化工原理第一章05

1、工程實(shí)例：工程實(shí)例：開工開工35分鐘分鐘后就干鍋后就干鍋什么原因什么原因？問題：某塔底部接一問題：某塔底部接一形管，管長形管，管長LAB=3m，LAC=4.5m (以上管長均包括局部阻力的當(dāng)量長度以上管長均包括局部阻力的當(dāng)量長度)，管徑管徑d=20mm，直管摩擦系數(shù)，直管摩擦系數(shù)=0.02，形管出形管出口與口與B點(diǎn)的高度差點(diǎn)的高度差H=1.5m,塔內(nèi)壓強(qiáng)為大氣壓，塔內(nèi)壓強(qiáng)為大氣壓，塔上部流下的液體量塔上部流下的液體量qV=0.32L/s。試求：。試求：(1)當(dāng)連通管上的閥門開啟、當(dāng)連通管上的閥門開啟、 流動達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，流動達(dá)到穩(wěn)定時(shí)， 塔底液面高度塔底液面高度h為多少？為多少？(2)當(dāng)連通管上

2、的閥門關(guān)閉、當(dāng)連通管上的閥門關(guān)閉、 流動達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，流動達(dá)到穩(wěn)定時(shí)， 塔底液面高度塔底液面高度h為多少？為多少？ 答：答：1 1閥開時(shí)，由液面至閥開時(shí)，由液面至B B截面列方程截面列方程2 2閥關(guān)時(shí)，由液面至閥關(guān)時(shí)，由液面至C C截面列方程截面列方程 h=-1.209m smdquV/019. 102. 0785. 01032. 04232 gudlhAB2)1(2 mh212. 081. 92019. 1)102. 0302. 0(2 mgudlhAC291. 081. 92019. 1)102. 05 . 402. 0(2)1(5 . 122 6.2 6.2 簡單管路計(jì)算簡單管路計(jì)算層流狀

3、態(tài)下層流狀態(tài)下 為顯函數(shù)，可直接求解為顯函數(shù)，可直接求解湍流狀態(tài)下湍流狀態(tài)下 為隱函數(shù)，常要試差求解為隱函數(shù)，常要試差求解 ?？上仍O(shè)?？上仍O(shè)在阻力平方區(qū)，再根據(jù)計(jì)算所在阻力平方區(qū)，再根據(jù)計(jì)算所得得ReRe修正修正。Re64 )Re7 .182lg(274. 11 d6.2.1 6.2.1 串聯(lián)管路計(jì)算串聯(lián)管路計(jì)算方程特點(diǎn)：方程特點(diǎn)：hf總總=hf1+hf2+hf3 qV=qV1=qV2=qV3注意各段阻力計(jì)算的注意各段阻力計(jì)算的 u、l、d、的不同的不同6.2.2 6.2.2 復(fù)雜管路計(jì)算復(fù)雜管路計(jì)算 并聯(lián)管路計(jì)算并聯(lián)管路計(jì)算分流或合流時(shí)，有能量的損失和交換，有時(shí)分流或合流時(shí)，有能量的損失和交

4、換，有時(shí)00對于長管，三通處的阻力相對很小可忽略對于長管，三通處的阻力相對很小可忽略方程特點(diǎn)：方程特點(diǎn)： qV總總=qV1+qV2 注意注意hf不要重復(fù)計(jì)算不要重復(fù)計(jì)算21ffBAhh PP工程計(jì)算工程計(jì)算( (一一) ) 原有一長輸油管路原有一長輸油管路, 直徑直徑d1=1m, 流量為流量為qV1,現(xiàn)為了增加輸油量的現(xiàn)為了增加輸油量的50%, 在原來的長管旁并接在原來的長管旁并接一根直徑為一根直徑為d2的長管。已知油在原管道中為層流。的長管。已知油在原管道中為層流。求：求：d2=?解：解： hf 1=hf 2,qV2qV1,則則 d2d1, u2u1, Re2P P2P P3 有三個(gè)式子，有

5、三個(gè)式子， 2151211018vqdl PP管管2 2的流向看的流向看P P2 2與與P P0 0大小大小 , ,進(jìn)進(jìn)0 0點(diǎn)為正，出點(diǎn)為正，出0 0點(diǎn)為負(fù)點(diǎn)為負(fù) 310iViq05208)(PPPP iiiiiVildq iiViBq)(0PP 00iiiViBBqPPiiiBBPP0當(dāng)當(dāng)P P2 2= =P P3 3時(shí)，相當(dāng)于并聯(lián)管路時(shí)，相當(dāng)于并聯(lián)管路 練習(xí)：練習(xí)：在直徑相同的圓管中在直徑相同的圓管中, ,分別流著分別流著黏黏油和清水油和清水, , 若若Re數(shù)相同數(shù)相同, ,則：油速則：油速 水速水速；流體流過串聯(lián)管路流體流過串聯(lián)管路 dAdB, 則則ReA ReB；在直徑相同的兩水平圓

6、管內(nèi)在直徑相同的兩水平圓管內(nèi), ,分別流著常溫分別流著常溫 常壓下的空氣、水常壓下的空氣、水, ,流速相同流速相同, ,且均為湍流且均為湍流, , 則則Re氣氣 Re水水, 單位管長，單位管長，hf氣氣 hf水水, , 氣氣 水水)(lp )(lp 解：解： ， ， v油油v水水，u油油u水水解：解： ， d大，大，Re小小解：解： ，v空氣空氣v水水，Re空氣空氣Re水水, ，空氣空氣水水，hf空氣空氣hf水水 v dGvdudu Re水水水水油油油油vduvdu dqdGm 4Re vdu Re22udlhf 直管中直管中hf , 層流時(shí)層流時(shí), a= , b= ； 充分湍流時(shí)充分湍流時(shí),

7、 a= , b= ； 光滑管光滑管 , a= , b= .A、B為兩個(gè)相同的閥為兩個(gè)相同的閥, 原原A閥半開閥半開, B閥全開閥全開, 現(xiàn)現(xiàn)A閥全開閥全開, B閥半開閥半開, 則則qV , pC , pD , pE .baVdq25. 0Re3164. 0 解：層流解：層流 充分湍流充分湍流 光滑管光滑管 解：解： ， A+ B 不變不變 qV不變，不變，pC不變，不變，pE不變不變 ,B, pD4212832dlqdulhVf 4dqV522282dlqudlhVf 52dqVdudulhf25. 025. 025. 0225. 023164. 0 25. 175. 1du75. 475.

8、1dqV2)(2udlhBAf 2)(2udlhppBDfDaD 出口出口出口出口兩種不同液體，分別流經(jīng)相同的兩直管。已知：兩種不同液體，分別流經(jīng)相同的兩直管。已知：qm1=qm2, 1=22, 1=22, 則則Re1= Re2。若流動均。若流動均處于阻力平方區(qū)處于阻力平方區(qū), 單位管長的單位管長的hf 1= hf 2。圖示流程圖示流程, 各管各管d均相等均相等, 兩支管只考慮閥門阻兩支管只考慮閥門阻力力,已知已知1=5，2=25, 現(xiàn)開大閥門現(xiàn)開大閥門2使得兩管流速使得兩管流速u1=u2=2m/s。1. 阻力損失阻力損失(hfA0+hf0B) , (， ，不變，不變)2. 按按g10m/s2

9、估算估算2= 。 解：解： ，G1=G2, 1=22, u11= u22, 解：解： 不變不變 ，2 2=15=15 dG Re21Re21Re 2212121uuu 22221125. 02)5 . 0(2ffhudludlh BABffAhhPP 00guguE2)1(22)1(2222110 204220452 圖示并聯(lián)管路圖示并聯(lián)管路,已知已知 d2=2d1, l2=2l1, 兩管均兩管均為層流，則為層流，則qV1= qV2。圓管內(nèi)層流時(shí)，若管徑縮小一半，流量不變，圓管內(nèi)層流時(shí)，若管徑縮小一半，流量不變， 阻力損失是原來的阻力損失是原來的 倍。倍。 高度湍流時(shí)，若流量增加一倍，管徑不變

10、，高度湍流時(shí)，若流量增加一倍，管徑不變， 阻力損失是原來的阻力損失是原來的 倍。倍。解：層流解：層流 hf1=hf2, 解：層流解：層流 hf ，高度湍流高度湍流 hf ，4128dlqhVf 42224111dlqdlqVV 22424211218122)(VVVVqqqddllq 4dqVffffhhhddh162)(44 52dqVfffVVfhhhqqh42)(22 流動處于高度湍流區(qū)，測得流動處于高度湍流區(qū)，測得pA=40kPa(表表), pB=30kPa(表表), qV=0.01m3/s; 現(xiàn)將閥門開大現(xiàn)將閥門開大, pB=40kPa(表表), qV= , pA= 。 (按按g10m/s2估算估算)解：解：從從B點(diǎn)至液面點(diǎn)至液面C作機(jī)械能衡算作機(jī)械能衡算 ， ， ， 從從A至至B， ， ，pA=60kPa(表表)22VBCBqKgp 528