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      2. 化工原理題庫(199006) - 下載本文

        11、水塔供水系統如附圖所示。管路總長50m(不包括局部阻力當量長度),水塔內水位高9.8m,管內徑d=45mm,現測得流量V為12m3/h,摩擦系數λ可按0.02 計,試計算所有局部阻力當量管長Le之值。 10分

        1-1.2-2截面列伯努利方程

        u2Z1g???hf 4分

        2u?360012?4?2.10.0452m 2分 Sl?leu2l?leu2u2?hf??d2 Z1g?2??d2

        50?le2.122.129.81?9.8?0.02? 2分

        0.04522?2?9.81?9.8?0.045le???1??50?45.85m 2分 22.10.02??12、有一內徑d=50mm的管子,用孔板流量計測量水的流量,孔板內孔直徑d0=25mm,U

        形壓差計的指示液為汞 ,孔流系數C0=0.62。當需測的最大水流量為18m3/h,問:U形壓差計最大讀數Rmax為多少? 5分

        Vs?A0u0?A0C02gR??i????期中u0?C02gR??i???? 3分

        29.81R?13600i?1000?18? ?0.0252?0.6236004100018?4?????2?9.81?12.6R 2???0.025?0.62?3600?R?1.092m

        6

        2

        2分 13、密度為103kg/m3、黏度為1cP的水,以10m3/h的流量在φ51×3mm 的水平光滑管內流過。在管內某處p1=1.5at(表壓),若局部阻力不計,問距該處100m下游處p2為多少Pa? (Re=3000~1×105,?= 0.3164/Re0.25) 10分

        u?103600?4??d2360010?4?1.750.0452m 2分 sRe?

        du??0.045?1.75?1000?78750 2分 ?310??0.3164?0.019 1分

        187500.25

        列兩面的柏方

        P1lu2 3分 ???hf??????d2P2P2lu21001.7524P2?P??1.5?9.807?10?0.0191000?8.3?104Pa(表) 2分 1??d20.045214、內截面為1000mm×1200mm的矩形煙囪的高度為30m。平均摩爾質量為30kg/kmol,平均溫度為400℃的煙道氣自下而上流動。煙囪下端維持49pa的真空度。在煙囪高度范圍內大氣的密度可視為定值,大氣溫度為20℃,地面處的大氣壓強為101.33×103pa。流體流經煙囪時的摩擦系數可取為0.05,試求煙道氣的流量為若干? 20分 9 解:煙囪底端為上游截面1—1’、頂端內側為下游截面2—2’,并以截面1—1’為基準水

        2u1p1u2p2在兩截面間列柏式,即: gZ???gZ2????hf

        2?2?式中 Z1=0,Z2=30m,u1≈u2 4分

        由于煙道氣壓強變化不大,煙道氣的密度可按1.033×105pa及400℃計算,即:

        pM1.033?105?30????0.543kg/m3 2分 3RT8.314?10?273?400?以?'表示大氣的密度,pa,1與pa,2分別表示煙囪底端與頂端大氣壓強,即:

        P1= pa,1—49Pa

        因煙囪頂端內側壓強等于同高度處的大氣壓強,故p2= pa,2 = pa,1—?'gZ2 2分 標準狀況下空氣的密度為1.293kg/m3,所以1.0133×105Pa、20℃時的密度為

        ?'?1.293?273?1.2kg/m3 2分

        273?20于是 p2= pa,1—1.2×9.81×30= pa,1—353 Pa 將以上各值代入 柏式,解得

        7

        ?hf??pa,1?49???pa,1?353?0.543?9081?30?266J/kg 2分

        lu2?hf??d2 2分

        e其中 de?4?1?1.2?1.09m 2分

        2?1?1.2?266?1.09?2?19.7m/s 2分

        0.05?30煙道氣的流速為 u?煙道氣的流量為

        h ?s?360u0A??36?001?9.7??1.21?0.543kg46 2分

        15、已知輸水量為15m3/h,管徑53mm,總機械能損失為40J/kg,泵的效率0.6,求泵的軸

        功率。 15分

        取池內水面為截面1,作為基準面;輸水管出口為截面2,則有 z1=0, z2=20m,p1=0, p2=500×103Pa u1=0, 2分

        u2?1536000.05324??1.89m 2分 S2u12PuPZ1g??1?We?Z2g?2?2??hf 代入數值,得We=738J/kg

        2?2?質量流量: WS=(15/3600)(1000)=4.17kg/s 2分

        有效功率:Ne= 4.17×738=3080J/s=3.08kw 2分 泵的軸功率:

        P?Pe??3.080.6?5.13kW 2

        8

        16、某液體密度為800 kg/m3,黏度為73cP,在連接兩常壓容器間的光滑管中流動,管徑300mm,總長為50m(包括全部局部阻力當量長度),兩容器液面差為3.2m(如圖示)。 求:(1)管內流量為多少?

        (2)若在連接管口裝一閥門,調節此閥的開度使流量減為原來的一半,閥的局部阻力系數是多少?按該管折算的當量長度又是多少?層流:λ=64/Re;湍流λ=0.316/Re 0.25 15分

        解:(1)在1-1,2-2兩截面間列柏努力方程,

        u1=u2=0,p1=p2=0,We=0

        gz1??h?lu2f1?2?d2 由??0.316Re0.25 ,Re?du??代入上式

        得u=3.513m/s 驗證Re=0.3×3.513×800/0.073=11550﹥4000 假設正確,V=A·u=893.95m3/h (2)流量減半,流速減半,即u=1.7565m/s Re=5775符合伯拉修斯式 列1-1,2-2間柏努力方程

        2gz???0.316l?u1?Re0.25?d?????2

        則??14.3 ?u2l22???eu20.316leud?2?Re0.25?d?2?ld? e?0.316?Re0.25?118.2m

        9

        4分

        2分

        2分 3分

        4分 17、右圖,有一直徑為Φ38×2.5mm,長為30m的水平直管段AB,在其中裝有孔徑為16.4mm的標準孔板流量計來測量流量,流量系數Co為0.63,流體流經孔板的永久壓降(局部損失)為6×104Pa,AB段摩擦系數λ取為0.022,試計算:(1)流體流經AB段的壓力差;(2)若泵的軸功率為800W,效率為62%,求AB管段消耗的功率為泵的有效功率的百分率,已知:操作條件下液體密度為870kg/m3,U管指示液為汞,其密度為13600kg/m3。 15分

        V??se???f?C2Rg0A0??0.63????16.4?10?3?22?0.6?9.81??13600?870?4870 ?1.75?10?3m3/su?Vf??2.05m/s?0.03324(1)由A、B兩點列柏努力方程

        P22ZAuAPBuBA??g?2g?he?ZB??g?2g?hfZA?ZB,uA?uB,he?0l?u22

        P??P3032.05A?PB??d2f0.022?33?10??870?2?6?104?9.66?104Pa(2)Ne?N軸??800?62%?496W AB段消耗的功率:N??msWe?V?pfu??1.75?10?3?9.66?104?169.05W 則

        N?N?169.05?100%?34.1% e496

        3分

        10

        3分

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        4分





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