1、静思笃行 持中秉正 化学工程基础陶端健化学工程基础化学工程基础静思笃行 持中秉正 化学工程基础静思笃行 持中秉正 化学工程基础静思笃行 持中秉正 化学工程基础例题静思笃行 持中秉正 化学工程基础 静思笃行 持中秉正 化学工程基础例：已知浓硫酸的比重例：已知浓硫酸的比重d是是1.840，试求它的密度。，试求它的密度。解解 浓硫酸的密度：浓硫酸的密度：=1000d=10001.840=1840kg/m3静思笃行 持中秉正 化学工程基础 1atm = 1.0133105 N/m2 = 101.3 kPa = 10330 kgf/m2 = 10.33 mH20 = 760 mmHg 1at = 1 k
2、gf/cm2 = 10 mH20 = 735.5 mmHg = 98.1 kPa 静思笃行 持中秉正 化学工程基础例题：例题：在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶真空表读在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶真空表读数为数为80kPa80kPa，在天津操作时，若要求塔内维持相同的在天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表读数应为多少？已知兰州地区的绝对压强，真空表读数应为多少？已知兰州地区的平均大气压平均大气压85.3kPa85.3kPa，天津地区为天津地区为101.33kPa101.33kPa。解：维持操作的正常进行，应保持相同的绝压。解：维持操作的正常进行，应保持相同的绝压。 根据兰州地区的
3、压强条件，可求得操作时的根据兰州地区的压强条件，可求得操作时的 绝对压。绝对压。 绝压绝压= =大气压大气压 - - 真空度真空度 = 85300 - 80000 = 5300Pa= 85300 - 80000 = 5300Pa 真空度真空度= =大气压大气压 - - 绝压绝压 =101330 - 5300 = 96030Pa=101330 - 5300 = 96030Pa静思笃行 持中秉正 化学工程基础静思笃行 持中秉正 化学工程基础静思笃行 持中秉正 化学工程基础例例:P0 P1 P2P1= ? P2=? 2P0P1Ph1h静思笃行 持中秉正 化学工程基础例题例题:1.:1.判断下面各式是
4、否成立判断下面各式是否成立 PA=PA PB=PB PC=PC 2.2.细管液面高度细管液面高度 1 = 800kg/m3 2 =1000kg/m3 H1= 0.7m H2= 0.6m 油水水1HAA2HCCBB静思笃行 持中秉正 化学工程基础解解: :利用等压面原理求解利用等压面原理求解 1. PA=PA PB=PB 2. 2 g h+p0= 1 gH1+ 2 gH2+p0油水水AACC1H2HBB静思笃行 持中秉正 化学工程基础例题：用普通例题：用普通U型管压差计测量气体管路上两型管压差计测量气体管路上两点压差，指示液为水，读数点压差，指示液为水，读数R为为1.2cm，为扩为扩大读数大读数
5、 改为微差计，一指示液密度为改为微差计，一指示液密度为920kg/m3，另一指示液密度为另一指示液密度为850kg/m3，读数可放大读数可放大多少倍？多少倍？ 解解： （ 水- 气）gR =（ 1- 2）gR 21 水水RRmm171850920100012 新读数为原读数的新读数为原读数的171/1214.3倍倍静思笃行 持中秉正 化学工程基础例题：常温水在管道中流动，用双例题：常温水在管道中流动，用双U型管型管测两点压差，指示液为汞，其高度差为测两点压差，指示液为汞，其高度差为100mmHg，计算两处压力差。计算两处压力差。P1= P1 = P1 P2= P2Pa= P1+ 水 g xP1
6、= 汞 g R+ P2Pb = 水 g x + 水 g R + P2Pa- Pb= R g ( 汞 - 水 ) = 0.1 9.81 (13600 -1000) = 1.24 103 Pa22R 111bax静思笃行 持中秉正 化学工程基础例题：远距离测液位装置如下，例题：远距离测液位装置如下，U U型管指示液型管指示液为汞，高度差为汞，高度差100mm,100mm,料液密度为料液密度为1250kg/m1250kg/m3 3，求贮槽内料液深求贮槽内料液深。PA= PBPA= gh + P0PB= Hg g R+P0h = 13600 0.1 / 1250 ARhB静思笃行 持中秉正 化学工程基
7、础已知：抽真空装置的真空表读数为已知：抽真空装置的真空表读数为80kPa，求求气压管中水上升的高度。气压管中水上升的高度。P0= P + g RP为装置内的绝对压为装置内的绝对压gPPR 0mR15. 881. 910008000 P0 RP = P0 - 真空度真空度静思笃行 持中秉正 化学工程基础例例: :安装一根输水量为安装一根输水量为30m3/h的管道的管道, ,试选择试选择合适的管道。合适的管道。 查书中附录查书中附录20 (P323) (2)普通无缝钢管普通无缝钢管 外径外径 = 89mm 壁厚壁厚 = 4mm即即 894的管子的管子内径为内径为 d = 81mm = 0.081m
8、实际流速为实际流速为: uVdS 4 8 . 14/14. 33600/30 mmm77077. 0 解：选择管内水的经验流速解：选择管内水的经验流速u = 1.8m/ss/m62. 1)081. 0(785. 03600/30u2 静思笃行 持中秉正 化学工程基础samPcp 11静思笃行 持中秉正 化学工程基础例题例题: :内径内径25mm的水管的水管, ,水流速为水流速为1m/s, ,水温水温20, ,求求:1.:1.水的流动类型水的流动类型; ; 2. 2.当水的流动类型当水的流动类型为层流时的最大流速为层流时的最大流速?解：解：1. 20 =1cP = 998.2kg/m3 du R
9、e001. 02 .9981025. 0 25000 max2000duRe. 2smu/08. 0max 001. 02 .998025. 0max u2000 静思笃行 持中秉正 化学工程基础例题：如图，碱液例题：如图，碱液(d=1.1)，塔内压力为塔内压力为0.3atm（表）（表）管径管径 60 3.5, 送液量送液量25 T/h, 能量损失为能量损失为29.43 J/kg。求外界输送的能量求外界输送的能量。Z1=1.5m, Z2=16mP1 (表表) = 0 P2= 0.3atm = 0.3 101330 Pa u1= 0 u2=?VS = W/ =(25000 / 3600) / 1
10、100 = 0.0063 m3/su2 =Vs/A =0.0063/(0.7850.0532) = 0.86m/s1.5m16m静思笃行 持中秉正 化学工程基础Z1g + We = Z2g + P2/+ u22/2 + hf2211221222fPuPuZ gWeZ gh 200 J / kgWe = (Z2-Z1)g + P2/+u22/2+hf静思笃行 持中秉正 化学工程基础通风管道通风管道,直径自直径自300mm缩至缩至200mm,粗管、细管表压分粗管、细管表压分别为别为1200、800Pa，求空气的体积流量。求空气的体积流量。已知空气温度为已知空气温度为20 ，当地气压为，当地气压为1
11、01.33千帕。千帕。 解解: 本题是粗略估算本题是粗略估算,可按不可压缩流体计算。可按不可压缩流体计算。 hf = 0 W = 0 Z1=Z2 P1 =1200Pa P2 = 800Pa 3(1200 800)29 10101.328.31 (273 20)m=1.22 kg / m31221静思笃行 持中秉正 化学工程基础22. 1800222. 1120022221 uusmu/71.121 1214udV 22221110.3()()0.2duuudhmVh/32343 212.25uu由柏努利方程可得：由柏努利方程可得：静思笃行 持中秉正 化学工程基础例例:管内流体流速为管内流体流速
12、为0.5m/s,压头损失压头损失1.2m,求高位槽求高位槽的液面应比塔入口高出多少米的液面应比塔入口高出多少米?P1= P2 = 0 (表表)u1= 0 u2= 0.5 m/sZ1= Z Z2=0 1 Z 2 Z1= u22/ 2g + Hf = 0.52/ (29.81) +1.2 =1.21m已知条件：已知条件：由柏努利方程可得：由柏努利方程可得：静思笃行 持中秉正 化学工程基础 例：用孔板内径为例：用孔板内径为130mm的孔板流量计测气体流量的孔板流量计测气体流量, 气体温度气体温度400, 管内径管内径190mm, 密度为密度为6.82kg/m3, 粘度为粘度为23.75mPa.s,
13、压差压差58.86kPa, 求气体质量流量求气体质量流量解解（A0/A）=(d0/d)2=0.47 查（查（A0/A）=0.47线，线，Re为不变处的流量系数为不变处的流量系数 C0= 0.68 根据孔板流量计流量计算方程得根据孔板流量计流量计算方程得 质量流量质量流量G = V= = 8.1kg/s 验算：验算：u = G/(0.785D2) = 42 m/s Re = 2.3106 查查C0= 0.68 故故所设正确。所设正确。002 PC A静思笃行 持中秉正 化学工程基础流体在管内流动的总阻力损失计算流体在管内流动的总阻力损失计算 例题例题: 20度水由贮罐用泵送度水由贮罐用泵送入塔内
14、，水流量为入塔内，水流量为20m3/h，塔塔内压力为内压力为196.2 kpa（表压）表压），AB，BC，C D，管管长（包括当量长度，不包括长（包括当量长度，不包括突然扩大和缩小）分别为突然扩大和缩小）分别为40、20、50m, 管径分别为管径分别为573.5，108 4，573.5。(/d = 0.001）求：所需外加能量求：所需外加能量 A15m12B CD静思笃行 持中秉正 化学工程基础解：解：1. 求各段速度：求各段速度： 21785. 0dV 21 . 0785. 03600/20 BCu205. 0785. 03600/20 uAB= uCD= 2.83 m/s= 0.71 m/
15、s A12DCB静思笃行 持中秉正 化学工程基础2. 求能量损失：求能量损失：(1) 槽面至管口槽面至管口A能量损失能量损失 hf = 0.5 u2AB/2 (2) AB直管段直管段 =1cp L+ Le = 40Re = d u/= 1.42105查得查得= 0.021522,ABABfudLLeh = 68.9 J/kg A12DCB静思笃行 持中秉正 化学工程基础(3) B端扩大端扩大 h B =(1-AA/AB)2. u2AB/2 =1 J/kg(4) BC管段管段 Re = 71000 = 0.0235 (5) C点缩小点缩小 hC = 0.5(1-AD/AC)2. u2BC/2 2
16、,2BCf BCuLeLhd A12DCB静思笃行 持中秉正 化学工程基础(6) CD 管段管段 (7) D 点入口点入口 =1 h D =. u2CD/2(8) 总能量损失总能量损失 h总总= hfWe= 位能位能 + 静压能静压能 + 总能量损失总能量损失2,2CDf CDuLeLhd外加能量外加能量 A12DCB静思笃行 持中秉正 化学工程基础 用泵将地面贮槽中密度为用泵将地面贮槽中密度为1840 kgm-3 的液体以的液体以1.5 kg s-1流量送到贮罐中。如图所流量送到贮罐中。如图所示，地面贮槽内液面恒定，示，地面贮槽内液面恒定，贮罐高出地面贮槽液贮罐高出地面贮槽液面面10 m，地面贮槽和贮罐皆通大地面贮槽和贮罐皆通大气气。输送管道内径为输送管道内径为25 mm，流动过程的能量损失为流动过程的能量损失为52.0 Jkg-1，若泵的效率若泵的效率为为50，计算泵所需轴功率，计算泵所需轴功率。静思笃行 持中秉正 化学工程基础解：在附图中取两截面解：在附图中取两截面, 列柏努利方程：列柏努利方程： feHgpguzHgpguz22221211221341015. 8smqqmV12266.14/smdquV 据题意据题意: z1=0 z2=10m p1=p2 Hf = 52.0 Jkg-1 u1=0体积流量体积流量
