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1、第1章流体流动重点复习题及答案学习目的与要求1、掌握密度、压强、绝压、表压、真空度的有关概念、有关表达式和计算。2、掌握流体静力学平衡方程式。3、掌握流体流动的基本概念流量和流速，掌握稳定流和不稳定流概念。4、掌握连续性方程式、柏努利方程式及有关应用、计算。5、掌握牛顿黏性定律及有关应用、计算。6、掌握雷诺实验原理、雷诺数概念及计算、流体三种流态判断。7、掌握流体流动阻力计算，掌握简单管路计算，了解复杂管路计算方法。8、了解测速管、流量计的工作原理，会利用公式进行简单计算。综合练习一、填空题1某设备的真空表读数为200 mmHg，则它的绝对压强为_mmHg。当地大气压强为101.33103Pa
2、.2在静止的同一种连续流体的内部，各截面上_与_之和为常数。3法定单位制中粘度的单位为_，cgs制中粘度的单位为_，它们之间的关系是_。4牛顿粘性定律表达式为_，它适用于_流体呈_流动时。5开口U管压差计是基于_原理的测压装置，它可以测量管流中_上的_或_。6流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是_形曲线，中心最大速度为平均速度的_倍。摩擦系数与_无关，只随_加大而_。 7流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数是_函数，若流动在阻力平方区，则摩擦系数是_函数，与_无关。 8流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为_。邻近管壁处存在_层，Re值越大，则该层厚度越_ 9实际流体在直管内流过时，各截
3、面上的总机械能_守恒，因实际流体流动时有_。 10测速管测得的是管道中_速度，孔板流量计测得的是_速度。可从_上直接读出被测流体的体积流量。答案： 1. 560 2. 位能 静压能3. 或4. 牛顿型 滞流 5. 流体静力学 任意截面 表压强 真空度6. 抛物线 2 管壁粗糙度 Re 减小 7. /d及Re /d Re 8. 零 滞流内 薄 9. 不 摩擦阻力 10. 局部 平均速度 转子流量计 二、选择题1. 在法定计量单位制中，粘度的单位为（ ） A. cP BP Cg/(cm.s) DPa.s2. 在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是( ) A.同一种流体内部 B连通着的两种流体
4、C同一种连续流体 D.同一水平面上，同一种连续的流体3. 牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体( ) A. 应作滞流流动 B. 应作湍流流动 C. 应作过渡流流动 D. 静止的4涡流粘度e是（ ）。 A. 流动情况的函数 B. 流体的物理性质 c湍流时流体的粘稠度 D. 内摩擦力大小的指标5. 在一水平变径管道上，细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连，当流体流过时压差计测量的是（ ）. A、B两截面间的总能量损失 B. A、B两截面间的动能差， C. A、B两截面间的局部阻力 D. A、B两截面间的压强差6. 直径为57mm3.5 mm的细管逐渐扩到108mm4mm的粗管，若流体在细管内的流
5、速为4 m/s，则在粗管内的流速为（ ）。 A. 2 m/s B. l m/s C. 0.5 m/s D. 0.25 m/s7气随直径不变的圆形管道内作等温定态流动各截面上的（ ）. A. 速度相等B. 体积流量相等 C. 速度逐渐减小D. 质量流速相等8. 流速在阻力平方区流动时的摩擦阻力（） A不变B. 随流速加大而加大 C与u.成比例D. 与u成比例9. 孔板流量计与测速管都是属于定节流面积的流量计，利用（）来反映流量的。 A. 变动的压强差B. 动能差C. 速度差D. 摩擦阻力10. 滞流和湍流的本质区别是（）。 A. 湍流的流速大于滞流的B. 湍流的Re值大于滞流的 C. 滞流无径向
6、脉动，湍流有径向脉动D. 湍流时边界层较薄答案：1.D 2.D 3.A 4.A 5.D 6.B 7.D 8.D 9.A 10. C 三、计算题1. 燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含CO28.5，O27.5，N276，H2O8（体积），试求此混合气体在温度500、压力101.3kPa时的密度。解：混合气体平均摩尔质量 混合密度 2用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，如附图所示。输送量为0.1m3/min，输送管路为383mm的无缝钢管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m3，问酸
7、蛋中应保持多大的压力？题2 附图解: 以酸蛋中液面为1-1面,管出口内侧为2-2面,且以1-1面为基准,在1-12-2间列柏努力方程: 简化: 其中: 代入: 3用泵将20水从水池送至高位槽，槽内水面高出池内液面30m。输送量为30 m3/h，此时管路的全部能量损失为40J/kg。设泵的效率为70，试求泵所需的功率。 解: 在水池1面与高位槽2面间列柏努力方程: 简化: 4如附图所示，用泵将贮槽中的某油品以40m3/h的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定，且相差20m，输送管内径为100mm，管子总长为45m（包括所有局部阻力的当量长度）。已知油品的密度为890kg/m3，粘度为0.487Pas
8、，试计算泵所需的有效功率。题4 附图解: 在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程: 简化: 而: 5如附图所示，密度为800 kg/m3、粘度为1.5 mPas 的液体，由敞口高位槽经1144mm的钢管流入一密闭容器中，其压力为0.16MPa（表压），两槽的液位恒定。液体在管内的流速为1.5m/s，管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度0.002，试计算两槽液面的垂直距离。题5 附图 解: 在高位槽1截面到容器2截面间列柏努力方程: 简化: 由 ,查得 管路中: 进口 90弯头 2个 半开闸阀 出口 “化工原理”第二章流体输送机械复习题（化0403、0404班；2006-11-11）一、填空题：
9、1.（3分）某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=19m水柱,输水量为0.0079m3/s,则泵的有效功率为_. *答案* 1472w2.（2分）离心泵的主要部件有如下三部分:_,_,_. *答案* 泵壳; 叶轮; 泵轴3.（2分）离心泵的主要参数有:_,_,_,_. *答案* 流量; 扬程; 功率; 效率4（3分） 离心泵的特性曲线有: _,_,_. *答案* 压头H流量Q曲线；功率N流量Q曲线； 效率流量Q曲线5（2分）离心泵的最大安装高度不会大于_. *答案* 10m6.（2分）离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：_,_. *答案* 泵特性曲线H-Q； 管路特性曲线H-Q
10、7（3分）调节泵流量的方法有：_,_,_. *答案* 改变阀门的开度； 改变泵的转速； 车削叶轮外径8.（3分）液体输送设备有：_,_,_,_,_. *答案* 离心泵; 往复泵; 齿轮泵; 螺杆泵; 旋涡泵9.（3分）气体输送设备有:_,_,_. *答案* 通风机; 鼓风机; 压缩机10.（3分）泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是_ *答案* 降低起动功率，保护电机，防止超负荷而受到损伤;同时也避免出口管线水力冲击。11.（3分）若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头，流量 ，效率，轴功率。 *答案* 减小 减小 下降 增大12.离心泵的流量调节阀安装在离心泵管路上，关小出口阀门后，真空表的
11、读数，压力表的读数_。 *答案* 出口 减小 增大13.（2分）流体输送设备按工作原理大致可分为四类即，。 *答案* 离心式 ， 往复式 ， 旋转式 ， 流体动力作用式14.（2分）离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生_现象。 *答案* 气蚀15.（2分） 离心泵的扬程含义是 *答案* 离心泵给单位重量的液体所提供的能量。 16.（2分） 离心泵叶轮按有无盖板可分为，_。 *答案* 敞式 半敞式 闭式（或开式，半开式，闭式）17.（2分）离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是时的流量和扬程。 *答案* 效率最高18.（3分） 用离心泵在两敞口容器间输液, 在同一管路中，若用离心泵输送1
12、200kg/m3 的某液体(该溶液的其它性质与水相同），与输送水相比，离心泵的流量,扬程,泵出口压力,轴功率。(变大,变小,不变,不确定) *答案* 不变 不变 变大 变大19.（5分）离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：Q0.05m3/s时H20m ；管路特性为Q0.05m3/s时，He18m，则在该流量下，消耗在调节阀门上的压头增值 Hm；有效功率Nkw。 *答案* 2; 0.981 20.（2分） 离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体。这种现象称为_现象。*答案* 气缚21.（2分）离心泵采用并联操作的目的是_，串联操作的目的是_。 *答案* 提高流量
13、； 提高扬程22.（2分）风机的风压是指_的气体通过风机而获得的能量。 *答案* 单位体积23.（2分） 离心通风机的性能曲线比离心泵的性能曲线多了一条_曲线。 *答案* 流量与静风压二、选择题：1.（2分）离心泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致超负荷工作，这是因为（ ） A. Q启动0， N启动0 ；B. Q启动 0，N启动0； C. Q启动0， N启动0 *答案* A2.（2分） 题号2073 第2章 知识点 100 难度 容易 离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( ) A. 气缚现象 B. 汽蚀现象 C. 汽化现象 D. 气浮现象 *答案* A.3.（2分）
14、题号2074 第2章 知识点 100 难度 容易 离心泵最常用的调节方法是 ( ) A. 改变吸入管路中阀门开度 B. 改变压出管路中阀门的开度 C. 安置回流支路，改变循环量的大小 D. 车削离心泵的叶轮*答案* B.4.（2分）离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后能量的值 ( ) A. 包括内能在内的总能量 B. 机械能 C. 压能 D. 位能（即实际的升扬高度） *答案* B.5.（2分）已知流体经过泵后，压力增大P N/m2，则单位重量流体压力能增加为( ) A. P B. P/ C. P/() D. P/(2) *答案* C.6.（2分）当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因
15、为( ) A. 气体的粘度太小 B. 气体的密度太小 C. 气体比液体更容易起漩涡 D. 气体破坏了液体的连续性 *答案* B.7.（2分）某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( ) A. 水温太高 B. 真空计坏了 C. 吸入管路堵塞 D. 排出管路堵塞 *答案* C.8.（2分） 题号2089 第2章 知识点 100 难度 较难 在某校离心泵特性曲线实验装置中泵的安装高度为1m，泵的入口处装一U形管压差计，则测得入口处的压力( ) A. 自始至终大于大气压力
16、 B. 随着流量的增大，经历大于大气压力,等于大气压力,小于大气压力三个阶段 C. 自始至终小于大气压力 D. 自始至终等于大气压力 *答案* B.9.（2分） 一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是( ) A. 忘了灌水 B. 吸入管路堵塞 C. 压出管路堵塞 D. 吸入管路漏气 *答案* D.10.（2分）离心泵的允许吸上真空度随泵的流量增大而（ ） A. 增大 B. 减少 C. 不变 *答案* B11.（2分）用离心泵将液体从低处送到高处的垂直距离，称为（ ） A. 扬程 B. 升扬高度 C. 吸
17、液高度 *答案* B12.（2分）流量调节，离心泵常用（ ），往复泵常用（ ） A. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀 *答案* A、 C13.（2分）输送气体的密度越大，则风机的风压（ ） A. 越高 B. 越低 C. 不变 *答案* A14.（2分）欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（ ）。输送大流量，低粘度的液体应采用（ ） A. 离心泵 B. 往复泵 C. 齿轮泵 *答案* C、 A15.（2分）用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（ ）。 A. 发生了气缚现象 B. 泵特性曲线变了 C. 管路特性曲线变了 *答案* C16.（2分）当离心泵输送的液
18、体的粘度增大时，则其（ ）A. 扬程减少，流量、效率、轴功率均增大； B. 扬程、流量、效率均降低，轴功率增大C. 扬程、效率增大，流量，轴功率减少； D. 扬 程、流量、效率均增大，轴功率减少 *答案* B17.（2分）离心泵的吸液高度与（ ）无关 A. 排出管路的阻力大小 ； B. 吸入管路的阻力大小 C. 当地大气压 D. 被输送液体的密度 *答案* A 三、问答题：1.（12分）何谓离心泵的“气缚”和“气蚀”现象，它们对泵的操作有何危害？应如何防止？ *答案* “气缚”：由于泵内存气，启动泵后吸不上液的现象，称“气缚”现象。“气缚”现象发生后，泵无液体排出，无噪音，振动。为防止“气缚”
19、现象发生，启动前应灌满液体。 “气蚀”：由于泵的吸上高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时，液体气化，气泡形成，破裂等过程中引起的剥蚀现象，称“气蚀”现象，“气蚀”发生时液体因冲击而产生噪音、振动、使流量减少，甚者无液体排出。为防止“气蚀”现象发生；泵的实际安装高度应不高于允许吸上高度。2.（10分）为什么离心泵可用出口阀来调节流量？往复泵可否采用同样方法调节流量？为什么？ *答案* 由离心泵的工作点知，改变泵出口阀的开度，使局部阻力改变，而管路特性曲线改变，流量随之改变，此法虽不经济，但对泵运转无其它影响；而往复泵属容积式泵，压头与流量基本无关，若关闭出口阀，则因泵内压力
20、急剧升高，造成泵体。管路和电机的损坏，故不宜用出口阀来调节流量。3.（6分） 离心泵的扬程和升扬高度有什么不同？ *答案* 离心泵的扬程是指泵给以单位重量液体的有效能量、 液体获得能量后，可将液体升扬到一定高度Z，而且还要用于静压头的增量P/g和动压头的增量u/2g及克服输送管路的损失压头，而升扬高度是指将液体从低处送到高处的垂直距离，可见，升扬高度仅为扬程的一部分，泵工作时，其扬程大于升扬高度。4.（8分）当离心泵启动后不吸液，其原因主要有哪些？ *答案* 不吸液的原因可能是：由于灌液不够 或底阀不严密而漏液，使泵内存有空气；由于底阀或吸入管路 堵塞；安装高度过高；电机接线不正确致使叶轮反转
21、等。5.（8分）按图写出离心泵开泵及停泵操作程序。 *答案* 开泵：关闭阀B一打开阀A一灌液一关闭阀A一启动键K一全开阀B一调节阀A至合适流量。 停泵：关闭阀A一关闭阀B（若长期停泵可不关，以便放完管路中的液体）一按停止电键K6.（18分）不同类型的离心泵，其Q-H曲线的形状不同，有的较平（如图A线），有的较陡（图中B线），问：（1）当用离心泵来输送含有泥浆的液体，其部分泥浆会在管道内沉积，在此种情况下，宜选哪一类型Q-H线的离心泵才能避免流量发生过大的波动？（2）若用出口阀调节流量，对于哪一种形状的Q一H线离心泵较 为理想？ *答案* （1）选用QH线较陡的泵（即图中的B线），设曲线I为原来
22、的管路特性曲线；曲线II为后来（阻力增大）的管路特性曲线，从图中可看出对A泵来说，工作点由M1变为M2对应的流量由Qm1到 Q m2；对B泵来说工作点由C1变到C2对应的流量由Qc1到 Qc2两泵流量变化（皆变小）的幅度B泵A泵即（Qm1- Q m2)4000; 水在管内流动呈湍流 以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程：Z112/2P1/HeZ222/2P2/+hfZ1=0 u1=0 p1=0(表压) Z2=18m u2=0; P2/g=2.59.81103/(10009.81)=25m hf =(l+le )/d(u2/2g) =0.024(100/0.1)22/(29.
23、81)=4.9m;He=18+25+4.9=47.9m Ne=HQg=47.910009.8156.5/3600=7.4kw4.（20分）如图所示，用离心泵将水从贮水池输送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面离贮水池的水面高度保持为10m，输送水量用孔板流量计测得。孔板安装在离高位槽水面0.8m处, 孔径为20mm，孔流系数为0.61。管路为573.5mm的钢管，直管长度和局部阻力当量长度之和(包括孔板局部阻力当量长度)为250m，其中贮水池至孔板前测压点A的直管长度和局部阻力当量长度之和为50m 。水的密度为1000kg/m3，水的粘度为1cp,摩擦系数近似为=0.3164/Re0.25。U形管
24、中指示液均为水银,其密度为13600kg/m3。当水的流量为6.86m3/h时，试确定：(1)水通过泵所获得的外加能量为多少? (2)在孔板前测压点A处安装的U形管压力计中指示液读数R1为多少? 孔板流量计的U形管中指示液读数R2为多少? *答案* u=Vs/(0.785d2)=6.86/(0.7850.0523600)=0.971m/sRe=0.050.9711000/(110-3)=48550=0.3164/Re0.25=0.1364/485500.25=0.0213取贮水池液面为1-1截面,高位槽液面为2-2截面,列柏努利方程式：Z1g+p1/+u12/2+We= Z2g+p2/+u22
25、/2+h(f 1 2) W=Z2g +h(f 1 2)= Z2g +(l+le )/d(u2/2)=109.81+0.0213(250/0.05)(0.9712/2) =98.1+50.2=148.3J/kg以A点为2-2截面, 在1-1与2-2截面间列柏努利方程式Z1g+p1/+u12/2+We= Z2g+p2/+u22/2+h(f 1 2) (p2-p1)/=(pA -pa )/= We - Z2g -(u2/2)-(l+le )/d(u2/2)=148.3-9.29.81-0.9712/2-0.0213(50/0.05)(0.9712/2)=148.3-90.252-0.4714-10.
26、04=47.53J/kg;pA -pa =47.53661000=47.53103N/m2R1=(pA -pa )/g(o -) =47.53103/9.81(13600-1000)=0.3846m=38.46cm根据Vs=CoAo2gR2 (o -)/; R2=(Vs/CoAo)/2g(o -)式中: Co=0.61, Ao=0.7850.022=3.1410-4m2;Vs=6.86/3600m3/s, R2=(6.86/3600)(1/(0.613.1410-4)1000/29.81(13600-1000)=0.4m =40cm5.（12分）欲用离心泵将20水以30m3/h的流量由水池打到
27、敝口高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m，泵的吸入口在水池液面上方2m处。泵的吸入管路全部阻力为1mH2O柱，压出管路全部阻力为3mH2O柱，泵的效率为0.6，求泵的轴功率。若已知泵的允许吸上真空高度为6m，问上述安装高度是否合适？（动压头可忽略）。水的密度可取1000kg/m3。 *答案* 如图取11，22截面，并以11截面为基准面，列柏努里方程得：HZh f( 1 2)181322mN轴QH/（102） (30/3600)221000/(1020.6)3kw Hg允Hs允u2/2hf吸615m2m Hg实Hg允 安装高度合适。6（15分）如附图所示，计划在蓄水池A的一侧安装一台离心泵
28、，将水输送至列管换热器B的壳程内作冷却用，要求水的流量为18m3/h，水自换热器出来后流进高位水槽C中，回收他用。已知：（1）蓄水池A水面标高3m，高位槽C处进水管末端标高23m；（2）输水管为603.5mm的钢管；（3）管路部份的压头损失hf19u2/（2）mH2O，换热器B壳程的压力损失P73.6u2/（2）kN.m-2；（式中，u为管内流体流速，m/s）水1000kg/m3 今库存有一台2B31型离心泵，其性能参数如下表所示，试核算选用此泵是否合适。 流 量扬程轴功率允许吸入真空度 m3/hmkwm10 34.51.878.72030.82.607.230243.075.7本题目有题图：
29、titu066.bmp *答案* 选择计算截面11，22面如题图所示；地平面为基准面。uVs/A18/3600/（(/4)(0.06-20.0035）22.27m/sZ1P1/u12/2He Z2P2/u22/2hf P1P2 ;u10He （23-3）(2.272/(29.81)192.272/(29.81)73.62.272/(29.81)1000/(10009.81) 27.2mH2O由2B31型离心泵特性曲线图查得：Q18m3/h, He 31.5m（27.2m）且62，而m a x 65;659058.5（62） 故此泵通用。7（15分）如图所示输水系统，管长、管径(均以m计) 和各
30、局部阻力的阻力系数均标于图中。直管部分的值均为0.03。求： (1）以流量Q m3/min和压头He (m)表示的管路特性曲线方程, (2）输水量为15m3/h时，要求泵提供的有效功率（以kw计） *答案* （）u1（d2/d1）2u20.64 u2;Qu2 (/4)d2601.884 u2或u20.531Q u10.34Q e 20 +(3+0.2+0.0320/0.25) u12/2g + (20.2+0.5+1+0.03260/0.2) u22/2g 20+0.286 u12+2.086 u22 20+0.0331Q+0.5882Q20 + 0.62Q（） Q15/600.25 m3/m
31、in He 20+0.620.2520.04m Ne QHe /600.2520.0410009.81/60 819 w 0.819kw7.（20分）欲用离心泵在两敞口容器间输液, 该水泵铭牌标有：流量 39.6m3/h，扬程15m，轴功率2.02kw,效率80%，配用2.8kw电机，转数1400r/min。 今欲在以下情况使用是否可以？如不可时采用什么措施才能满足要求（要用计算结果说明）（1）输送比重为1.8的溶液，流量为38m3/h，扬程15m, （2）输送比重为0.8的油类，流量为40m3/h，扬程30m, （3）输送比重为0.9的清液，流量为30m3/h，扬程15m *答案* （1）
32、电动机功率不够 N38/3600151800/(1020.8)3.5kW 换大电机 （2） 扬程不够 H/H （n/n）2; 15/30（1400/ ） 1980 增加1980转/分。检查功率： N/N （n/n）3 2.02/N （1400/1980）3 N 5.72 kw 换一电机功率为5.72Kw，1980转/分。（3）可以使用。通过关小出口阀调节至工作点。8.(8分)有一台离心泵，铭牌上标出允许吸上真空度Hs5m，用来输送20的清水，已知吸入管路的全部阻力损失为1.5mH2O,当地大气压为10mH2O，若略去泵入口处的动压头。试计算此泵的允许安装高度Hg为多少米？ *答案* Hg Hs u2/2hf 51.5 3.5m实际安装高度H实3.5-0.5=3.0m9（16分） 图示为n=960转/分的离心通风机的特性曲线。如用此风机向锅炉输送空气，已知管路特性曲线方程为H=5Q2(H的单位为mmH2O, Q的单位m3/s)问：（1）风机的送风量为多少m3/h?消耗的轴功率为
