Thảo luận lại các câu hỏi số 24 và 25 vào buổi chiều năm 2012
Thread Content
24. Như hình vẽ: Khoảng cách giữa mặt chất lỏng trong tháp chưng cất và lối vào bộ làm nóng là H (m). Khoảng cách từ lối vào bộ làm nóng đến mặt chất lỏng là 3m. Mật độ của chất lỏng ở lối vào bộ làm nóng là ρL = 738 kg/m³; mật độ của chất lỏng trong bộ làm nóng và ống dẫn chất lỏng lên trên là ρ = 18,38 kg/m³. Khi H = 4m, tổng mức áp suất tĩnh mà bộ làm nóng và ống dẫn chất lỏng phải chịu sẽ bằng giá trị nào trong các giá trị dưới đây? A 50,7 B 0,72 C 29 D 1,26Giải: △P = ρLgH = 738 × 9,81 × 4 = 28959 Pa ≈ 29 KPa.
25. Theo đề bài câu 24, khi tổng lực cản của hệ thống là 40 kPa, thì độ chênh lệch chiều cao H (m) giữa mặt chất lỏng trong tháp chưng cất methanol và lối vào bình đun lại là bao nhiêu? A 5,74 B 0,22 C 0,55 D 8,43
Giải: ρLgH’ – ρg(H+3) = ∑hf = 40×10³. Từ đó suy ra H’ = 5,74 m.
Thắc mắc: Câu hỏi số 24 yêu cầu tính tổng mức chênh lệch áp suất tĩnh của bộ sôi và ống dẫn chất lỏng lên trên; vì vậy nên sử dụng công thức trong câu hỏi số 25. Còn đối với chiều cao lắp đặt bộ sôi trong câu hỏi số 25, thì nó được coi là lực đẩy cần thiết để vượt qua mọi lực cản trong hệ thống; do đó nên sử dụng phương pháp giải của câu hỏi số 24. Nhưng khi hoán đổi các giá trị lại thì không có kết quả nào cả. Xin mọi người hãy cùng thảo luận vấn đề này ；
Giả sử áp suất bên trong tháp là P0, còn áp suất tại lối vào bộ tái bay hơi là P1. Khi đó, tổng mức giảm áp suất tĩnh của bộ tái bay hơi và ống dẫn hơi lên sẽ là △P = P1 – P0. Giữa mặt phẳng 0-0 và mặt phẳng 1-1, ta áp dụng phương trình Bernoulli:
P0 + ρlgZ0 = P1 + ρlu²/2 + hf1.
Vì ρlu²/2 + ρghf1 ≈ 0, nên ΔP = P1 – P0 = ρgH = 738 × 9,81 × 4 = 28959 Pa ≈ 29 KPa.
Tương tự, giữa lối ra của ống dẫn chất lỏng lên trên và lối vào của bộ tái bay hơi, ta cũng áp dụng phương trình Bernoulli:
P2 + ρggZ2 + ρgu²/2 + hf2 = P1 + gρu²/2.
Với Z2 = H + 3·hf2 ≈ ∑hf, ta có P2 = P0. Do đó, ΔP = P1 – P0 = ρgH.
Thay các giá trị vào công thức, ta được:
ρLgH’ – ρg(H + 3) = ∑hf = 40000.
Từ đó, ta tính được H’ = 5,74 m
P0 + ρlgZ0 = P1 + ρlu²/2 + hf1.
Vì ρlu²/2 + ρghf1 ≈ 0, nên ΔP = P1 – P0 = ρgH = 738 × 9,81 × 4 = 28959 Pa ≈ 29 KPa.
Tương tự, giữa lối ra của ống dẫn chất lỏng lên trên và lối vào của bộ tái bay hơi, ta cũng áp dụng phương trình Bernoulli:
P2 + ρggZ2 + ρgu²/2 + hf2 = P1 + gρu²/2.
Với Z2 = H + 3·hf2 ≈ ∑hf, ta có P2 = P0. Do đó, ΔP = P1 – P0 = ρgH.
Thay các giá trị vào công thức, ta được:
ρLgH’ – ρg(H + 3) = ∑hf = 40000.
Từ đó, ta tính được H’ = 5,74 m