化工原理例题

u12 2
p1 ρ
gZ2
u22 2
p2 ρ
1—1′截面和6—6′截面之间计算来获取速度u：
gz1
P1
gz6
u2 2
P6
gz1
P1
gz2
u2 2
P2
gz1
P1
gz3
u2 2
P3
gz1
P1
gz4
u2 2
P4
gz1
P1
gz5
u2 2
P5
u2/2=g(z1－z6)=9.8 P2=1.209×105Pa P3=0.915×105Pa P4=0.866×105Pa P5=0.915×105Pa
第二节 流体在管内的流动
解：取贮槽液面为1-1’截面，管路出口内侧为2-2’，
在1-1’和2-2’两截面之间列柏努利方程
gz
1 u2
p 1
gz
1 u2
p 2
h
2 1
1
2 2
2
f
Z 0, Z 10m
1
2
u1 0
p 2
0
(表压)
u2
2 / 3600
0.032
0.786m / s
4
p1
QV T
V ——恒压过滤方程
T
W
D
《化工原理》课件——第三章 非均相物系的分离
第三节 过滤 《化工原理》课九件、——过第滤一机章的流生体流产动能力
解：(1)求V
过滤面积 A 0.6352 2 26 21m2 滤框总容积 0.6352 0.025 26 0.262m3
滤饼充满滤框时对应的滤液体积 V 0.262 0.262 14.64m3
例：水在附图所示的虹吸管内作定 态流动，管路直径没有变化，水流 经管路的能量损失可以忽略不计， 试计算管内截面2-2’、3-3’、4-4’、 5-5’处的压强。大气压强为 1.0133×105Pa。图中所标注的尺寸 均以mm计。
解：由题可知：
1—1′截面：P1=1.013×105Pa u=0
若以2—2′截面为基准水平面，则z1=3m
( d )W 8 14.66 0.4557
6.119104 m3 / s
W
VW
dV
d
W
1.173 6.119 10 4
1917 s
Q 3600 V 8.942 m3 h
W D
《化工原理》——第一章 流体流动
第二节 流体在管内的流动
例:某压缩机的吸入管路直径为200mm，压出管路 直径为80mm，吸入管内气体压强为9.73×104Pa， 温度为30℃，压出管路内气体压强为5.886×105Pa （表压），温度为80℃，已测得吸入管内气体平均 流速为20m/s，试求压出管的流速、质量流速和压
u 2
Vs A
20
3600
4
60 1000
2
1.97m/s
We 246.9J / kg
Ne
WeWs
1647 W
Ws
Vs
ρ
(20 1200) 3600
6.67kg
/
s
《化工原理》——第一章 流体流动
第二节 流体在管内的流动
[例]:求Z 小区输水系统
1
1'
水管管径684mm,4.0m3/h,
0.0179
过滤终了时的q值 q V A 14.66 21 0.6981m3 m2
《化工原理》课件——第三章 非均相物系的分离
第三节 过滤 九、过滤机的生产能力
(2)求
恒压过滤方程式 (q qe )2 K ( e )
(0.6981 0.0217 )2 1.678 104 ( 2.81)
gZ2
u22 2
hf
9.8110
0.7862 2
10
108.4J
/
kg
p 108.41240 1.34105 Pa 1
(表压)
《化工原理》——第一章 流体流动
第二节 流体在管内的流动
例:求u 水平通风管道，直径自400mm渐 缩到200mm。为了粗略估计管道中空气的 流量，在锥形接头两端各装一个u型压差 计。现测得粗管端u型压差计的读数为 100mm水柱，细管端的u型压差计的读数 为80mm水柱，空气流过锥形管的能量损 失可以忽略，管道中空气的平均密度约 为1.2kg／m3，试求管道中的空气流量。
p1 0(表压) , p2 0(表压)
u1 0
2'
hf 20J / kg
We 0
d=0.068-2×0.004=0.032m
u2
Vh 3600
d2
3600
4.0 3.14 0.0322
1.382m / s
4
4
9.81Z1
1.382 2 2
20
Z1=2.14m
《化工原理》——第一章 流体流动
第二节 流体在管内的流动
例：求p。某车间用压缩空气 压送稀硫酸(密度1240kg/m3)， 流量为2m3/h，φ37×3.5mm 的无缝钢管，总能量损失为 10J/kg(不包括出口损失)，贮 P 槽液位恒定，输送管路出口高
1
于贮槽内液面10M，求所需 压缩空气的压力。
2 2'
10m
1'
《化工原理》——第一章 流体流动
表)
故：
We
gZ 2
h
f
98.1
h
f
《化工原理》——第一章 流体流动
第四节 流体在管内的流动阻力
(1)吸入段：
hf
,a
hf
,a
h'f
,a
a
la da
a
ua2 2
式中
da 0.089 20.004 0.081m
ua
20 3600(π 4)0.0812
1.08m/s
《化工原理》——第一章 流体流动
1 u2
p 1
1
u2
p 2
21 22
m
m
u1 ( d2 )2 ( 0.2 )2 1
u2 d1
0.4 4
u2 4u1
15u2 p - p 981 784.8
1
1
2
163.5
2
1.2
m
u1=4.7m/s
V d 2u 0.42 4.7 0.6m3 / s
4 4 S
11
《化工原理》——第一章 流体流动
第四节 流体在管内的流动阻力
由附录2查得20oC时
=998.2kgm-3，
=1.00410-3Pas，
Rea
d a ua
ρ
0.0811.08 998.2 1.004 103
8.70104
取=0.3mm，则
d
0.3 81
0.0037
查图1-29 a 0.029
《化工原理》——第一章 流体流动
第二节 流体在管内的流动
《化工原理》课件——第一章 流体流动
例:求We 1200kg/m3
P=101325Pa。 蒸发室压强2OOmmHg(真空度)。 15m, 684mm,2Om3/h, 全部能损为12OJ/kg。 求泵的有效功率 分析：
上游截面：14-’ 1’，3-3’，4下游截面：5-5’，2-2’，6-6’
分析： (1)因空气在锥形管两端的压强变化仅20mm水柱，故可 按不可压缩流体来处理。
(2)理想流体： hf 0
《化工原理》——第一章 流体流动
解：在1-1’和2-2’两截面之间列柏努利方程。
gz1
1 2
u12
p1
gz2
1 2
u
2 2
p2
Z1 Z2 0, p2 ρH2O gR2 1000 9.81 0.08 784.8Pa p1 ρH2O gR1 1000 9.81 0.1 981Pa
第四节 流体在管内的流动阻力
(3)总能量损失：
hf
h h
f ,a
f ,b
91.47 J/kg
外功：
W e
gZ 2
h f
98.1 91.47 189.6 J/kg
有效功率：
N W W W V 189.6 20 998.2
e
es
es
3600
1051.4W 1.05kW
轴功率： N Ne 1.05 1.5kW
缩排机气的量（以质量流量表示）
解：吸入管
1
29 22.4
273 9.73104 273 30 1.013105
1.12kg / m3
G1 1u1 1.12 20 22.4kg / m2
《化工原理》——第一章 流体流动
第二节 流体在管内的流动
压出管
2
29 22.4
273 1.013105 5.886105
2—2′截面：设管内流速为u z2=0
3—3′截面：
u, z3=3m
4—4′截面：
u, z4=3＋0.5=3.5m
5—5′截面：
u, z5=3m
6—6′截面：
u, z6=2m, P6=P1=1.013×105Pa
gZ1
u12 2
p1 ρ
We
gZ2
u22 2
p2 ρ
hf
We=0, ∑hf=0
gZ1
第四节 流体在管内的流动阻力
局部阻力：
90°标准弯头 0.75 底阀 1.5
进口 0.5 c
1.5 0.75 0.5 2.75 a
h f ,a
0.028
5 0.081
2.75 1.082 2
2.61
(2)排出段：同理可得
hf ,b 88.36 J/kg
《化工原理》——第一章 流体流动
273 80
1.013 105
6.81kg / m3
G2
G1
d12 d22
0.22 22.4 0.082
140k g/ m3
u2 G2 / 2 140/ 6.81 20.6m/s
压缩机的排气量
ws
G1A1
22.4
0.22 4
0.704kg / s
《化工原理》——第一章 流体流动
例：用框数为26的BMS20/635-25压滤机恒压过滤 每升水中含25g固相的悬浮液,料浆温度为25oC,已 知， K 1.678104 m2/s , qe 0.0217m3/m。2 每次过滤 完毕用清水洗涤滤饼,洗水温度及表压与滤浆相同 而体积为滤液的8%。辅助操作时间为l5min。已
知 0.0179。求Q。
《化工原理》——第一章 流体流动
解：由柏努利方程：
gZ1
u2 1
2
p1 ρ
We
gZ2 源自文库
u2 2
2
p2 ρ
hf
其中 Z 0, u 0, p 0(表压)
1
1
1
Z 15m, 2
ρ 1200kg / m3
p2
200 101330 760
26666 Pa(表 压),
hf 120J / kg
e=2.81 s。试求当所得滤饼体积为0.26m3时，所获得
的滤液体积及所需的过滤时间。
解： 滤液体积
V V s
0.26
14.44 m3
0.018
q V 14.44 0.69 m3 / m2 A 21
《化工原理》课件——第三章 非均相物系的分离
第三节 过滤 《化工原理》课九件、——过第滤一机章的流生体流产动能力
《化工原理》——第一章 流体流动
第四节 流体在管内的流动阻力
解：以水槽液面为上游截面
1-1，高位槽液面为下游截
面2-2，并以截面1-1为基
准水平面。在截面1-1与2-
2之间列柏努利方程式得
gZ 1
u2 1
2
p 1
ρ
We
gZ 2
u2 2
2
p 2
ρ
hf
∵Z1=0,Z2=10m,u10,u20,p1=p2=0(
《化工原理》——第一章 流体流动
第四节 流体在管内的流动阻力
例:20oC水的流量为20m3/h。高位液面比贮罐液面 高10m。吸入管为894mm无缝钢管,直管长5m,一 个底阀、一个90°标准弯头;排出管为57 3.5mm 无缝钢管,直管长20m,有一个全开闸阀、一个全开 截止阀和两个标准弯头。液面恒定且与大气相通。 求泵的轴功率（泵的效率为70%）。
3085s
(3)求 W
VW 8%V 0.0814.66 1.173m3
(dV
d
)W
1 4
(dV
d
)E
1 4
KA2 2(V Ve )E
《化工原理》课件——第三章 非均相物系的分离
第三节 过滤 九、过滤机的生产能力
Ve qe A 0.0217 21 0.4557 m3 dV 1 1.678 104 212
0.7
第二节 气液相平衡 三、气液相平衡关系式——亨利定律
例:二氧化碳的体积分数为30％的某种混合气体与水 充分接触，系统温度为30℃,总压为101.33kPa 。试求液相中二氧化碳的平衡组成，分别以摩尔 分数和物质的量浓度表示。在操作范围内亨利定 律可适用。
解：道尔顿定律： p Py 101.330.3 30.4kPa
全部能损为2OJ/kg(不含出口)。
求液面距管出口的垂直距离。
2
分析： 上游截面：1-1’
2'
下游截面：选择管道出口的内侧为2-2’截面
基准水平面：出口管轴线所在水平面
《化工原理》——第一章 流体流动
解：柏努利方程:
1
1'
gZ1
u2 1
2
p1 ρ
We
gZ2
u2 2
2
p2 ρ
hf
2
其中 Z2 0,
查表得：30℃ E 1.88105 kPa
x* p 30.4 1.617104 E 1.88105
第二节 气液相平衡 三、气液相平衡关系式——亨利定律
x* 1.617104
c
c
18c
《化工原理》课件——第三章 非均相物系的分离
例2：在过滤压强差为0.3MPa条件下，利用板框压滤 机对某药物悬浮液进行恒压过滤，过滤面积21m2,得 到不可压缩滤饼，且滤饼体积与滤液体积之比为 0.018。已知当过滤压强差为0.1 MPa而其它操作条件 相同时，该压滤机的过滤常数qe=0.0217 m3/m2，