题目
[例 1-13 】料液自高位槽流入精馏塔,如附图所示。塔内压强-|||-为 https:/img.cdnjtzy.com/zyb_eb6c35d1d5c1261ade2e229989c5b354.jpg.96times (10)^4Pa (表压),输送管道为 circled (6)36mmtimes 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 (m)^3/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 rho =-|||-/(m)^3; 黏度 =0.643times (10)^-3Pacdot (S)_(1)-|||-P1-|||-1 I`-|||-Z-|||-2`-|||-+H2P2-|||-2-|||-,-|||-例 1-13 附图
题目解答
答案
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: $8{z}_{1}+\dfrac {{p}_{1}}{p}+\dfrac {{{u}_{1}}^{2}}{2}=8{z}_{2}+\dfrac {{p}_{2}}{p}+\dfrac {{{u}_{2}}^{2}}{2}+\sum _{k}^{2}$ 式中 ${z}_{1}=z\quad {z}_{2}=0\quad {p}_{1}=0$ (表压) u1≈0 P2=1.96×10^4Pa .${u}_{2}=\dfrac {qv}{\dfrac {\pi }{4}{d}^{2}}=\dfrac {\dfrac {3}{3600}}{0.785\times {(0.032)}^{2}}=1.04(m/s)$ .
步骤 2：计算总阻力损失
计算总阻力损失 $\sum _{i=}^{{h}_{i}}=(\lambda \dfrac {l}{d}+\sum s)\dfrac {{u}^{2}}{2}$ 取管壁绝对粗糙度 $\varepsilon =0.3mm$ ,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-\lambda $ 关系图查得 $\lambda =0.039$ 局部阻力系数由表查得 进口突然缩小(入管口) $s=0.5$ 90°标准弯头 $s=0.75$ 180°回弯头 $5=1.5$ 球心阀(全开) $S=6.4$ 故 .$2{h}_{1}=(0.0099\times \dfrac {8}{0.022}+0.5+2\times 0.75+1.5+0.4)\times \dfrac {{(1.024)}^{2}}{2}=10.6({m}_{UND})$
步骤 3：计算位差
所求位差 $z$ 可以通过柏努力方程求得。 $8{z}_{1}+\dfrac {{p}_{1}}{p}+\dfrac {{{u}_{1}}^{2}}{2}=8{z}_{2}+\dfrac {{p}_{2}}{p}+\dfrac {{{u}_{2}}^{2}}{2}+\sum _{k}^{2}$ 代入已知条件，得到 $z$ 的值。
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: $8{z}_{1}+\dfrac {{p}_{1}}{p}+\dfrac {{{u}_{1}}^{2}}{2}=8{z}_{2}+\dfrac {{p}_{2}}{p}+\dfrac {{{u}_{2}}^{2}}{2}+\sum _{k}^{2}$ 式中 ${z}_{1}=z\quad {z}_{2}=0\quad {p}_{1}=0$ (表压) u1≈0 P2=1.96×10^4Pa .${u}_{2}=\dfrac {qv}{\dfrac {\pi }{4}{d}^{2}}=\dfrac {\dfrac {3}{3600}}{0.785\times {(0.032)}^{2}}=1.04(m/s)$ .
步骤 2：计算总阻力损失
计算总阻力损失 $\sum _{i=}^{{h}_{i}}=(\lambda \dfrac {l}{d}+\sum s)\dfrac {{u}^{2}}{2}$ 取管壁绝对粗糙度 $\varepsilon =0.3mm$ ,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-\lambda $ 关系图查得 $\lambda =0.039$ 局部阻力系数由表查得 进口突然缩小(入管口) $s=0.5$ 90°标准弯头 $s=0.75$ 180°回弯头 $5=1.5$ 球心阀(全开) $S=6.4$ 故 .$2{h}_{1}=(0.0099\times \dfrac {8}{0.022}+0.5+2\times 0.75+1.5+0.4)\times \dfrac {{(1.024)}^{2}}{2}=10.6({m}_{UND})$
步骤 3：计算位差
所求位差 $z$ 可以通过柏努力方程求得。 $8{z}_{1}+\dfrac {{p}_{1}}{p}+\dfrac {{{u}_{1}}^{2}}{2}=8{z}_{2}+\dfrac {{p}_{2}}{p}+\dfrac {{{u}_{2}}^{2}}{2}+\sum _{k}^{2}$ 代入已知条件，得到 $z$ 的值。