=∑hf2

=0.02×155/0.2· u12/2 + 5 u12

= 12.5 u12 = 279.25 J/Kg

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26. 用离心泵将20℃水经总管分别送至A,B容器内,总管流量为89m/h3,总管直径为

ф127×5mm。原出口压强为1.93×105Pa,容器B内水面上方表压为1kgf/cm2,总管的流动阻力可忽略,各设备间的相对位置如本题附图所示。试求:(1)离心泵的有效压头H e;(2)两支管的压头损失Hf,o-A ,Hf,o-B,。 解:(1)离心泵的有效压头 总管流速u = Vs/A

而A = 3600×π/4×(117)2×10-6 u = 2.3m/s

在原水槽处与压强计管口处去截面列伯努利方程

Z0g + We = u2/2 + P0/ρ+∑hf ∵总管流动阻力不计∑hf=0 We = u2/2 + P0/ρ-Z0g

=2.32/2 +1.93×105/998.2 -2×9.81 =176.38J/Kg

∴有效压头He = We/g = 17.98m ⑵ 两支管的压头损失

在贮水槽和Α﹑Β表面分别列伯努利方程 Z0g + We = Z1g + P1/ρ+ ∑hf1

Z0g + We = Z2g + P2/ρ+ ∑hf2 得到两支管的能量损失分别为

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∑hf1= Z0g + We –(Z1g + P1/ρ) = 2×9.81 + 176.38 –(16×9.81 + 0) =39.04J/Kg

∑hf2=Z0g + We - (Z2g + P2/ρ)

=2×9.81 + 176.38 –(8×9.81 + 101.33×103/998.2) =16.0 J/Kg

∴压头损失 Hf1 = ∑hf1/g = 3.98 m Hf2 = ∑hf2/g = 1.63m

27. 用效率为80%的齿轮泵将粘稠的液体从敞口槽送至密闭容器中,两者液面均维持恒定,容器顶部压强表读数为

30×103Pa。用旁路调节流量,起流程如本题附图所示,主管流量为14m3/h,管径为φ66×3mm,管长为80m(包括所有局部阻力的当量长度)。旁路的流量为5m3/h,管径为Φ32×2.5mm,管长为20m(包括除阀门外的管件局部阻力的当量长度)两管路的流型相同,忽略贮槽液面至分支点o之间的能量损失。被输送液体的粘度为50mPa·s,密度为1100kg/m3,试计算:(1)泵的轴功率(2)旁路阀门的阻力系数。 解:⑴泵的轴功率

分别把主管和旁管的体积流量换算成流速

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主管流速 u = V/A = 14/[3600×(π/4)×(60)2×10-6] = 1.38 m/s

旁管流速 u1 = V1/A = 5/[3600×(π/4)×(27)2×10-6] = 2.43 m/s 先计算主管流体的雷偌准数

Re = duρ/μ= 1821.6 < 2000 属于滞流 摩擦阻力系数可以按下式计算 λ= 64/ Re = 0.03513 在槽面和容器液面处列伯努利方程 We = Z2g + P2/ρ+ ∑hf =

5×9.81

+

30×103/1100

+

0.03513×1.382×80/(60×10-3) =120.93 J/Kg

主管质量流量 ωs= uAρ= 1.38×(π/4)×(60)2×1100 = 5.81Kg/s

泵的轴功率 Ne/η= We×ωs/η = 877.58 W =0.877KW ⑵旁路阀门的阻力系数

旁管也为滞流 其摩擦阻力系数λ1 = 64/ Re1 = 0.04434 有效功We = 0+ u12/2 + 0 + ∑hf

= u12/2 + λ·u12/2 ·20/d1 + ε?u12/2

∴旁路阀门的阻力系数 ε= (We -u12/2 -λ·u12/2·20/d1)-

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