化工原理(上)课后习题解答-天大柴诚敬主编(3)

列机械能衡算方程，以截面1-1为基准水平面，得

22

uupp gz1 b1 1 We gz2 b2 2 hf （1） 2 2 式中 z1=0，z2=17 m，ub1≈0 ub2

w

4

p1=-25.9×103 Pa (表)，p2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得

2

We g(z2 z1) ub2 p2 p1 hf

2

d2

2 104 1.43m 3600 0.785 0.0682 1073

1.43225.9 103

=9.81×17+++

21073

h=192.0+ h

f

f

其中

h=（ +

f

L Le

d

ub22

+ ）

2

0.068 1.43 10735

Re dub ==1.656×10 3

0.63 10

d 0.0044

根据Re与e/d值，查得λ=0.03，并由教材可查得各管件、阀门的当量长度分别为

闸阀（全开）： 0.43×2 m =0.86 m 标准弯头： 2.2×5 m =11 m

1.43235 0.86 11

故 hf=(0.03×+0.5+4)Jkg=25.74J/kg

20.068

于是 We 192.0 25.74 Jkg 217.7Jkg 泵的轴功率为

217.7 2 104

W=1.73kW Ns=Wew/ =

3600 0.7

流体输送管路的计算

大学课后习题答案 配合普通高等教育“十五”国际级规划教材化工原理(上册) 天津大学化工学院 柴诚敬主编 高等教育出版社

20．如本题附图所示，贮槽内水位维持不变。槽的

底部与内径为100 mm的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端15 m处安有以水银为指示液的U管压差计，其一臂与管道相连，另一臂通大气。压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长度为20 m。

（1）当闸阀关闭时，测得R=600 mm、h=1500 mm； 当闸阀部分开启时，测得R=400 mm、h=1400 mm。摩擦 习题20附图 系数 可取为0.025，管路入口处的局部阻力系数取为 0.5。问每小时从管中流出多少水（m3）？

（2）当闸阀全开时，U管压差计测压处的压力为多少Pa（表压）。（闸阀全开时Le/d≈15，摩擦系数仍可取0.025。） 解：（1）闸阀部分开启时水的流量

，，，

在贮槽水面1-1与测压点处截面2-2间列机械能衡算方程，并通过截面2-2的中心作基准水平面，得

22

gz1 ub1 p1 gz2 ub2 p2 hf， （a） 1－2

2 2

式中 p1=0(表)

p2 HggR H2OgR 13600 9.81 0.4 1000 9.81 1.4 Pa 39630Pa（表） ub2=0，z2=0

z1可通过闸阀全关时的数据求取。当闸阀全关时，水静止不动，根据流体静力学基本方程知

HOg(z1 h) HggR （b）

2

式中 h=1.5 m, R=0.6 m 将已知数据代入式（b）得

13600 0.6

1.5 m 6.66m z1

1000

hf,1-2 ( L c)ub 2.13ub2 (0.025 15 0.5)ub 2.13ub2

d

2

0.1

2

2

2

将以上各值代入式（a），即

239630

9.81×6.66=ub++2.13 ub2

10002解得 ub 3.13s

水的流量为 Vs 3600d2ub 3600 0.785 0.12 3.13m3 1.43m3

（2）闸阀全开时测压点处的压力

，，

在截面1-1与管路出口内侧截面3-3间列机械能衡算方程，并通过管中心线作基准平面，得

22

gz1 ub1 p1 gz3 ub3 p3 hf， （c） 1－3

2 2

π

4

式中 z1=6.66 m，z3=0，ub1=0，p1=p3

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22

L Luu35 2 ebb hf,1 3 ( c)= 0.025( 15) 0.5 4.81ub

d2 0.1 2

将以上数据代入式（c），即

9.81×6.66=ub+4.81 ub2

2

2

解得 ub 3.13s

再在截面1-1与2-2间列机械能衡算方程，基平面同前，得

22

gz1 ub1 p1 gz2 ub2 p2 hf， （d） 1－2

2 2 式中 z1=6.66 m，z2=0，ub1 0，ub2=3.51 m/s，p1=0（表压力）

，

，

h

f,1 2

2

1.5 3.51

0.025 0.5 Jkg 26.2Jkg

0.12

将以上数值代入上式，则

p3.512

2 26.2 9.81 6.66 21000

解得 p2=3.30×104 Pa（表压）

21．10 ℃的水以500 l/min的流量流经一长为300 m的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05 mm。有6 m的压头可供克服流动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。 解：由于是直径均一的水平圆管，故机械能衡算方程简化为

p1 p2 hf

上式两端同除以加速度g，得 p1 p2=

g

h/g=6 m（题给）

f

即 （a）

hf=

Lub2

=6×9.81 J/kg =58.56 J/kg d2

ub

Vs500 10 3

0.01062d 2 π2πd60 d244

将ub代入式（a），并简化得

d5 2.874 10 4

（b）

λ与Re及e/d有关，采用试差法，设λ=0.021代入式（b），求出d=0.0904m。 下面验算所设的λ值是否正确：

d 0.05 10 3.0904 0.000553 ub 0..09042 1.3 10 ℃水物性由附录查得

ρ=1000 kg/m3，μ=130.77×10-5 Pa s

Re dub 0.0904 1.3 130.77 10 5 8.99 104

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由e/d及Re，查得λ=0.021 故 d 0.0904m 90.4mm

22．如本题附图所示，自水塔将水送至车间，输送管路用 114mm 4mm的钢管，管路总长为190 m（包括管件与阀门的当量长度，但不包括进、出口损失）。水塔内水面维持恒定，并高于出水口15 m。设水温为12 ℃，试求管路的输水量（m3/h）。

解：在截面1 1 和截面2 2 之间列柏努利方程式，得

p1

习题22附图 u22

12 gZp2u21 2 gZ2 hf

p51 1.0133 10Pa；p2 1.0133 105Pa； Z2 Z1 15.0m；u1 0

u22

2 g Z l 2

1 Z2 hf 9.8 15 le 0.5 u2 d 2

u2

l le1.5 2 d 294

u2 采用试差法，假设u2 则Re=

du

0.106 2.57 999.85

124.23 10 5

2.19 10 取管壁的绝对粗糙度为0.2 mm，

则管壁的相对粗糙度为ed 0.2

106

0.0019

查图1-22，得 0.024

代入式（1）得， u2

故假设正确，u2 s 管路的输水量

V u2A 2.57

3.14

0.114 2 0.0042 3600m34

h 81.61m3 1）

（

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23．本题附图所示为一输水系统，高位槽的水面

维持恒定，水分别从BC与BD两支管排出，高位槽液面与两支管出口间的距离均为11 。AB管段内径为38 m、长为58 m；BC支管的 …… 此处隐藏：2395字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……