化工原理第一章习题.doc

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1、题31附图31．黏度为30cP、密度为900kg/m3的某油品自容器A流过内径40mm的管路进入容器B。两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门全关时，阀前后的压力表读数分别为88.3kPa和44.2kPa。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。试求：（1）管路中油品的流量；（2）定性分析阀前、阀后压力表读数的变化。解：（1）阀关闭时流体静止，由静力学基本方程可得：mm当阀打开开度时，在A与B截面间列柏努利方程：其中：(表

2、压)，则有（a）由于该油品的黏度较大，可设其流动为层流，则代入式（a），有m/s校核：假设成立。油品的流量：（2）阀打开后：在A与1截面间列柏努利方程：简化得或显然，阀打开后u1↑，p1↓，即阀前压力表读数减小。在2与B截面间列柏努利方程：简化得因为阀后的当量长度l2中已包括突然扩大损失，也即，故阀打开后u2↑，p2↑，即阀后压力表读数增加。当流体从管子直接排放到管外空间时，管出口内侧截面上的压力可取为与管外空间相同，但出口截面上的动能及出口阻力应与截面选取相匹配。若截面取管出口内侧，则表示流体并未离开管路，此时

3、截面上仍有动能，系统的总能量损失不包含出口阻力；若截面取管出口外侧，则表示流体已经离开管路，此时截面上动能为零，而系统的总能量损失中应包含出口阻力。由于出口阻力系数，两种选取截面方法计算结果相同。题34附图1034．如附图所示，高位槽中水分别从BC与BD两支路排出，其中水面维持恒定。高位槽液面与两支管出口间的距离为10m。AB管段的内径为38mm、长为28m；BC与BD支管的内径相同，均为32mm，长度分别为12m、15m（以上各长度均包括管件及阀门全开时的当量长度）。各段摩擦系数均可取为0.03。试求：（1）B

4、C支路阀门全关而BD支路阀门全开时的流量；（2）BC支路与BD支路阀门均全开时各支路的流量及总流量。解：（1）在高位槽液面与BD管出口外侧列柏努利方程：简化：而有：化简又由连续性方程：代入上式：解得：流量：（2）当BD，BC支路阀均全开时：C，D出口状态完全相同，分支管路形如并联管路，(1)又=(2)在高位槽液面与BD出口列柏努利方程：(3)将（2）代入（3）式中：解得：流量：例1-1一台操作中的离心泵，进口真空表及出口压力表的读数分别为0.02MPa和0.11MPa，试求：（1）泵出口与进口的绝对压力，kPa；

5、（2）二者之间的压力差。设当地的大气压为101.3kPa。解：（1）进口真空表读数即为真空度，则进口绝对压力kPa出口压力表读数即为表压，则出口绝对压力kPa（2）泵出口与进口的压力差kPa或直接用表压及真空度计算：kPa例1-2附图例1-2如附图所示，水在水平管道内流动。为测量流体在某截面处的压力，直接在该处连接一U形压差计，指示液为水银，读数R＝250mm，m＝900mm。已知当地大气压为101.3kPa，水的密度kg/m3，水银的密度kg/m3。试计算该截面处的压力。解：图中A-A′面为等压面，即而于是则截

6、面处绝对压力或直接计算该截面处的真空度由此可见，当U形管一端与大气相通时，U形压差计读数实际反映的就是该处的表压或真空度。U形压差计在使用时为防止水银蒸汽向空气中扩散，通常在与大气相通的一侧水银液面上充入少量水（图中未画出），计算时其高度可忽略不计。例1-4附图11¢23¢32¢z1z2例1-4如附图所示，用一复式U形压差计测量某种流体流过管路A、B两点的压力差。已知流体的密度为ρ，指示液的密度为ρ0，且两U形管指示液之间的流体与管内流体相同。已知两个U形压差计的读数分别为R1、R2，试推导A、B两点压力差的计算

7、式，由此可得出什么结论？解：图中1-1′、2-2′、3-3′均为等压面，根据等压面原则，进行压力传递。对于1-1′面：对于2-2′面：对于3-3′面：而所以整理得由此可得出结论：当复式U形压差计各指示液之间的流体与被测流体相同时，复式U形压差计与一个单U形压差计测量相同，且读数为各U形压差计读数之和。因此，当被测压力差较大时，可采用多个U形压差计串联组成的复式压差计。例1-5为了确定容器中某溶剂的液位，采用附图所示的测量装置。在管内通入压缩氮气，用阀1调节其流量，使在观察器中有少许气泡逸出。已知该溶剂的密度为12

8、50kg/m3，U形压差计的读数R为130mm，指示液为水银。试计算容器内溶剂的高度h。AB例1-5附图远距离液位测量1－调节阀；2—鼓泡观察器；3－U形压差计；4－吹气管；5－贮槽解：观察器中只有少许气泡产生，表明氮气在管内的流速极小，可近似认为处于静止状态。由于管道中充满氮气，其密度较小，故可近似认为容器内吹气管底部A的压力等于U形压差计B处的压力，即。而所以例1-6