化工原理-第一章-流体力学习资料(3)

2019-04-13 18:33

也即碱液能被抽吸入文丘里管内。

在B-B′与M-M′截面间列柏努利方程 zBg?12pB12puB??zMg?uM?M??Wf,B?M 2?22?2(l??le)BMuM12p简化 ?zMg?uM?M???22?2dBM2pBBM2M?解得 uM?? ?21??(l??l)?eBMdBM??2?(p?p)??zg?12由此可知,碱液的吸入量与文丘里喉管处压力pM、碱液槽的相对位置zM、碱液槽中的压力pB、吸入管的直径dBM、总管长(l??le)BM、碱液的密度ρ 讨论:

(1)流体能否流动或流向判断实质上是静力学问题,应根据位能与静压能总和的大小进行比较; (2)流体一旦流动,其能量转化关系服从柏努利方程,此时pM将发生变化,应按汇合管路重新计算; (3)利用水在文丘里喉管处的节流作用而形成低压可将其它流体抽吸并输送,此为喷射泵工作原理。

3.水从倾斜直管中流过,在截面A与B处接一空气压差计,其读数R=10mm,两测压点垂直距离a=0.3m,见附图。试求: (1)A、B两点的压差等于多少?

(2)管路水平放置而流量不变,压差计读数及两点的压差有何变化?

答:(1)3041.1kPa;(2)R不变,98.1 kPa。

4.有一液位恒定的高位槽通过管路向水池供水(见附图),高位槽内液面高度h1为1m,供水总高度h2为10m,输水管内径50mm,总长度100m(包括所有局部阻力的当量长度),??0.025。试求:

3(1) 供水量为多少m/h?

M等有关。

(2) 若此时在管垂直部分某处出现一直径为1mm的小孔,有人说因虹吸现象,在某一高度范围内不

会从小孔向外流水,而还有人则认为水将从小孔流出。试推导证明哪一种说法正确。

11

解:(1)取高位槽上液面为截面1,输水管出口外侧为截面2,在1-1’和2-2’间列柏努利方程,可

得:

p1u12p2u12??Z1g???Z2g??Wf1?2 ?2?2其中:p1?p2?0(表压),u1?u2?0 将阻力公式代入

?Wf1?2,整理得:

lu2h2g??

d2?hg2d?所以 u??2???l?供水量 V?0.5?10?9.807?2?0.05????0.025?100??0.5?1.98m/s

?d2u43.14?0.052?1.98??3.8877?10?3m3/s?14.0m3/h

4(2)仍取高位槽上液面为截面1,再取垂直管处任意一点为截面3,在1-1’和3-3’间列柏努利方程,可得:

p12p3u3u12??Z1g???Z3g??Wf1?3 ?2?2将阻力公式代入,整理得:

p3?p1?

222u3Z1?Z3?1u3u3?(Z1?Z3)g??(??0.5)

2d222u3?(Z1?Z3)(g?)?(1.5??)

dd222?u3p3?pa?=(Z1?Z3)(9.807?

0.025?1.9822?0.0512

)?1.982(1.5?0.025)

0.052 =(Z1?Z3)8.8269?1.9602

显然,此式为单调增函数,且在(Z1?Z3)?1m处时,

p3?pa??6.8667?0

所以在(Z1?Z3)?1~9m时(即垂直管段任意高度处),气压力,故不会出现虹吸现象,水将从小孔流出。

p3?pa??0,即p3?pa,表示管内静压高于大

5.如本题附图所示,用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定,

5 35

其上方压力为1.0133?10Pa。流体密度为800 kg/m。精馏塔进口处的塔内压力为1.21?10Pa,进料口高于储

3

罐内的液面8 m,输送管道直径为φ68 mm ?4 mm,进料量为20 m/h。料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg,求泵的有效功率。

解:在截面A-A?和截面B-B?之间列柏努利方程式,得

2u12p2u2??gZ1?We???gZ2??hf ?2?25p1?1.0133?10Pa;p2?1.21?105Pa;Z2?Z1?8.0m;p1u1?0;u2??hf?70Jkg

203600VV??ms?1.966msAπ23.142d??0.068?2?0.004?4422p?pu?u2121 We???g?Z2?Z1???hf ?2??1.21?1.0133??1051.9662?We????9.8?8.0?70?Jkg8002?? ??2.46?1.93?78.4?70?Jkg?175JkgNe?wsWe?203600?800?173W?768.9W 13


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