化工原理第一章第18–22题参考解析.docVIP

18. 一定量的液体在圆形直管内做滞流流动。若管长及液体物性不变，而管径减至原有的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍？ 解：因为：，则： （1） 其中：，， 由于层流流动，，则： 将以上各项代入式（1）即得。 20. 每小时将2×103kg的溶液用泵从反应器输送到高位槽。反应器液面上方保持26.7×103Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压强。管道为的钢管，总长为50m，管线上有两个全开的闸阀，一个孔板流量计（局部阻力系数为4），5个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为15m 。若泵效率为0.7，求泵的轴功率。 解：以反应器液面为基准水平面，亦为1-1′截面，以管出口外侧为2-2′截面，在两截面间列伯努利方程： 其中，代入上式可得： （1） 接下来计算阻力损失： 管内流速： 则： 则： 其中：当量长度由2个闸阀、五个标准弯头： 局部阻力系数由进出口阻力系数、孔板阻力系数组成： 因次 代入式（1）可得： 泵的轴功率： 22. 如本题附图所示，，贮水槽水位维持不变。槽底与内径为100mm 的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端15m 处安有以水银为指示液的U管差压计，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长度为20m。 （1）.当闸阀关闭时，测得R=600mm，h=1500mm；当闸阀部分开启时，测的R=400mm，h=1400mm。摩擦系数可取0.025，管路入口处的局部阻力系数为0.5。问每小时从管中水流出若干立方米。 （2）.当闸阀全开时，U管压差计测压处的静压强为若干（Pa，表压）。闸阀全开时le/d≈15，摩擦系数仍取0.025。 解：选取管中心线为基准水平面，贮槽槽液面为截面1-1′，距管入口15m的截面为截面2-2′，管出口的内侧为3-3′截面。则： （1）阀门关闭时，R=0.6m，h=1.5m；阀门部分开启时，R’=0.4m,h’=1.4m 设贮槽液面离基准水平面的垂直距离为H，当阀门关闭时，U型压差计处管内压强为： 当闸阀部分开启时，在1-1′与2-2′截面间列伯努利方程： （1） 其中：， 将以上各项代入式（1）得：u=3.13m/s，则体积流量Vs即可得到。 （2）阀门全开时，在1-1和3-3′截面之间列伯努利方程： 其中： 然后在1-1′与2-2′截面间列伯努利方程： 其中：