化工原理课后习题解答(4)

取1-1﹑3-3截面列伯努利方程 P1'/ρ = u2/2 + 0.025×(15+ι'/d)u2/2 ∴P1' = 3.7×104Pa

23. 10℃的水以500L/min 的流量流过一根长为300m 的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05。有6m 的压头可供克服流动阻力，试求管径的最小尺寸。 解:查表得10℃时的水的密度ρ= 999.7Kg/m3 μ = 130.77×10-5 Pa·s u = Vs/A = 10.85×10-3/d2

∵ ∑ｈf = 6×9.81 = 58.86J/Kg

∑ｈf=(λ·ι/d) u2/2 =λ·150 u2/d 假设为滞流λ= 64/Re = 64μ/duρ ∵Hfg≥∑ｈf

-3

∴d≤1.5×10 检验得Re = 7051.22 > 2000 ∴ 不符合假设 ∴为湍流

假设Re = 9.7×104 即 duρ/μ= 9.7×104

-2

∴d =8.34×10m

则ε/d = 0.0006 查表得λ= 0.021 要使∑ｈf≤Hfg 成立则 λ·150 u2/d≤58.86 d≥1.82×10-2m

24. 某油品的密度为800kg/m3，粘度为41cP，由附图所示的A槽送至B槽，A 槽的液面比B槽的液面高出1.5m。输送管径为ф89×3.5mm（包括阀门当量长度），进出口损失可忽略。试求：（1）

油的流量（m3/h）；（2）若调节阀门的开度，使油的流量减少20%，此时阀门的当量长度为若干m？

解：⑴ 在两槽面处取截面列伯努利方程 u2/2 + Zg + P1/ρ= u2/2 + P2/ρ+ ∑ｈf

∵P1= P2

Zg = ∑ｈf= λ·(ι/d)· u2/2

1.5×9.81= λ?(50/82×10-3)·u2/2 ① 假设流体流动为滞流,则摩擦阻力系数

λ=64/Re=64μ/duρ ②

联立①②两式得到u =1.2m/s 核算Re = duρ/μ=1920 < 2000 假设成立

油的体积流量ωs=uA=1.2×π/4(82×103)2×3600 =22.8m3/h

⑵ 调节阀门后的体积流量 ωs'= 22.8×(1-20％)=18.24 m3/h

调节阀门后的速度 u=0.96m/s

同理由上述两式 1.5×9.81= λ?(ι/82×10-3)·0.962/2

λ=64/Re=64μ/duρ 可以得到 ι= 62.8m

∴阀门的当量长度ιe=ι-50 =12.8m

25. 在两座尺寸相同的吸收塔内，各填充不同的填料，并以相同的管路并联组合。每条支管上均装有闸阀，两支路的管长均为5m（均包括除了闸阀以外的管件局部阻力的当量长度），管内径为200mm。通过田料层的能量损失可分别折算为5u12与4u22，式中u 为 气体在管内的流速m/s ，气体在支管内流动的摩擦系数为0.02。管路的气体总流量为0.3m3/s。试求：（1）两阀全开时，两塔的通气量；（2）附图中AB的能量损失。