中山大学化工原理课件第1章和第2章习题课..ppt

习题课之一 丁楠 * * 【例题1】附图所示为汽液直接接触混合式冷凝器，蒸汽被水冷凝后，冷凝液和水一道沿管流至水池，现已知冷凝器内真空度为0.83kPa，管内水温40℃ ，试估计管内的水柱高度H。 取水池液面a-a为基准面，则a-a处 表压 ，由静力学方程知 查附录3，知水在40℃时的密度为992.2kg/m3， 则有 解：冷凝器内表压 【例题2】用一复式U管压差计测定水流管道A、B两点压差，压差计指示液为汞，两段汞柱之间放的是水，今若测得h1=1.2m，h2=1.3m，R1=0.9m，R2=0.95m。问管道中A、B两点间的压差⊿pAB为多少？（先推导关系式，再进行数值运算） 解：因压差计内充填的为非连续性均质液体，则需寻找等压面分段计算 （1）首先推导关系式 （2）根据上述关系式计算⊿p的值 〖讨论〗 若采用简单的U管水银压差计，不难算出 既不便于观察，也不便于操作和维护。 本题压降只与汞柱高度R有关，而与水柱高度h无关。 采用复式压差计可大大降低可观察液面的高度。 【例3】一水平管由内径分别为33及47毫米的两段直管接成，水在小管内以 2.5 m/s的速度流向大管，在接头两侧相距1m的A、B两截面处各接一测压管，已知A-B两截面间的压头损失为70mmH2O，问两测压管中的水位那个高，相差多少？并作分析。 【解】以管中心线为基准水平面，在A、B两点所处的截面之间列机械能衡算式 注意到 应注意式中的 ，故B点所在的测压管 高出A点171mmH2O。 再由连续性方程 得： 解：(1)1,2,3三点所在截面的流速。 依题意，阻力损失被忽略，现考察1,2,3三点所在截面，有下列方程： 【例4】如图所示:水由高位水箱经管道从喷嘴流出 ,已知d1=125mm d2=100 mm，喷嘴d3=75mm，压差计读数R=80mmHg，若阻力损失可忽略，求H和pA。 静力学方程 动力学方程 连续性方程 联立上述三式求解得 (2)在0-0和3-3截面间列柏努力方程有： (3)在压力表接口A-A和3-3截面间列柏努力方程： 若在0-0至A-A两截面间列机械能衡算式，则有 (表压) 【例5】精馏塔C,塔顶列管式冷凝器D壳方的冷凝液体经AB管线流至塔顶,管路系统的部分参数如附图所示.已知管径为φ22×2mm,AB管路总长与所有局部阻力 (包括进、出口) 的当量长度之和为25m。操作条件下液体的密度为1000 粘度为25cp。冷凝器壳方各处压强近似相等。求液体每小时的体积流量。摩擦系数可按下式计算:层流时, , 湍流时, 。 在A、B两截面间列柏方程(以通过B的水平面为基准面)： 设流动为层流，则 将有关数代入柏方程求解： (层流） 验算： 如下图所示的输水系统, 用泵将水池中的水输送到敞口高位槽, 管道直径均为 φ83×3.5mm,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮水池的水面高度为 4.8m,压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。当输水量为 36m3.h-1时，进水管道的全部阻力 损失为 1.96J.kg-1，出水管道的全部阻力损失为 4.9J.kg-1,压力表的读数为 2.5kgf.cm-2,泵的效率为70%，试求： ⑴两液面的高度差H为多少m? ⑵泵所需的实际功率为多少kw? ⑶真空表的读数多少 kgf.cm-2? 习题1 解：（1）取贮水池液面为截面0-0, 真空表处为截面1-1, 压力表处为截面2-2, 高位槽液面为截面3-3。 在截面2-2和3-3间列柏努利方程，以2-2为基准面(目的求H3→H) 3 0 0 1 1 2 2 3 （2）在0-0和3-3间列柏努利方程以0-0为基准面(求We→N) （3）在0-0和1-1间列柏氏方程，以0-0为基准面(求真空度） 粘度为 30cp,密度为 900kg.m-3的液体，自A经内径为40mm的管路进入B，两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门。当阀全关时，阀前后压力表读数分别为0.9at和0.45at。现将阀门打至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括局部阻力的当量长度)。 试求: (1）管路的流量 m3.h-1 ？ (2）阀前后压力表读数有何变化？ 习题 2 （1）阀关时 解： 阀开时，两槽面间列柏式 (1) 代入（1）： (2) 设 则 *