内容发布更新时间 : 2024/12/23 20:31:58星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
2u12pBuB??gzB????hf,AB gz1??2?2p1 pB = pM + ρgh = 7.848×10 + 1000×9.81×0.5 = 8.34×10 (Pa)
44
?hf,AC2u28.34?10412?gH???9.81?10???14.2(J/kg)
?210002pB列截面B—B和截面2—2之间的柏努利方程
22uBp2u2??gz2????hf,BC gzB??2?2pB
?hf,BC?pB?p2?8.34?104??83.4(J/kg)
1000or Σhf,BC = Σhf,AC - Σhf,AB = 97.6 – 14.2 = 83.4(J/kg) (6分) (2)阀门开大,流量加大,u2′= u′= 2 m/s
?h?f,AC?2?2u2u222?g?z1?z2???gH??9.81?10??96.1(J/kg)
222lABu?2????d2
?h?f,AB?hf,ABlABu2????d2
h??∵ λ不变 ∴
?hf,ABf,ABu?222???4
u1 Σhf,AB′= 4Σhf,AB = 4×14.2 =56.8(J/kg)
Σhf,BC′= Σhf,AC′- Σhf,AB′= 96.1 – 56.8 = 39.3(J/kg)
4?p?B???hf,BC?p2?1000?39.3?3.93?10(Pa) (表)
压力表读数 pM′= pB′- ρgh = 3.93×10 – 1000×9.81×0.5 = 3.44×10(Pa) (9分)
28. (10分)精馏塔塔顶列管式冷凝器壳方的冷凝液经AB管线流至塔顶,管路系统的部分参数如图所示。已知管路系
统的管径为φ22×2mm,管路总长为25m(包括所有局部阻力的当量长度)。操作条件下液体的密度为1000kg/m3,粘度为25cP。冷凝器壳方各处压强近似相等。求液体每小时的体积流量。摩擦系数可按下式计算:层流时,λ= 64/Re;湍流时,λ= 0.3164/Re0.25。 气体 冷凝器 430mm
A 气体 ρ= 13600kg/m 6m
25 344
冷水 B 精馏塔 450mm
ρ= 13600kg/m 解:列截面A和截面B之间的柏努利方程(以B截面为基准)
22uApBuBgzA???gzB????hf,AB
?2?23pA ZA = 6m ZB = 0 uA = uB = u
pA = R1(ρ0 –ρ气)g = 0.43×13600×9.81 = 5.737×10 Pa pB = R2(ρ0 –ρ气)g = 0.45×13600×9.81 = 6.004×10 Pa
44
设流动为层流:
?hf,AB32?lu32?25?10?3?25?2??u?61.73u 2d?0.018?1000?9.81?6?5.737?6.004?104?56.19?61.73u
1000
?hf,AB?gZA?u = 0.91m/s
pA?pB?
校核Re:Re?du???0.018?0.91?1000?655.2 < 2000 (层流)
25?10?33
V
11??d2u??3.14?0.0182?0.91?3600?0.833(m/h) 4429、(12分)
表面光滑的球形颗粒在静止连续介质中作重力自由沉降。球粒直径为dp,密度为ρp,介质的密度为ρ,粘度为μ。假定沉降在层流区(阻力系数ζ=24/Re),试推导自由沉降速度表达式(Stokes公式)。并计算该粒子在30℃与60℃水中沉降速度之比为多少?(30℃和60℃下水的粘度分别为0.8×10-3 Pa.S和0.47×10-3Pa.S。密度可视为不变。) 解:
对该球作力的分析:该球受三个力的作用,
即:重力 Fg=(π/6) dp3ρp g (向下) 浮力 Fb=(π/6) dp3ρg (向上) 阻力 Fd=(π/4) dp2ζ(U2/2)ρ (向上)
当 Fg―Fb―Fd=0时,对应的速度即为自由沉降速度,
322
(π/6) dp(ρp -ρ)g=(π/4) dpζ(Ut/2)ρ Ut?4gdp(?p??)3??24?dpUt? m/s
将?? 代入上式即可得到
26
Ut?2dpg??p???18? m/s
(1) 两速度比
Ut(30)/Ut(60)=μ(60)/μ(30)=0.47/0.8=0.588
30.(14分)有一板框过滤机,总过滤面积为10m2,在1.3大气压(表压)下进行过滤,2h后得滤液量为30m3,介质
阻力可忽略。
(1)为了缩短过滤时间,增加板框数目,使总过滤面积增大到15m2,滤液量仍为30m3。问此时过滤时间多少? (2)若把压力加大到2大气压(表压),过滤面积仍为15m2,2h后得滤液50m3,问此时过滤常数K为多少? 解:(1)由恒压过滤方程
V0 = KA0τ0 V1 = KA1τ1
2
2
2
2
?V0??V?1??A0??0?????A????1??1?222
?0?V0A1??3015??????????2.25 ???1?V1A0??3010??1??02.252
2
?0.889(h) (8分)
2
(2) V2 = KA2τ0
502K?2?2?5.55(m/h) (6分)
15?2A2?2V23
231、(18分):
用板框过滤机来过滤某悬浮液。已知过滤面积为10m2,操作压力0.2MPa(表压)。一个过滤周期内过滤15分钟后,共得滤液2.91m3(介质阻力不计,滤饼不可压缩)。用滤液量的10%(体积比)的洗水进行横穿洗涤。 试问:(1)若已知该过滤机的生产能力为4.8m3/h,计算洗涤及辅助时间。 (2)若过滤时间与滤液量均不变,而操作压力降至0.1MPa(表压),需增加多少过滤面积才能维持生产能力不变? (3)如改用转筒真空过滤机,若其在一个操作周期内共得滤液量0.2 m3,该过滤机的转速为多少方能维持生产能力不变?
1?dV?KA2?dV?解:(1) ??????d?4d?8V??W??EV = KAτ KA2
2
2?V2?
1V2VVW?dV???????d?8V?8??W??W
?W?Q?8VW8?0.1V???15?12(min) VVV ????W??D2
2
??W??D?V2.91??36.48(min) Q4.8/60τD = 36.48 – 15 – 12 = 9.48(min) (8分) (2) V = KAτ V = K′A′τ
2
2
27
KA = K′A′
22
A??AK??K0.2?1.4140.12
A′= 1.414A = 1.414×10 = 14.14(m)
ΔA = 14.14 – 10 = 4.14(m) (6分) (3) Q2
V?V?n TQ4.8/60n???0.4(rpm) (4分)
V0.2?32一板框过滤机过滤面积为2 m2,在1.5at(表压)下恒压过滤操作2h,得滤液36 m3,装卸时间为30分钟,滤液粘度为2cP,滤饼不可压缩。 试问:(1)此过滤机的最大生产能力是多少m3/h?
(2)若过滤2h后,又以5 m3水洗涤滤饼,洗涤时间及生产能力又为多少?(水的粘度为1cP)。
(3)若采用一台过滤面积相同,转速为0.5rpm的回转式真空过滤机代替板框过滤机,真空度为600mmHg,转筒浸没度为1/3,过滤机的生产能力可提高到多少m3/h?(上述全部计算均忽略介质阻力,大气压为1at) 解:(1) τ=τD时,生产能力最大。
V = KAτ
22
V2362?162 K?2?2A?2?2( m/h)
2
τ1 =τD = 0.5h V1?KA2?1?162?22?0.5?18( m)
3
3
Qmax?V118??18(m/h) (6分)
?1??D0.5?0.5??W???W?(2) ?W???2
2
?1?dV?KA2?dV?????W2 ?d???4?d???8V??W??E?2
V = KAτ KA?V2?
1V2VVW?dV???????8??W?d??W8V?
?W?8VW8?5???2?2.22(h) V36τW′ =τW / 2 = 1.11 (h) = 4000 (s)
Q?V???W??D?36?9.97(m/h) (6分)
2?1.11?0.53
(3) Q?AK??n
K??p?? K?p2
K??K?p?600?133.3?162/3600??0.0245(m/s) 4?p1.5?9.81?10 28