A.B处的气体密度近似相等)
(1)阀C关闭时,流体为静止状态,同一水平面上∴P=P。 (2)阀C打开,流体流动,有阻力,为Z=Z,d=d 且ρ=ρ 则u=u ∴P>P
10. 一定量的液体在园形直管内作稳定连续滞流流动。若管长及液体的物性不变,而管径减至原来的一半,问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍? 16
11.在相同管径的两条园形管道中,同时分别流动着油和清水(μ油>μ水),若雷诺数相同,且密度相近,试判断油速大还是水速大?为什么?
∵Re油=Re水 而 u油>u水,∴ u油>u水
12. 某车间用水量由水塔稳定供给(如图示)。现若将出口阀A关小,其流量有无改变?为什么?
∵u=[2g(Z-∑h)]/
当阀门A关小时,∑hf↑,但Z不变,则u↓,d不变则V↓即流量变小。 13.什么叫化工单元操作?常用的化工单元操作有哪些?
化工产品的生产过程中,具有共同物理变化,遵循共同的物理学定律的一些物理操作过程。例如:流体流动、流体输送、非均相分离、传热、蒸发、蒸馏、吸收、萃取、干燥等。
14.离心泵有哪些基本参数和特征曲线?
离心泵的基本参数是:流量、扬程、功率和效率。
离心泵的特征曲线是:He-Qe扬程曲线,Ne-Qe功率曲线, η-Q效率曲线。 15.为什么离心泵在开车前要关闭出口阀门?。
离心泵的特性是,流量越大,泵所需功率也越大。当流量为零时,功率最小,避免电机起动电流过大而烧电机,同时也避免出口管线的水力冲击。 16. 何谓离心泵的“气缚”和“气蚀”现象,它们对泵的操作有何危害?应如何防止?
“气缚”:由于泵内存气,启动泵后吸不上液的现象,称“气缚”现象。“气缚”现象发生后,泵无液体排出,无噪音,振动。为防止“气缚”现象发生,启动前应灌满液体。
“气蚀”:由于泵的吸上高度过高,使泵内压力等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时,液体气化,气泡形成,破裂等过程中引起的剥蚀现象,称“气蚀”现象,“气蚀”发生时液体因冲击而产生噪音、振动、使流量减少,甚者无液体排出。为防止“气蚀”现象发生;泵的实际安装高度应不高于允许吸上高度。 17.为什么离心泵可用出口阀来调节流量?往复泵可否采用同样方法调节流量?为什么?
由离心泵的工作点知,改变泵出口阀的开度,使局部阻力改变,而管路特性曲线改变,流量随之改变,此法虽不经济,但对泵运转无其它影响;而往复泵属容积式泵,压头与流量基本无关,若关闭出口阀,则因泵内压力急剧升高,造成泵体。管路和电机的损坏,故不宜用出口阀来调节流量。 18. 离心泵的主要部件有哪些?各有什么作用?
离心泵的主要部件有叶轮、泵壳、轴封装置。
叶轮的作用是将原动机的机械能传给液体、使液体的动能和静压能均得到提高。
泵壳具有汇集液体和将部分动能转为静压能的作用,轴封装置的作用是防止泵内高压液体外漏及外界大气漏入泵内。 19.离心泵的扬程和升扬高度有什么不同?
离心泵的扬程是指泵给以单位重量液体的有效能量、 液体获得能量后,可将液体升扬到一定高度△Z,而且还要用于静压头的增量△P/ρg和动压头的增量△u/2g及克服输送管路的损失压头,而升扬高度是指将液体从低处送到高处的垂直距离,可见,升扬高度仅为扬程的一部分,泵工作时,其扬程大于升扬高度。
20. 现想测定某一离心泵的性能曲线,将此泵装在不同的管路上进行测试时,所得性能曲线是否一样?为什么?
所得性能曲线一样,因泵的性能只与泵的结构,转速有关,而与管路的情况无关。
21.当离心泵启动后不吸液,其原因主要有哪些?
不吸液的原因可能是:由于灌液不够 或底阀不严密而漏液,使泵内存有空气;由于底阀或吸入管路 堵塞;安装高度过高;电机接线不正确致使叶轮反转等。
22.原用以输送水的离心泵,现改用来输送相对密度为1.2的水溶液(而其粘度与水相近)。若管路布局不变,泵的前后两个开口容器液面间的垂直距离不变,试说明泵的流量、扬程、出口处压力表的读数和轴功率有何变化?
泵的流量,压头无变化,因密度对离心泵的流量,扬程无影响,泵的轴功率与密度成正比,会因密度的增大而增大,泵出口处压力表会因密度的增大而改变,因△P∝ρ。
五、计算
1. 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量,采用图示的装置。测量时通入压缩空气,控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。今测得U形压差计读数为R=130mm,通气管距贮槽底面h=20cm,贮槽直径为2m,液体密度为980kg/m3。试求贮槽内液体的贮存量为多少吨?
解:由题意得:R=130mm,h=20cm,D=2m,??980kg/m3,?Hg?13600 kg/m3。
(1) 管道内空气缓慢鼓泡u=0,可用静力学原理求解。 (2) 空气的?很小,忽略空气柱的影响。 ?H?g?R?Hgg
观察瓶 压缩空气 ?Hg13600 H?.R??0.13?1.8m
?9801?W??D2(H?h)? 4?0.785?22?(1.8?0.2)?980?6.15(吨)R H h
2. 如图所示,用泵将水从贮槽送至敞口高位槽,两槽液面均恒定不变,输送管路尺寸为?83×3.5mm,泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表,真空表安装位置离贮槽的水面高度H1为4.8m,压力表安装位置离贮槽的水面高度H2为5m。当输水量为36m3/h时,进水管道全部阻
H H2 H1 力损失为1.96J/kg,出水管道全部阻力损失为4.9J/kg,压力表读数为2.452×105Pa,泵的效率为70%,水的密度?为1000kg/m3,试求: (1)两槽液面的高度差H为多少? (2)泵所需的实际功率为多少kW? (3)真空表的读数为多少kgf/cm2? 解:(1)两槽液面的高度差H
在压力表所在截面2-2′与高位槽液面3-3′间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,得:
22u3pu2p2 gH2???gH??3??hf,2?3
2?2? 其中, ?hf,2?3?4.9J/kg, u3=0, p3=0, p2=2.452×105Pa, H2=5m, u2=Vs/A=2.205m/s 2.20522.452?1054.9???29.74m 代入上式得: H?5?2?9.811000?9.819.81(2)泵所需的实际功率
在贮槽液面0-0′与高位槽液面3-3′间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,有:
22u0p0u3p gH0???We?gH??3??hf,0?3
2?2? 其中, ?hf,0?3?6.864.9J/kg, u2= u3=0, p2= p3=0, H0=0, H=29.4m 36?1000?10kg/s 3600故 Ne?Ws?We?2986.4w, η=70%, N?Ne?4.27kw
代入方程求得: We=298.64J/kg, Ws?Vs???(3)真空表的读数
在贮槽液面0-0′与真空表截面1-1′间列柏努利方程,有:
2u0p0u12p1 gH0????gH1????hf,0?1
2?2?其中, ?hf,0?1?1.96J/kg, H0=0, u0=0, p0=0, H1=4.8m, u1=2.205m/s 2.2052p1??1000(9.81?4.8??1.96)??5.15?104Pa代入上式得, 2??0.525kgf/cm23.两敞口贮槽的底部在同一水平面上,其间由一内径75mm 长200m的水平管和局部阻力系数为0.17的全开闸阀彼此相 连,一贮槽直径为7m,盛水深7m,另一贮槽直径为5m,盛 水深3m,若将闸阀全开,问大罐内水平将到6m时,需多长
化工原理习题第一部分流体流动答案
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