化工原理第一章9.单元练习ppt课件.ppt

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1、单元练习,叶宏,本章需要掌握的公式:,1. 牛顿粘性定律,2. 雷诺数,3.,4.,5. 层流时的摩擦因数,6. 湍流时的摩擦因数,7.孔板流量计孔口流速,水的流量为10800 kg/h 时,U管压差计读数R为100 mm。粗、细管的直径分别为603.5 mm与423 mm。计算:,(1)1kg水流经两截面间的能量损失;(2)与该能量损失相当的压强降为多少Pa?(水的密度取为1000 kg/m3),例题1,一. 单元演习,解:(1)1kg水流经两截面间的能量损失,设导管在上游的连接处为截面1-1,下游的连接处为截面2-2,并通过管轴作基准水平面。在两截面间列柏努利方程,式中 Z1 = Z2 =

2、 0,将以上各数值代入柏努利方程式,解得,(2)与该能量损失相当的压强降,解:,此题为并联管路的计算问题,只要掌握了并联管路的特点,本题求解十分简单。,两并联塔器,1=10, 2=8(含进、出口损失)。两支管,l1=l2=5m,d1=d2=200mm,=0.02。两个闸阀全开, C= D =0.17。总流量Vs=0.3m3/h。,求: 当C、D阀门全开时, Vs1 /Vs2= ?hf=? 当C、D阀门关至C= D =20时, Vs1 /Vs2= ?hf=?,解:,因为d1=d2,所以Vs1/Vs2=u1/u2。,并联管路:hf= hf1 = hf2,据连续性,, 当C、D阀门全开时,Vs1 /

3、Vs2= ?hf=?,由式、得:u2=5.03m/s,则:hf=(0.025/0.2+8+0.17)5.032/(29.81)=11.2m, 当C、D阀门关至C= D =20时, Vs1 /Vs2= ?hf=?,Vs1/Vs2=0.97,与前面的式联立得:u2=4.85m/s, hf=34.2m,1. 请说明管道流动中摩擦因子的确定方法。,2. 请写出雷诺数的表达式,并说明其物理意义。,反应了流动过程中,惯性力与粘性力的比值。,、用泵将15 的水从一个大贮水池送至一敞口容器,如右图所示。槽内的水面高于池中水面50m,且水面维持不变,管道内径为76mm,泵的输水量为34m3/h,管道总摩擦损失为

4、105J/Kg,如果泵和电机的总效率为55%,试问电机所需要的功率为多少?,其中:m为输送流体的质量流率,可由输水量求得; 为泵和电机的总效率、 g 为重力加速度; He为离心泵提供的压头,需由伯努利方程求得。,电机功率,解:选择截面列伯努利方程,可供选择的截面有:11、33截面; 11、44截面; 22、33截面;22、44截面;,在11、44截面之间建立Bernoulli:,则:,在11、33(管外侧)建立Bernoulli:,代入伯努力方程,有:,因此,,选择管内侧和管外侧为衡算截面的区别?,如果选择出口管内侧为3-3衡算截面,则:,截面上的速度为管道内的流速,压力为截面上的压力,出口阻

5、力为零。,如果选择管外侧为衡算截面,则:,由于截面的面积较大,截面上的速度零,压力为大截面上的压力,与选择管内侧为衡算截面的压力相同;出口阻力为一倍速度头。,33面图示,、如下图所示的输水系统, 用泵将水池中的水输送到敞口高位槽,管道直径均为833.5mm,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表,真空表安装位置离贮水池的水面高度为4.8m, 压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。,当输水量为36m3/h时,进水管道的全部阻力损失为1.96J/kg,出水管道的全部阻力损失为4.9J/kg,压力表的读数为2.5kgf/cm2,泵的效率为70%。试求: 两液面的高度差H为多少m? 泵所需的实际功

6、率为多少kw? 真空表的读数多少kgf/cm2?,解:选取截面如图所示。0-0面:u0、p0、z0已知;1-1面: u1、z1已知,p1未知; 2-2面: u2、 p2、 z2已知;3-3面: u3、 p3 已知,z3未知 ; He未知。以0-0为基准面。,若在0-03-3之间建立Bernonlli方程,因为 He未知,无法求出H。 在2-23-3之间建立Bernonlli方程。,得到 H29.74m,在0-03-3之间建立Bernonlli方程。,得到:He=30.44mH2O298.6J/kg,Ne=HeVg2986W N轴Ne/4266W,在0-01-1之间建立Bernonlli方程。,

7、、 层流和湍流的本质区别是 a.湍流流速层流流速; b. 流道截面大的为湍流,截面小的为层流; c. 层流的雷诺数湍流的雷诺数; d. 层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。,、流体在圆形管路中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的 倍;如果只将管径增加一倍,流速不变,则阻力损失为原来的 倍。,、a.空气在内径一定的圆管中稳定流动,若气体质量流量一定,当气体温度升高时,Re值将 ; b.测量流体流量时,随着流体流量增加,孔板流量计两侧压差值将 ,若改用转子流量计,当流量增大时,转子两端压差值将 。 c.流体在圆形等径直管中呈湍流流动时,管中心处的点速度约为截面平均速的 倍;若流体处于

8、完全湍流区,平均流速增大至原来的2倍时,能量损失约为原损失的 倍。,、1.液体的粘度随温度升高而 ,气体的粘度随温度的升高而 。 2. 在测速管中,测压孔正对水流方向的测压管液位代表 ,液体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表 。 3. 在流体阻力实验中,以水作工作介质所测得的直管摩擦系数与雷诺数的关系适用于 流体。 4. 当流体在管内流动时,如要测取管截面上流体的速度分布,应选用 测量。 5.并联管路的特点是:并联各管段压强降 ;主管流量等于并联的各管段 ;并联各管段是管子长、直径小的管段通过的流量 。,支管越长、管径越小、阻力系数越大流量越小; 反之 流量越大。,、若水槽液位不变,、点的流体

9、总机械能的关系为: a. 阀门打开时, ; c.阀门打开时, ;d.阀门打开时, ;,、 U型管压差计测得: a. A、B间的阻力损失; b. A、B间的压强差; c. A、B间的位头差加阻力损失;d. A、B间的位头差。,如图所示,。,孔板:d0=16.4mm c0=0.63 -pf=6104pa管路:382.5mm lAB=30m =0.022离心泵:N轴=800W =0.62,求: -pAB=? NAB/Ne=?,a.含流量计的管路计算,解: -pAB=?,未知数pAB u,需列两式。,在A、B截面间列机械能衡算方程,u=?,孔板流量计公式,所以:, NAB/Ne=?,NAB=(-pAB

10、)Vs=9.661041.7510-3 =169.05W,Ne=N轴=8000.62=496W,则:,NAB Ne 169.05/496=0.341,如图所示,液体在等径管中稳定流动,则阀的局部阻力系数与压差计读数R的关系式为 。,米糠油在管中作层流流动,若u、d不变,管长增加一倍,则摩擦阻力损失_。,流体在等径水平直管的流动系统中:层流区:压强降与速度_次方成正比。完全湍动区:压强降与速度_次方成正比。,为了增大灵敏度,水在垂直管中流动,如附图左图所示,已知h=100mm,1-2截面间距为1m,试求:(1)hf,1-2;(2)(p1-p2)之值;(3)若水反向流动,流速及设备条件不变,如右图所示,h的值是多少?,单元测验,右图所示,水由高位槽经管道从喷嘴流出,已知d1=125mm,d2=100mm,喷嘴d3=75mm,压差计读数为80mmHg,若忽略阻力损失,求H和pA(表压),

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