《化工单元操作》流动与输送习题课课件

化工单元操作,流体流动练习题,采用气提法除去污水中易挥发杂质，使其达到环保排放要求，工艺流程如图所示。有两台型号相同的泵，开一备一，泵的主要性能参数如下表所示。,H,m,q,v,m,3,/h,P,kw,%,NPSHr,m,1,34.5,10,1.87,50.6,1.3,2,30.8,20,2.6,64,2.8,3,24,30,3.07,63.5,4.3,试求：,设阀门半开，泵排出侧管路总长（包括局部阻力）,200,米，试求泵的工作点,?,泵吸入段的阻力及,（,l+le),?,真空表,P,3,的读数？,h3,h2,0,0,2,2,P3,1,P1,h1,已知：池内水温,20,，压力表,P,1,=2.698,10,5,Pa,（,g,），塔顶操作压力,1.96,10,4,Pa,（,g,），进料预热器的压降,1.96,10,2,Pa,（,g,），水在管路中的流动均属于阻力平方区，且摩擦系数,为,0.023,，吸入侧和排出侧的管径均为,852.5,，图中所示的相对高度分别为,h,1,=2 m,，,h,2,=22 m,，,h,3,=1m,。忽略泵的阻力损失。,阀门全开时，泵排出侧,（,l+le)=100,米，,试求泵的工作点,?,压力表的读数？因调解流量损失在阀门上的扬程,H,V,?,（预热器损失扬程按,H,e,=31.25u,2,/2g,）,安装高度适宜否？,阀门关闭时，压力表的读数？,因扩大生产能力，污水排放量增加,30%,，,该泵能否满足要求？如不能满足要求,可采取什么措施？阀门如何动作？压力表如何变化？,（以原工作点为准）,8,塔操作压力波动，,对泵操作有和影响？,试用图解说明，,应采取什么措,施稳定生产？,h2,0,0,1,2,2,P3,P1,h1,h3,h2,0,0,1,2,2,P3,P1,h1,h3,解：,(,1),首先确定流量,在,1-1,及,2-2,面列方程：,设阀门半开，泵排出侧管路总长（包括局部阻力）,200,米，试求泵的工作点,?,(2),确定扬程,He,m,q,V,m,3,/h,N,kw,%,NPSHr,1,34.5,10,1.87,50.6,1.3,2,30.8,20,2.6,64,2.8,3,24,30,3.07,63.5,4.3,构成泵的特性曲线方程为,：,He=k-Bq,V,2,数据拟合,：,H=35.9-0.013q,V,2,当,q,V,=19.9 m,3,/h,，,He=30. 75m,h2,0,0,1,2,2,P3,P1,h1,h3,解,: (1),泵吸入段阻力：,h,f0-1,在,1-1,及,0-0,面列方程,(,以,0-0,面为基准面,),：,2.,泵吸入段的阻力及,（,l+le),?,(2),（,l+le),h2,0,0,1,2,2,P3,P1,h1,h3,3 .,真空表,P,3,的读数？,解：,在,0-0,及,3-3,面列方程,(,以,0-0,面为基准面,),：,忽略泵的阻力,4,阀门全开时，泵排出侧,（,l+le)=100,米，,试求泵的工作点,?,压力表的读数？因调节流量损失在阀门上的扬程,H,V,?,（预热器损失扬程按,H,e,=31.25u,2,/2g,）,解,: (1),系统最大流量（阀门全开时）,在,0-0,及,2-2,面列方程：,h2,0,0,1,2,2,P3,P1,h1,h3,解方程组得：,q,Vmax,=21.82 m,3,/h,H,e,=29.71 m,(2),压力表读数,在,1-1,及,0-0,面列方程,(,(,以,0-0,面为基准面,),：,h2,0,0,1,2,2,P3,P1,h1,h3,得,: p,1,=252766.59Pa=2.49 kg/cm,2,(g),下降,也可定性分析,(3),调节流量损失在阀门上的扬程,Q,D,H,e,Q,H,eA,H,eD,Q,A,C,D,B,A,E,E,半开,全开,当半开时：,q,V,=19.9 m,3,/h,时,He=30.75 m,H,V,=H,D,-H,B,=30.75-28.75=2.0 m,在,q,V,=19.9 m,3,/h,，根据管路特性曲线：,L=28.75 m,5,安装高度适宜否？,为了安全起见，以最大流量考查安装高度。,q,Vmax,=21.82 m,3,/h,H=29.71 m,查表知：当,q,V,=20m,3,/h NPSHr=2.8 m,qV=30m,3,/h NPSHr=4.3m,插值得：,q,Vmax,=21.82m,3,/h,NPSHr=3.1m,当,t=20,，,P,s,=2.3410,3,Pa,He,m,q,V,m,3,/h,N,kw,%,NPSHr,1,34.5,10,1.87,50.6,1.3,2,30.8,20,2.6,64,2.8,3,24,30,3.07,63.5,4.3,取,S=1.0 m,h2,0,0,1,2,2,P3,P1,h1,h3,则泵的允许安装高度：,实际安装高度,z=1mq,Vmax,=21.82,m,3,/h,因此不能满足要求,（,2,）措施：采用并联操作,当,Q,并,=,25.87 m,3,/h,时，,He,并,=33.72 m,全开时，管路所需扬程：,L=24+0.012 25.87,2,=32.03 m,所需扬程：,LHe,并,;,故合用,H,e,并,H,e,A,B,d,b,C,Q,1,Q,并,并联操作的最大流量：,He,并,=35.9- 3.2510,-3,q,V,2,L=24+0.012 q,V,2,解得：,q,V,并,max,=27.93 m,3,/h,所需流量：,q,V,q,V,并,max,;,故合用,最大流量与生产流量的比值：,扩产前单泵：,q,V,max,/q,V,=21.82/19.9=1.1,扩产后并联：,q,V,max,/q,V,=27.93/25.87=1.08,当,q,V,=25.87,m,3,/h,时,; He,串,=54.40 m,所需扬程,LHe,串,;,故合用,（,2,）措施：采用串联操作,H,e,串,H,e,A,B,d,b,Q,串,c,c,V,(,z,+,p,/,g,）,0,H,e,串联操作的最大流量：,He,串,=71.8- 0.026,q,V,串,2,L=24+0.012 q,V,2,解得：,q,Vmax,=35.47 m,3,/h,所需流量,q,V,q,V,串,max,;,故合用,H,e,串,H,e,Q,串,V,H,e,A,B,C,D,E,最大流量与生产流量的比值：,扩产前单泵：,q,V,max,/q,V,=21.82/19.9=1.1,扩产后并联：,q,V,max,/q,V,=25.47/25.87=1.37,串联、并联选择（交点）,H,串,=71.8- 0.026,q,V,2,H,并,=35.9- 3.2510,-3,q,V,2,Q=35.03,m,3,/h; H=39.9 m,（,3,）阀门如何动作,当半开时，管路特性,：,由上式解得：,q,V,=24.42,m,3,/h,因此，当开度,1/2,时，流量达不到,25.87 m3/h,，故阀门开度应大于,1/2,。,从半开逐渐增大开度：,压力表读数下降，,H ; AB ,从全开逐渐减小开度：,压力表读数增加，,H ; CB,Q,D,H,e,Q,Q,max,B,A,C,半开,全开,Q,并联,单泵,A,阀门如何动作的说明,:,阀门开度的变化，只有确定某一状态流量的情况下，与,q,V,比较，才可推断阀门的动作方向。,Q,D,H,e,Q,Q,max,B,A,C,半开,全开,Q,并联,单泵,A,如果该点流量大于,q,V,时，阀门关小；如果该点流量小于,q,V,时， 阀门开大,当组合工作点为,A,时，单泵工作点为,A,。,q,V,并,2 q,V,单,气提塔压力波动的影响,:,压力波动必将导致流量的波动。,塔压增高，流量下降，,此时应开大阀门，,系统阻力下降。,AB,塔压下降，流量增高，,此时应关小阀门，,系统阻力增加。,AC,H,e,Q,B,A,C,塔压增高,塔压降低,用泵将水槽中水打到高位槽,B,、,C,。真空表读数,10925Pa,，各段管长（包括局部阻力的当量长度）及管尺寸如下：,泵的入口段：,1.5m,，（,1084mm,）,泵出口至分支点：,100m,，（,1084mm,）,分支点至,B,槽：,40m,，（,452.5mm,）,分支点至,C,槽：,60m,，（,573.5mm,）,设系统为稳定湍流，且各段摩擦系数,0.023,。,0,0,2,0,1m,1,1,10m,B,2,2,3,3,C,R2,R1,E,求：,（,1,）输送流体所需功？,（,2,）若在调节阀上接一压差计，侧得压差为,R,1,=50mmHg ,求调节阀的阻力系数？,（,3,）如果阀门关小，使系统流量减为原来的,0.9,倍，则孔板流量计的压差计的读数为原来的多少倍？（设系统为稳定的湍流，摩擦系数不变）。,基准一致，压力基准，位头基准。,通大气的面，压力为大气压。,P(g)=0,大截面的流速可忽略不计。,u=0,选取适当截面，与流向垂直，条件充分。,0,0,0,1m,1,1,10m,B,2,2,3,3,C,R2,R1,E,（,1,）输送流体所需功？,分支管路与并联管路,?,在,0,、,1,截面列方程,0,0,0,1m,1,1,10m,B,2,2,3,3,C,R2,R1,E,（,1,）输送流体所需功？,分支管路,0,0,0,1m,1,1,10m,B,2,2,3,3,C,R2,R1,E,（,1,）输送流体所需功？,在,0,、,2,截面列方程,（,2,）若在调节阀上接一压差计，侧得压差为,R,1,=50mmHg ,求调节阀的阻力系数？,在调节阀上、下截面列方程,0,0,0,1m,1,1,10m,B,2,2,3,3,C,R2,R1,E,5,4,（,3,）如果阀门关小，使系统流量减为原来的,0.9,倍，则孔板流量计的压差计的读数为原来的多少倍？（设系统为稳定的湍流，摩擦系数不变）。,0,0,0,1m,1,1,10m,B,2,2,3,3,C,R2,R1,E,5,4,由前面分析可知：压差计的压差只与阻力有关。,虹 吸 例 题,例：一虹吸管将水池中的水导出，阻力可忽略不计。,5,改变,C,点对流动的影响,试求：,1,管排出水的速度,2 C,点的压力,3 D,段管长对流速的影响,4 B,端伸长对流速的影响,1,1,u,2,2,p,A,A,B,h2=5m,B,h1=2m,D,C,3,3,虹 吸 例 题,1,）,B,点出口流速,u2=?,在,1-1,与,2-2,面列方程,u,2,=9.9m/s,2) C,点压力,P3=?,在,1-1,与,3-3,面列方程,C,点真空度：,68670Pa,，即,514.8mmHg,1,1,u,2,2,p,A,A,B,h2=5m,B,h1=2m,D,C,3,3,虹 吸 例 题,改变,C,点：,当,B,点不变时：,P,3min,是否可为零？,当,P,cmin,=P,s,（操作温度下）产生汽化，虹吸现象停止。,h,1,h,1max,h,1, P,3,1,1,u,2,2,p,A,A,B,h2=5m,B,h1=2m,D,C,3,3,虹 吸 例 题,3,）伸长,D,端,u2=?,u2,与,D,无关,4,） 改变,C,点,u2=?,当,B,点不变时：,h,2,不变, u,2,不变,?,h,1, P,3,P,3min,是否可为零？,1,1,u,2,2,p,A,A,B,h2=5m,B,h1=2m,D,C,3,3,虹 吸 例 题,6,） 当,B,点升高时：,h,2, u,2,; p3,h,2, 0,，则,u,2,0,1,1,u,2,2,p,A,A,B,h2=5m,B,h1=2m,D,C,3,3,5,）伸长,B,端：,h,2, u,2,; h,2, u,2,？,