题目
料液自高位槽流入精馏塔,如附图所示。塔内压强为1.96×104Pa(表压),输送管道为φ36mm×2mm无缝钢管,管长8m。管路中装有90°标准弯头两个,180°回弯头一个,球心阀(全开)一个。为使料液以3m3/h的流量流入塔中,问高位槽应安置多高?(即位差z应为多少米)。料液在操作温度下的物性:密度ρ=861kg/m3;黏度μ=0.643×10-3Pa·s。p1-|||-1-|||-Z-|||-2-|||-p-|||-2
料液自高位槽流入精馏塔,如附图所示。塔内压强为1.96×104Pa(表压),输送管道为φ36mm×2mm无缝钢管,管长8m。管路中装有90°标准弯头两个,180°回弯头一个,球心阀(全开)一个。为使料液以3m3/h的流量流入塔中,问高位槽应安置多高?(即位差z应为多少米)。料液在操作温度下的物性:密度ρ=861kg/m3;黏度μ=0.643×10-3Pa·s。
题目解答
答案
以管出口处管道中心的水平面作为基准面。以高位槽液面为1—1'截面,以管道出口内侧截面为2—2'截面,列柏努力方程:
由Re—λ关系图查得λ=0.039
局部阻力系数由表查得
进口突然缩小(入管口) ζ=0.5
90°标准弯头 ζ=0.75
180°回弯头 ζ=1.5
球心阀(全开) ζ=6.4
解析
步骤 1:确定基准面和截面
以管出口处管道中心的水平面作为基准面。以高位槽液面为1—1'截面,以管道出口内侧截面为2—2'截面,列柏努力方程。
步骤 2:列出柏努力方程
$s{z}_{1}+\dfrac {{p}_{1}}{p}+\dfrac {{{u}_{1}}^{2}}{2}=s{z}_{2}+\dfrac {{p}_{2}}{p}+\dfrac {{{u}_{2}}^{2}}{2}+\sum _{i}$ $II{H}_{2}$
步骤 3:确定各参数值
${Z}_{1}=Z\quad {Z}_{2}=0\quad {p}_{1}=0$ (表压) ${u}_{1}\approx 0\quad {p}_{2}=1.96\times {10}^{4}Pa$
步骤 4:计算阻力损失
阻力损失 ${S}_{{h}_{1}}=(\lambda \dfrac {1}{d}+\xi )\dfrac {{u}^{2}}{2}$
取管壁绝对粗糙度 $s=0.3mm$
则: $\dfrac {\varepsilon }{d}=\dfrac {0.3}{32}=0.00938$
$Re=\dfrac {dup}{u}=\dfrac {0.032\times 1.04\times 861}{0.643\times {10}^{-3}}=4.46\times {10}^{4}$ (湍流)
由Re—λ关系图查得λ=0.039
局部阻力系数由表查得
进口突然缩小(入管口) ζ=0.5
90°标准弯头 ζ=0.75
180°回弯头 ζ=1.5
球心阀(全开) ζ=6.4
步骤 5:计算总阻力损失
${I}_{II}=(0.039\times \dfrac {8}{0.032}+0.5+2\times 0.75+1.5+0.4)\times \dfrac {{(1.04)}^{2}}{2}$ =10.6J/kg
步骤 6:计算位差z
将各参数值代入柏努力方程,解得高位槽应安置的高度z。
以管出口处管道中心的水平面作为基准面。以高位槽液面为1—1'截面,以管道出口内侧截面为2—2'截面,列柏努力方程。
步骤 2:列出柏努力方程
$s{z}_{1}+\dfrac {{p}_{1}}{p}+\dfrac {{{u}_{1}}^{2}}{2}=s{z}_{2}+\dfrac {{p}_{2}}{p}+\dfrac {{{u}_{2}}^{2}}{2}+\sum _{i}$ $II{H}_{2}$
步骤 3:确定各参数值
${Z}_{1}=Z\quad {Z}_{2}=0\quad {p}_{1}=0$ (表压) ${u}_{1}\approx 0\quad {p}_{2}=1.96\times {10}^{4}Pa$
步骤 4:计算阻力损失
阻力损失 ${S}_{{h}_{1}}=(\lambda \dfrac {1}{d}+\xi )\dfrac {{u}^{2}}{2}$
取管壁绝对粗糙度 $s=0.3mm$
则: $\dfrac {\varepsilon }{d}=\dfrac {0.3}{32}=0.00938$
$Re=\dfrac {dup}{u}=\dfrac {0.032\times 1.04\times 861}{0.643\times {10}^{-3}}=4.46\times {10}^{4}$ (湍流)
由Re—λ关系图查得λ=0.039
局部阻力系数由表查得
进口突然缩小(入管口) ζ=0.5
90°标准弯头 ζ=0.75
180°回弯头 ζ=1.5
球心阀(全开) ζ=6.4
步骤 5:计算总阻力损失
${I}_{II}=(0.039\times \dfrac {8}{0.032}+0.5+2\times 0.75+1.5+0.4)\times \dfrac {{(1.04)}^{2}}{2}$ =10.6J/kg
步骤 6:计算位差z
将各参数值代入柏努力方程,解得高位槽应安置的高度z。