石油化学工程原理课后习题答案

1-15 水在?38?1.5mm的水平钢管中流动,温度为20℃,管长100m,水的质量流量为

8.65?103kgh。求直管阻力损失为多少?分别以Jkg、mH2O和kNm2表示。

(管壁绝对粗糙度取?解:20℃水的物性:

?0.2mm)

??998.2kgm3,??1.005mPa?S

4VW4?8.65?103 u????2.5019ms

22?A??0.035?998.2?3600?d

Re?du???0.035?2.5019?998.24?8.697?10?4000 湍流

?31.005?10 由

?d?0.235?0.0057查图

1-28得:

??0.032

?u21002.50192?0.032???286.15 Jkg 则hf??d20.0352

1-16 有一热交换器,外壳内径为300mm,内装有60根直径为?25?2mm的光滑管组成的管束。空气以

Hf?hfg?29.169 mH2O

Pf??hf?2.856?105Pa?285.6kNm2

3000m3h的流量在管外平行流过,空气的平均温度为

30℃,换热器长

度为4m。试估算空气通过换热器时的压力降,以解:30℃空气的物性:

mmH2O和Nm2表示。

??1.165kgm3,??18.6?Pa?S

u?V30003600??20.21ms

?A??0.32??0.0252?6044?

de?4?4Re?deu??0.3?2?4?0.0252?60?0.02917m

??0.3???0.025?60?

?0.02917?20.21?1.1654?3.692?10?4000 湍流

?618.6?10 以光滑管形式来确定λ:

??0.3164?0.0228 0.25Re?u2420.212 则hf???0.0228???639.2 Jkg

de20.029172

Pf??hf?1.165?639.2?744.7 Nm2

Hf?Pf?g?744.7?0.0759 mH2O=75.91mmH2O

1000?9.81m3、粘度为

80cP的燃料油通过直径为?89?4.5mm的钢

1-17 用泵将密度为820kg管输送到油罐。管路的直径长度为520m,管路上有两个全开闸阀,6个90°标准弯头,油从油罐的侧面进入。当燃料油的流量为少?

6.5m3h时,整个管路的能量损失和压力降为多

4V4?6.5??0.3592ms 22?d??0.05?3600du?0.08?0.3592?820??294.55?2000 层流 Re??3?80?10解:

u?6464 ????0.2173

Re294.55 管件的阻力系数:入口??0.5,出口??1.0

全开闸阀?

?0.17,90°标准弯头??0.75

???0.5?1.0?0.17?2?0.75?6?6.34

22520???u??0.3592 hf?????????0.2173??6.34?=91.524 Jkg

0.082?d?2??

Pf??hf?820?91.524?7.505?104 Nm2

?0.15mm)向

1-18 如题图所示由高位槽通过管径?60?3.5mm的钢管(绝对粗糙度?用户供水。水的温度为20℃,流量为

9.53m3h。管

线的直管长度为35m,管路上有一个全开闸阀,2个90°标准弯头。试求整个输送管路的压力损失和压力降。 解:20℃水的物性:

??998.2kgm3 ??1.005mPa?S

4V4?9.53??1.2ms 22?d??0.053?3600du?0.053?1.2?998.24 Re???6.317?10?4000 湍流

?3?1.005?10u? 由

?d?0.1553?0.0283查图

1-28得

??0.027

管件的局部阻力系数:入口? 全开闸阀?

?0.5,出口??1.0

?0.17,90°标准弯头??0.75

???0.5?1.0?0.17?0.75?2?3.17

2235???u??1.2 hf?????????0.027??3.17?=15.12 Jkg

0.053?d?2??2

Pf??hf?998.2?15.12?1.51?104 Nm2

1-19 如题图所示为一输油管路。已知管路为

?89?4.5mm的钢管,A、B间的直管长度为

820kgm3和121cP。在

分别为15kgf40m,

其间有6个90°标准弯头,油的密度和粘度分别为

A和B点的压力表读数

cm2和14.6kgfcm2。其他数据

如附图所示。试计算管路中油的流量。 解:在

22uApAuBpA、B截面间列柏努利方程:ZAg???ZBg??B??hf2?2?

式中:

pA?15kgfcm2?1.471?106Pa,ZA?0.5m

pB?14.6kgfcm2?1.432?106Pa,ZB?1.5m,uA?uB?u

2p?pB???u? hf????????A??ZA?ZB?g??d?21.471?10?1.432?10 =??0.5?1.5?9.81?38.03Jkg820 对于钢管取?66

?0.2mm,则? 先假设在阻力平方区,由图

?0.0025801-28查得??0.025

d?0.22???u 则可计算得:???????38.97

?d?2240??u ?0.25??6?0.75??38.97

0.08??2 校验:

u?2.14ms

du?Re???0.08?2.14?820?1160?2000 层流

?3121?102???u代入公式:???????38.97

?d?26464?? 按层流计算,将??Redu??64???u2 ??d2u??????2?38.97

??

64?121?10?3?40uu2??6?0.75??38.03

2220.08?820 整理得:

2.25u2?29.512u?38.03?0 u?1.182ms

du? 得:

0.08?1.182?820??641?2000 层流,假设成立 Re??3?121?10 即管路中油的流量: V

1-20 用泵将20℃的液体苯从贮槽输送到反应器,经过排管,直管长度为42m,管路上有

?uA?1.182??0.082?5.941?10?3m3S?21.39m3h

4?

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