化工原理1-7章习题答案

2l2u2简化得 ?zBg?(??1)

?d2p2因为阀后的当量长度l2中已包括突然扩大损失,也即?故阀打开后u2 ↑,p2↑,即阀后压力表读数增加。

l2?1?0, d32.20℃苯由高位槽流入贮槽中,两槽均为敞口,两槽液面恒定且相差5m。输送管为φ38×3mm的钢管(?=0.05mm)总长为100m(包括所有局部阻力的当量长度),求苯的流量。

解: 在两槽间列柏努力方程,并简化: ?zg??Wf

l??leu2 即: ?zg??

d2100u2 代入数据: 5?9.81???

0.0322 化简得: ?u?0.03139

2?d?0.05?0.00156 32 查完全湍流区 设

??0.022

u?1.22m/s

??0.021, 由(1)式得

由附录查得20℃苯物性:

ρ?879kgm3 μ?0.737mPas

Re?d?u??0.032?879?1.224?4.66?10 ?30.737?10 查图,??0.026

再设

??0.026,由(1)得u?1.10m/s

0.032?879?1.104?4.20?10 ?30.737?10 Re? 查得??0.26 假设正确 ?u?1.10m/s

21

流量: Vs?

33?2du?0.785?0.0322?1.1?8.84?10?4m?3.183msh 433.某输水并联管路,由两个支路组成,其管长与内径分别为:l1?1200m,d1?0.6m;l2?800m,(设管子的粗糙d1?0.8m。已知总管中水的流量为2.2m3/s,水温为20℃,试求各支路中水的流量。度为0.3mm)

解:设两支路中的流动均进入阻力平方区,由?/d1?0.3/600?0.0005及

?/d2?0.3/800?0.000375,查得?1?0.017,?2?0.0156

VS1:VS25d15d2?:?1(l??le)1?2(l??le)2

VS20.650.85?:?0.0617:0.1620.017?12000.0156?8000.162?VS1?2.6256VS1 0.0617又 VS?VS1?VS2?3.6256VS1

?VS1?VS2.2??0.61m3/s 3.62563.6256VS2?2.6256VS1?2.6256?0.61?1.60m3/s

校核Re: 支管1: u1?VS10.785d12?0.610.785?0.62?2.16m/s

Re1?d1?u10.6?1000?2.16??1.296?106 ?3?1?10 流动接近阻力平方区,?1?0.017。 支管2: u2?VS220.785d2?1.600.785?0.82?3.18m/s

Re2?d2?u2??0.8?1000?3.18?2.54?106 ?31?10 流动接近阻力平方区,?1?0.0156。

故以上计算有效。两支管的流量分别为0.61m3/s、1.60m3/s

34.如附图所示,高位槽中水分别从BC与BD两支路

10 22

题34 附图

排出,其中水面维持恒定。高位槽液面与两支管出口间的距离为10m。AB管段的内径为38mm、长为28m;BC与BD支管的内径相同,均为32mm,长度分别为12m、 15m(以上各长度均包括管件及阀门全开时的当量长度)。各段摩擦系数均可取为0.03。试求:

(1)BC支路阀门全关而BD支路阀门全开时的流量;

(2)BC支路与BD支路阀门均全开时各支路的流量及总流量。

解:(1)在高位槽液面与BD管出口外侧列柏努利方程:

p1p112?z1g?u12?2?z2g?u2??Wf ?2?2 简化 : ?zg??WfABD

2lABu12lBDu2 ????d12d22 而

?WfABD??WfAB??WfBD228u1215u2?0.03 ? 有: 10?9.81?0.03

0.03820.0322 化简 11.05u1?7.03u2?98.1 又由连续性方程: u2?( 代入上式:

11.05u1?7.03?1.41u1?98.1 解得:u1?1.98m/s 流量:Vs?33?2d1u1?0.785?0.0382?1.98?2.244?10?3m?8.08msh 422222d1238)u1?()2u1?1.41u1 d232 (2)当 BD,BC支路阀均全开时:

?C ,D出口状态完全相同,分支管路形如并联管路,

??WfBc??WfBD

22lBCu3lBDu2 ???d32d2222?12u3?15u2

23

?u3?1.118u2 (1)

又 Vs1?Vs2?Vs3

?4d12u1??42d2u2??42d3u3

382u1?322u2?322u3=322?2.118u2

?u1?1.502u2 (2) 在高位槽液面与BD出口列柏努利方程: ?Z?g??Wf??WfAB??WfBD

228u1215u2?0.03 10?9.81?0.03

0.03820.0322 11.05u1?7.03u2?98.1 (3)

将(2)代入(3)式中:

11.05?1.502u2?7.03u2?98.1 解得:u2?1.752ms流量:Vs1? Vs2? Vs3?

35.在内径为80mm的管道上安装一标准孔板流量计,孔径为40mm,U形压差计的读数为350mmHg。管内液体的密度为1050kg/m3,黏度为0.5cP,试计算液体的体积流量。

解:

u1?2.63msu3?1.96m s2222233?2d1u1?0.785?0.0382?2.63?2.98?10?3m?10.73msh 433?2d2u2?0.785?0.0322?1.752?1.408?10?3m?5.07msh 433?2d3u3?0.785?0.0322?1.96?1.576?10?3m?5.67msh 4A040?()2?0.25 A180 设Re?Rec,查得 C0?0.625 Vs?C0A032Rg(?1??)2?0.35?(13600?1050)?981?0.625?0.785?0.042?7.11?10?3ms ?1050 24

u?Vs0.785d12??1.415m s0.785?0.0827.11?10?3Re?d1u???0.08?1.415?1050?2.38?105 ?30.5?104而 Rec?7?10 Re?Rec

?

假设正确,以上计算有效。

36.用离心泵将20℃水从水池送至敞口高位槽中,流程如附图所示,两槽液面差为12m。输送管为φ57×3.5mm的钢管,吸入管路总长为20m,压出管路总长为155m(均包括所有局部

1.5m 题36 附图

阻力的当量长度)。用孔板流量计测量水流量,孔径为20mm,流量系数为0.61,U形压差计的读数为600mmHg。摩擦系数可取为0.02。试求:

(1)水流量,m3/h;

(2)每kg水经过泵所获得的机械能; (3)泵入口处真空表的读数。

解:(1)Vs?C0A02Rg(?0??)?2

?0.61?0.785?0.0232?0.6?9.81?(13600?1000)

10003 ?2.33?10?3ms?8.39mh

(2)以水池液面为1?1?面,高位槽液面为2?2?面,在1?1?~2?2?面间列柏努利方程:

p1p112?u12?z1g?We?2?u2?z2g??Wf ?2?2 简化: We??zg??Wf

l??leu2 而 ?Wf??

d2 25

12

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