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1 第一章第一章 流体流动流体流动 一 名词解释 每小题一 名词解释 每小题 2 分 分 31 法定计量单位 由国家以命令形式规定允许使用的计量单位 法定计量单位 由国家以命令形式规定允许使用的计量单位 62 稳定流动 流动系统中各截面上的流速 压强 密度等各有关物理量仅随位置变化不 稳定流动 流动系统中各截面上的流速 压强 密度等各有关物理量仅随位置变化不 随时间变化 随时间变化 63 不稳定流动 流动系统中各截面上的流速 密度 压强等随位置及时间而变 不稳定流动 流动系统中各截面上的流速 密度 压强等随位置及时间而变 64 流动边界层 流体流过壁面时 如果流体润湿壁面 则必然形成速度梯度很大的流体 流动边界层 流体流过壁面时 如果流体润湿壁面 则必然形成速度梯度很大的流体 层叫流动边界层 层叫流动边界层 35 边界层分离 流体在一定条件下脱离壁面的现象叫边界层的分离 边界层分离 流体在一定条件下脱离壁面的现象叫边界层的分离 66 速度梯度 速度梯度 速度梯度 即在与流动方向垂直的速度梯度 即在与流动方向垂直的方向上流体速度的变化率 方向上流体速度的变化率 du dy y 37 牛顿黏性定律 牛顿黏性定律 dy du 68 当量长度 当量长度 把流体流过某一管件或阀门的局部阻力折算成相当于流过一段与它直径 把流体流过某一管件或阀门的局部阻力折算成相当于流过一段与它直径 e l 相同 长度为相同 长度为的直管阻力 所折算的直管长度称为该管件或阀门的当量长度 的直管阻力 所折算的直管长度称为该管件或阀门的当量长度 e l 69 因次分析法 用维数不多的无因次数群代替较多的变量 对一个复杂的物理现象可简 因次分析法 用维数不多的无因次数群代替较多的变量 对一个复杂的物理现象可简 化实验工作 该方法称为因次分析法 化实验工作 该方法称为因次分析法 310 相对粗糙度 相对粗糙度 d 相对粗糙度 相对粗糙度 611 黏性 运动流体内部产生的阻碍流体向前运动的特性 黏性 运动流体内部产生的阻碍流体向前运动的特性 612 黏度 黏度 比例系数 流体的黏性愈大 其值愈大 所以称为粘滞比例系数 流体的黏性愈大 其值愈大 所以称为粘滞 S y u F 系数或动力 黏度 简称黏度 系数或动力 黏度 简称黏度 312 点速度 流通截面上某一点的速度 可直接测量 点速度 流通截面上某一点的速度 可直接测量 m S 313 绝压 绝压 以绝对零压作起点计算的压强 称为绝对压强 以绝对零压作起点计算的压强 称为绝对压强 314 表压 表压 表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值 称为表压强 表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值 称为表压强 315 真空度 真空度 真空度等于大气压强减去绝对压强 真空度等于大气压强减去绝对压强 二 单选择题 每小题二 单选择题 每小题 2 分 分 1 B 2B D C A 3A 4 D 5A 6C 7 B 8C 9 D 10B 11 B G 12 C 13 C 14 B B 15 E A 16 B 17 B 18 C 19 A 20 C 21 B 22 C 23 A 24 A 25 A 26 C 27 B 28 A 29 D 30 A 31 B 32 A 33 B 2 三 填空题 每小题三 填空题 每小题 2 分 分 1 e d 2 du dy 牛顿 牛顿 3 动静压头之和 静压头动静压头之和 静压头 4 位置 时间位置 时间 5 连续 垂直连续 垂直 流动方向或流体流线平行流动方向或流体流线平行 6 2 1 4 7 滞流边界层厚度 湍流边界层厚度 滞流内层 滞流边界层厚度 湍流边界层厚度 滞流内层 主流区流速主流区流速 8 MT 2L 1 MT 3L2 9 增大 降低增大 降低 10 u1A1 1 u2A2 2 常数 常数 u1d12 u2d22 常数常数 12 1m s 20Pa 13 大 大 2 84 m3 h 14 2 1 12 2 u Rg 15 Pa1 0 Pa2 100mmH2O Pb1 300mmH2O Pb3 340mmH2O 16 Pa s 或或 N s m2 m2 s 17 1 6m 0 4m 18 1 16 19 hf uP gz uP gz 22 2 22 2 2 11 1 20 hf u PgZ u PgZ 22 2 2 22 2 1 112 2 u gR i 21 0 5 0 8 22 2 8m s 连续性 连续性 23 下降无黏性下降无黏性 25 10 126 相等 流量之和相等 流量之和 27 大 大 0 295 2 95 28 增加 不变增加 不变 29 230 绝对压强绝对压强 四 问答题四 问答题 每小题 每小题 2 分 分 31 如何判断一流体的流动类型 如何判断一流体的流动类型 答 答 Re 2000 的流动称为层流流动 的流动称为层流流动 Re 4000 的流动称为湍流流动 的流动称为湍流流动 32 层流与湍流是如何定义的 层流与湍流是如何定义的 答 答 Re 2000 的流动称为层流流动 的流动称为层流流动 Re 4000 的流动称为湍流流动 的流动称为湍流流动 63 简述层流与湍流的区别 简述层流与湍流的区别 答 流体在管内作层流流动时 其质点沿管轴作有规则的平行运动 各质点互不碰撞 答 流体在管内作层流流动时 其质点沿管轴作有规则的平行运动 各质点互不碰撞 互不混合 流体在管内作湍流流动时 其质点作不规则的杂乱运动 并相互碰撞 产生大互不混合 流体在管内作湍流流动时 其质点作不规则的杂乱运动 并相互碰撞 产生大 大小小的漩涡 大小小的漩涡 64 什么是 什么是 当量直径当量直径 答 对非圆形截面的通道 可以找到一个与圆形管直径相当的答 对非圆形截面的通道 可以找到一个与圆形管直径相当的 直径直径 来代替 此直径来代替 此直径 即称为即称为 当量直径当量直径 35 当量直径是如何计算的 当量直径是如何计算的 答 当量直径等于四倍的流通横截面积除以润湿周边长 答 当量直径等于四倍的流通横截面积除以润湿周边长 36 某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过 各管绝对粗糙度 管径均相同 某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过 各管绝对粗糙度 管径均相同 上游截面上游截面 1 1 的压强 流速也相等 问 在三种情况中 下游截面的压强 流速也相等 问 在三种情况中 下游截面 2 2 的流速是否相等 的流速是否相等 答 三种情况中 下游截面答 三种情况中 下游截面 2 2 的流速相等 的流速相等 3 67 某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过 各管绝对粗糙度 管径均相同 某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过 各管绝对粗糙度 管径均相同 上游截面上游截面 1 1 的压强 流速也相等 问 在三种情况中 下游截面的压强 流速也相等 问 在三种情况中 下游截面 2 2 的压强是否相等 的压强是否相等 如果不等 指出哪一种情况的数值最大 哪一种情况的数值最小 其理由何在 如果不等 指出哪一种情况的数值最大 哪一种情况的数值最小 其理由何在 答 三种情况中 下游截面答 三种情况中 下游截面 2 2 的压强不相等 其中 的压强不相等 其中 a 的压强最大 的压强最大 c 的压强 的压强 最小 这是因为 最小 这是因为 c 管上不仅有一个阀门消耗能量 且管子末端垂直上升一段 又使得静 管上不仅有一个阀门消耗能量 且管子末端垂直上升一段 又使得静 压强降低 压强降低 68 活塞在汽缸中以 活塞在汽缸中以 0 2m s 速度移动 见附图 活塞与汽缸之间的油膜厚度为速度移动 见附图 活塞与汽缸之间的油膜厚度为 0 1mm 求 求 油膜的速度梯度是多少 油膜的速度梯度是多少 答 答 2000 101 0 2 0 3 y u dy du 6 漆刷以 漆刷以 0 8m s 速度在平板表面移动 漆膜厚度为速度在平板表面移动 漆膜厚度为 0 2mm 见附图 见附图 问漆膜中形成的速问漆膜中形成的速 度梯度为多少 度梯度为多少 答 答 9 4000 102 0 8 0 3 u dy du 910 如图 有一敞口高位槽 由管线与密闭的低位水槽相连接 在什么条件下 水由高位 如图 有一敞口高位槽 由管线与密闭的低位水槽相连接 在什么条件下 水由高位 槽向低位槽流动 为什么 槽向低位槽流动 为什么 4 答 答 时 水向低位槽流动 时 水向低位槽流动 2 P zg Pa 3 五 判断题五 判断题 每小题 每小题 1 分 分 1 已知搅拌器功率 已知搅拌器功率 P 是搅拌桨直径是搅拌桨直径 D 转速 转速 N 流体密度 流体密度 及黏度及黏度 的函数 即的函数 即 利用因次分析法处理 最终所得准数关系式中共有利用因次分析法处理 最终所得准数关系式中共有 3 个准数 个准数 NDP 2 某物体的质量为 某物体的质量为 1000kg 则其重量为 则其重量为 9810N 3 一敞口容器 底部有一出水管 如图示 一敞口容器 底部有一出水管 如图示 容器内水面保持恒定 管内水流动的速度头 容器内水面保持恒定 管内水流动的速度头 为为 0 5m 水柱 水由容器流入管内 则水柱 水由容器流入管内 则 2 点的表压点的表压 p2 0 75m 水柱 水柱 4 层流与湍流的本质区别是湍流流速 层流与湍流的本质区别是湍流流速 层流流速 层流流速 5 一个工程大气压等于 一个工程大气压等于 1 013 105 Pa 6 孔板流量计的孔流系数 孔板流量计的孔流系数 Co 当 当 Re 数增大时 其值数增大时 其值 先减小 当先减小 当 Re 数增大到一定值时 数增大到一定值时 Co 保持为某定值保持为某定值 7 流体在圆形管道中作层流流动 如果只将流速增 流体在圆形管道中作层流流动 如果只将流速增 加一倍 则阻力损失为原来加一倍 则阻力损失为原来 的的 2 倍 倍 8 流体在一段圆形水平直管中流动 测得平均流速为 流体在一段圆形水平直管中流动 测得平均流速为 0 5m s Re 为为 1000 问管中心处点 问管中心处点 速度为速度为 1m s 9 边长为 边长为 0 4m 的正方形通风管道 当量直径为的正方形通风管道 当量直径为 0 6 10 测流体流量时 随着流体流量增加 孔板流量计两侧压差值将增加 测流体流量时 随着流体流量增加 孔板流量计两侧压差值将增加 六 计算题六 计算题 61 某牛顿型流体在圆 直 等径管内流动 在管截面上的速度分布可表达为 某牛顿型流体在圆 直 等径管内流动 在管截面上的速度分布可表达为 v 20y 200y2 式中 式中 y 截面上任一点至管壁的径向距离 截面上任一点至管壁的径向距离 m v 该点的点流速 该点的点流速 m s 试求 试求 1 1 管半径中点处的流速 管半径中点处的流速 2 2 管壁处的剪应力 该流体的黏度为 管壁处的剪应力 该流体的黏度为 0 05 Pa s 5 分分 解 解 1 已知 已知 v 20y 200y2 5 则则 令令 20400 dv y dy 0 dv dy 解得解得 y 0 05m 即管半径 即管半径 R 0 05m 当当 0 05 2 0 025m 2 R y V 20y 200y2 20 0 025 200 0 025 2 0 375 m s 3 分分 2 20 m s m 0y dv dy 则则 w 0 05 20 1 0N m2 2 分分 0y dv dy 62 水在水平管内流动 截面 水在水平管内流动 截面 1 处管内径处管内径 d1为为 0 2m 截面 截面 2 处管内径处管内径 d2为为 0 1m 现测得 现测得 水在某流量下截面水在某流量下截面 1 2 处产生的水柱高度差处产生的水柱高度差 为为 0 20m 若忽略水由 若忽略水由 1 至至 2 处的阻力损失 处的阻力损失 试求水的流量试求水的流量 m3 h 10 分分 解 解 4 分分 22 1122 12 22 uPuP Z gZ g zi pi均按管中心线取值 因均按管中心线取值 因 z1 z2 u2 4u1 得得 22 22 2 11 21 121 4 15 222 uuuu ppu h 0 20 2 121 15 2 ppu gg u1 0 511m s 4 分分 2 分分 33 22 11 0 20 5110 016157 8 44 mm vdu ss 63 水从喷嘴口 水从喷嘴口 1 1 截面垂直向上喷射至大气 设在大气中流束截面保持圆形 已知喷嘴截面垂直向上喷射至大气 设在大气中流束截面保持圆形 已知喷嘴 内直径内直径 d1 25mm 现要求在高于喷嘴出口 现要求在高于喷嘴出口 5m 处水流的直径处水流的直径 d2为为 d1的的 1 2 倍 试计算出喷倍 试计算出喷 嘴口的水流速嘴口的水流速 u1 忽略阻力 忽略阻力 5 分分 6 解 令高于喷嘴出口解 令高于喷嘴出口 5m 处水流截面为处水流截面为 2 2 截面截面 1 2 截面间 截面间 p1 p2 d2 1 2d1 u1d12 u2d22 u2 3 分分 2 2 11 11 2 1 1 21 44 du uu d 由 由 即即 u1 13 76 m s 2 分分 22 12 22 uu zg 22 11 2 1 9 81 5 21 442 uu 64 某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽 某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽 A 输送至一敞口搅拌反应槽输送至一敞口搅拌反应槽 B 中 中 输液管规格为输液管规格为 38 2 5mm 已知料液在管中的流速为 已知料液在管中的流速为 u m s 系统的 系统的 hf 20 6u2 2 J kg 因扩大生产 须再建一套同样的系统 所用输液管直径不变 而要求的输液量须增加因扩大生产 须再建一套同样的系统 所用输液管直径不变 而要求的输液量须增加 30 问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少 问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少 10 分分 解 解 u1 0 u2 p1 p2 于是于是 gZ1 gZ2 hf g Z1 Z2 hf 20 6 4 分分 2 2 u u 2 39m s 2 分分 0 5 0 5 12 22 9 81 6 20 620 6 g zz Z1 Z2 20 6 15 14m 2 分分 2 2 20 6 1 3 2 39 5 22 9 82 u g 增高为 增高为 Z1 Z1 15 14 11 4 14m 2 分分 65 用泵自贮油池向高位槽输送矿物油 流量为 用泵自贮油池向高位槽输送矿物油 流量为 38 4T h 池及槽皆敞口 高位槽中液面 池及槽皆敞口 高位槽中液面 比池中液面高比池中液面高 20m 管路总长 管路总长 包括局部阻力包括局部阻力 430m 进出口阻力不计 管径为 进出口阻力不计 管径为 108 4mm 油的黏度为 油的黏度为 3430cP 密度为 密度为 960kg m3 泵的效率为 泵的效率为 50 求泵的实际功率 求泵的实际功率 10 分分 7 解 解 2 分分 3 2 38 4 10 1 415 0 1960 3600 4 m u s 0 1 1 415 960 39 6 3 43 e du R 层流层流 1 62 2 分分 64 e R 列两截面柏方列两截面柏方 8 20 9 81 e wzghfhf 0 0up AA 22 4301 425 1 626957 2 20 12 l uJ hf dkg 4 分分 6957 220 9 817153 e J w kg 2 分分 3 7153 38 4 10 153 0 5 3600 ese NWW NKW 66 用离心泵经 用离心泵经 57 3 5mm 的钢管 将敞口贮槽内的有机溶液 密度为的钢管 将敞口贮槽内的有机溶液 密度为 800kg m3 黏度黏度 为为 20cP 输送到反应器中 设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持 输送到反应器中 设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持 16m 见附图 已 见附图 已 知钢管总长度 包括局部阻力当量长度 为知钢管总长度 包括局部阻力当量长度 为 25m 反应器内的压力恒定为 反应器内的压力恒定为 4kgf cm2 表压 表压 有机溶液输送量为 有机溶液输送量为 6m3 h 泵的效率为 泵的效率为 60 试确定泵的轴功率 试确定泵的轴功率 10 分分 解 解 3 0 05 800 0 849 1698 20 10 e du R 层流层流 2 分分 64 1698 2 分分 2 6 0 849 0 053600 4 m u s 8 列两截面柏方列两截面柏方 2 分分 2 2e P WZ ghf 2 25 0 05 2 u hf 4 分分 32 4 9 807 106425 0 849 16 9 81654 3 80016980 052 e J W kg 2 分分 3 654 3 6 80038 4 10 1 454 0 6 3600 ese NWW NKW 67 40 水由高位槽经异径收缩管向下流动 水由高位槽经异径收缩管向下流动 40 水的密度为水的密度为 992kg m3 饱和蒸汽压 饱和蒸汽压 pv 7 38kPa 当地大气压为 当地大气压为 97kPa 现拟 现拟 d0取取 135mm 试问 当不计阻力损失 水在流经 试问 当不计阻力损失 水在流经 收缩管时会不会汽化 收缩管时会不会汽化 10 分分 解 管子出口流速解 管子出口流速 u 2gh109 812 14 0 m s 2 分分 14 0 0 15 2 u0 0 135 2 u0 17 28m s 2 分分 由水槽液面至收缩管处排伯努利方程 由水槽液面至收缩管处排伯努利方程 32 0 97 1017 28 9 81 7 9929922 P p0 17 0 103Pa 4 分分 p0 pv 故收缩管处不会发生水汽化 故收缩管处不会发生水汽化 2 分分 68 如图所示 水从槽底部沿内径为 如图所示 水从槽底部沿内径为 100mm 的管子流出 槽中水位稳定 阀门关闭时测的管子流出 槽中水位稳定 阀门关闭时测 得得 R 50cm h 1 8m 求 求 1 1 阀门全开时的流量 阀门全开时的流量 2 2 阀门全开时 阀门全开时 B 处的表压 阀全开时处的表压 阀全开时 Le d 15 入管口及出管口的阻力系数分别为 入管口及出管口的阻力系数分别为 0 5 及及 1 0 设摩擦系数 设摩擦系数 0 018 15 分分 9 解 阀关时 解 阀关时 ZA 1 8 1000 0 5 13600 ZA 5m 2 分分 1 1 阀全开 对 阀全开 对 A A 和和 C C 截面外侧列伯努利方程 截面外侧列伯努利方程 22 22 CCAA AC puup gZgZhf 取取 Zc 0 基准面基准面 4 分分 22 0 0 0 22 CCAA upup 2 50 9 81 50 0181 0 5 15 0 12 C u 解出 解出 u 3 02m s 3 分分 3 2 0 13 02 360085 4 4 m V h 2 2 对 对 A A 到到 B B 截面列伯努利方程 截面列伯努利方程 2 2 B A pu gZhf 4 分分 22 3 02503 02 9 81 50 0180 5 210000 12 B p pB 1 76 104N m2 表 表 2 分分 69 在图示装置中 水管直径为 在图示装置中 水管直径为 57 3 5 mm 当阀门全闭时 压力表读数为 当阀门全闭时 压力表读数为 0 3 大气压 大气压 而在阀门开启后 压力表读数降至而在阀门开启后 压力表读数降至 0 2 大气压 设管路入口至压力表处的压头损失为大气压 设管路入口至压力表处的压头损失为 0 5 mH2O 求水的流量为若干 求水的流量为若干 m3 h 10 分分 解 阀门全闭时 由解 阀门全闭时 由 P2 gH 5 0 3 1 013 10 3 1 1000 9 81 Hm 即水槽液面距阀门中心线的高度为即水槽液面距阀门中心线的高度为 3 1 m 2 分分 阀门开启时 以水槽液面为上游截面阀门开启时 以水槽液面为上游截面 1 1 压力表处为下游截面 压力表处为下游截面 2 2 管路中心线为 管路中心线为 基准水平面 在两截面间列柏努利方程式基准水平面 在两截面间列柏努利方程式 4 分分 Z1 H 3 1 m Z2 0 P1 0 P2 0 2 1 013 105 Pa u1 0 hf g 0 5 mH2O 10 代入上式代入上式 25 2 0 2 1 013 10 3 10 5 1000 9 812 9 81 u 解得解得 u2 3 24 m s 2 分分 2 分分 3 2 360022 9 4 m Vd u h 610 如图示常温水由高位槽以 如图示常温水由高位槽以 1 5m s 流速流向低位槽 管路中装有孔板流量计和一个截流速流向低位槽 管路中装有孔板流量计和一个截 止阀 已知管道为止阀 已知管道为 57 3 5mm 的钢管 直管与局部阻力的当量长度 不包括截止阀 总和的钢管 直管与局部阻力的当量长度 不包括截止阀 总和 为为 60m 截止阀在某一开度时的局部阻力系数 截止阀在某一开度时的局部阻力系数 为为 7 5 设系统为稳定湍流 管路摩擦系 设系统为稳定湍流 管路摩擦系 数数 为为 0 026 求 求 1 管路中的质量流量及两槽液面的位差 管路中的质量流量及两槽液面的位差 Z 2 阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数 阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数 R2 若将阀门关小 使流速减为原来的若将阀门关小 使流速减为原来的 0 8 倍 设系统仍为稳定湍流 倍 设系统仍为稳定湍流 近似不变 问 近似不变 问 3 截止阀的阻力系数 截止阀的阻力系数 变为多少变为多少 4 阀门前的压强 阀门前的压强 Pa 如何变化如何变化 为什么为什么 20 分分 解 解 1 22 0 051 5 10002 94510 6 44 S KgT Wd u Sh 1 1 2 2 截面列伯努利方程截面列伯努利方程 Zghf 5 分分 2 1601 5 0 0267 54 438 0 052 Zgm g 2 阀前后 阀前后 22 3 1 5 7 57 510008 438 10 22 u PPa p i gR 即即 8 438 103 13 6 1 103 9 81R2 R2 0 06826 m 6mm 5 分分 3 1 1 2 2 截面列伯努利方程截面列伯努利方程 当当 u 0 8u 0 8 1 5 1 2 m s 11 2 2 lu Zghf d 2 24 438lg du 5 分分 2 29 81 4 43860 0 02629 3 1 20 05 4 因高位槽水位不变 流量减小 阀前管路阻力减小 必引起 因高位槽水位不变 流量减小 阀前管路阻力减小 必引起 a 点压强点压强 pa增大 增大 5 分分 611 水塔供水系统如附图所示 管路总长 水塔供水系统如附图所示 管路总长 50m 不包括局部阻力当量长度 不包括局部阻力当量长度 水塔内水位 水塔内水位 高高 9 8m 管内径 管内径 d 45mm 现测得流量 现测得流量 V 为为 12m3 h 摩擦系数 摩擦系数 可按可按 0 02 计 试计算所计 试计算所 有局部阻力当量管长有局部阻力当量管长 Le 之值 之值 10 分分 解 解 1 1 2 2 截面列伯努利方程截面列伯努利方程 4 分分 2 1 2 u Z ghf 2 分分 2 12 2 1 36000 045 4 m u S 2 2 e ll u hf d 22 1 22 e lluu Z g d 2 分分 22 502 12 1 9 81 9 80 02 0 04522 e l 2 分分 2 2 9 81 9 80 045 15045 85 2 10 02 e lm 612 有一内径 有一内径 d 50mm 的管子 用孔板流量计测量水的流量 孔板内孔直径的管子 用孔板流量计测量水的流量 孔板内孔直径 d0 25mm U 形压差计的指示液为汞形压差计的指示液为汞 孔流系数 孔流系数 C0 0 62 当需测的最大水流量为 当需测的最大水流量为 18m3 h 问 问 U 形压差计最大读数形压差计最大读数 max为多少 为多少 5 分分 12 解 解 0000 2 i s gR VA uA C 期中期中 3 分分 00 2 i gR uC 2 29 8113600100018 0 0250 62 360041000 i R 2 2 18 4 2 9 81 12 6 0 0250 62 3600 R m 2 分分1 092R 613 密度为 密度为 103kg m3 黏度为 黏度为 1cP 的水 以的水 以 10m3 h 的流量在的流量在 51 3mm 的水平光滑管内的水平光滑管内 流过 在管内某处流过 在管内某处 p1 1 5at 表压 表压 若局部阻力不计 问距该处 若局部阻力不计 问距该处 100m 下游处下游处 p2为多少为多少 Pa Re 3000 1 105 0 3164 Re0 25 10 分分 解 解 2 分分 22 1010 1 75 360036000 045 44 m u s d 2 分分 3 0 045 1 75 1000 78750 10 e du R 1 分分 0 25 0 3164 0 019 18750 列两面的柏方列两面的柏方 3 分分 2 122 2 f PPPl u h d 表表 2 分分 22 44 21 100 1 75 1 5 9 807 100 01910008 3 10 20 0452 l u PPPa d 13 914 内截面为 内截面为 1000mm 1200mm 的矩形烟囱的高度为的矩形烟囱的高度为 30m 平均摩尔质量为 平均摩尔质量为 30kg kmol 平均温度为 平均温度为 400 的烟道气自下而上流动 烟囱下端维持的烟道气自下而上流动 烟囱下端维持 49pa 的真空度 在的真空度 在 烟囱高度范围内大气的密度可视为定值 大气温度为烟囱高度范围内大气的密度可视为定值 大气温度为 20 地面处的大气压强为 地面处的大气压强为 101 33 103pa 流体流经烟囱时的摩擦系数可取为 流体流经烟囱时的摩擦系数可取为 0 05 试求烟道气的流量为若干 试求烟道气的流量为若干 20 分分 解 烟囱底端为上游截面解 烟囱底端为上游截面 1 1 顶端内侧为下游截面 顶端内侧为下游截面 2 2 并以截面 并以截面 1 1 为基准水平为基准水平 面 在两截面间列柏式 即 面 在两截面间列柏式 即 22 112 2 22 f upup gZgZh 式中 式中 Z1 0 Z2 30m u1 u2 4 分分 由于烟道气压强变化不大 烟道气的密度可按由于烟道气压强变化不大 烟道气的密度可按 1 033 105pa 及及 400 计算 即 计算 即 2 分分 5 3 3 1 033 1030 0 543 8 314 10273400 pM kg m RT 以以表示大气的密度 表示大气的密度 pa 1与 与 pa 2分别表示烟囱底端与顶端大气压强 即 分别表示烟囱底端与顶端大气压强 即 P1 pa 1 49Pa 因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强 故因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强 故 p2 pa 2 pa 1 gZ2 2 分分 标准状况下空气的密度为标准状况下空气的密度为 1 293kg m3 所以 所以 1 0133 105Pa 20 时的密度为时的密度为 2 分分 3 273 1 2931 2 27320 kg m 于是于是 p2 pa 1 1 2 9 81 30 pa 1 353 Pa 将以上各值代入将以上各值代入 柏式 解得柏式 解得 2 分分 1 1 49353 9081 30266 0 543 aa f pp hJ kg 2 分分 2 2 f e l u h d 其中其中 2 分分 1 1 2 41 09 2 1 1 2 e dm 烟道气的流速为烟道气的流速为 2 分分 266 1 09 2 19 7 0 05 30 um s 烟道气的流量为烟道气的流量为 2 分分 36003600 19 7 1 2 1 0 54346210 s uAkg h 14 615 已知输水量为 已知输水量为 15m3 h 管径 管径 53mm 总机械能损失为 总机械能损失为 40J kg 泵的效率 泵的效率 0 6 求泵的 求泵的 轴功率 轴功率 15 分 解 取池内水面为截面解 取池内水面为截面 1 作为基准面 输水管出口为截面 作为基准面 输水管出口为截面 2 则有 则有 z1 0 z2 20m p1 0 p2 500 103Pa u1 0 2 分分 2 分分2 2 15 1 89 36000 053 4 m u S 3 分分 22 1122 12 22 ef uPuP Z gWZ gh 代入数值 得代入数值 得 We 738J kg 2 分分 质量流量 质量流量 WS 15 3600 1000 4 17kg s 2 分分 有效功率 有效功率 Ne 4 17 738 3080J s 3 08kw 2 分分 泵的轴功率 泵的轴功率 2 分分 kWPP e 13 5 6 008 3 916 某液体密度为 某液体密度为 800 kg m3 黏度为 黏度为 73cP 在连接两常压容器间的光滑管中流动 管径 在连接两常压容器间的光滑管中流动 管径 300mm 总长为 总长为 50m 包括全部局部阻力当量长度 包括全部局部阻力当量长度 两容器液面差为 两容器液面差为 3 2m 如图示 如图示 求 求 1 管内流量为多少 管内流量为多少 2 若在连接管口装一阀门 调节此阀的开度使流量减为原来的一半 阀的局部阻力 若在连接管口装一阀门 调节此阀的开度使流量减为原来的一半 阀的局部阻力 系数是多少 按该管折算的当量长度又是多少 层流 系数是多少 按该管折算的当量长度又是多少 层流 64 Re 湍流 湍流 0 316 Re 0 25 15 分分 解 解 1 在 在 1 1 2 2 两截面间列柏努力方程 两截面间列柏努力方程 u1 u2 0 p1 p2 0 We 0 4 分分 2 11 2 2 f l u gzh d 15 由由 代入上式代入上式 0 25 0 316 Re Re du 得得 u 3 513m s 2 分分 验证验证 Re 0 3 3 513 800 0 073 11550 4000 假设正确 假设正确 V A u 893 95m3 h 2 分分 2 流量减半 流速减半 即 流量减半 流速减半 即 u 1 7565m s Re 5775 符合伯拉修斯式符合伯拉修斯式 列列 1 1 2 2 间柏努力方程间柏努力方程 2 1 0 25 0 316 Re2 lu gz d 则则 3 分分 14 3 4 分分 222 0 25 0 25 0 316 22Re2 Re118 2 0 316 ee e lluuu dd d lm 917 右图 有一直径为 右图 有一直径为 38 2 5mm 长为 长为 30m 的水平直管段的水平直管段 AB 在其中装有孔径为 在其中装有孔径为 16 4mm 的标准孔板流量计来测量流量 流量系数的标准孔板流量计来测量流量 流量系数 Co为为 0 63 流体流经孔板的永久压降 流体流经孔板的永久压降 局局 部损失部损失 为为 6 104Pa AB 段摩擦系数段摩擦系数 取为取为 0 022 试计算 试计算 1 流体流经 流体流经 AB 段的压力段的压力 差 差 2 若泵的轴功率为 若泵的轴功率为 800W 效率为 效率为 62 求 求 AB 管段消耗的功率为泵的有效功率的管段消耗的功率为泵的有效功率的 百分率 已知 操作条件下液体密度为百分率 已知 操作条件下液体密度为 870kg m3 U 管指示液为汞 其密度为管指示液为汞 其密度为 13600kg m3 15 分分 解 解 3 分分 00 2 3 33 2 2 2 0 6 9 8113600870 0 6316 4 10 4870 1 75 10 2 05 0 033 4 se f f Rg VC A ms V um s 16 1 由 由 A B 两点列柏努力方程两点列柏努力方程 5 分分 22 22 34 4 22 0 302 05 0 022108706 10 2332 9 66 10 AABB AeBf ABABe ABf a PuPu ZhZh gggg ZZuuh lu PPP d P 2 800 62 496 e NNW 轴 AB 段消耗的功率 段消耗的功率 4 分分 34 1 75 109 66 10169 05 sef p NmWV uW 则则 3 分分 169 05 100 34 1 496 e N N 618 一敞口高位水槽 一敞口高位水槽 A 中水流经一喉径为中水流经一喉径为 14mm 的文丘里管 将浓碱液槽的文丘里管 将浓碱液槽 B 中的碱液中的碱液 密谋为 密谋为 1400 kg 抽吸入管内混合成稀碱液送入 抽吸入管内混合成稀碱液送入 C 槽 各部分标高如附图所示 输水槽 各部分标高如附图所示 输水 3 m 管规格为管规格为 57 3mm 自 自 A 至文丘里喉部至文丘里喉部 M 处管路总长 包括所有局部阻力损失的当量长处管路总长 包括所有局部阻力损失的当量长 度在内 为度在内 为 20m 摩擦系数可取 摩擦系数可取 0 025 1 当水流量为 当水流量为 8m3 h 时 试计算文丘里喉部时 试计算文丘里喉部 M 处的真空度为多少处的真空度为多少 mmHg 2 判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内 说明判断依据 判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内 说明判断依据 如果能被吸入 吸入量的 如果能被吸入 吸入量的 大小与哪些因素有关 大小与哪些因素有关 15 分分 解 主管道解 主管道 smAVsu 09 1 051 0 4 3600 8 2 1 文丘里喉部文丘里喉部 M 处处 3 分分 smAVsu 4 14 014 0 4 3600 8 2 22 在高位水槽上面与在高位水槽上面与 M 处界面间的列柏努利方程得 处界面间的列柏努利方程得 17 真空度 23216 3 2 09 1 051 0 20 025 0 2 4 148 2 1 2 2 22 2 2 2212 mmHgOmH gg gudguZZgp 分分 2 h碱 碱碱碱 水水h水水 h水水 1 5 1400 1000 2 1m 3 6m OH2OH2 故浓碱液能被吸入管内 故浓碱液能被吸入管内 3 分分 在在 B 槽液面与槽液面与 M 处水平截面间的列柏努利方程得 处水平截面间的列柏努利方程得 吸 f2 2 h 2 gPguhgPa 吸 f 2 2 h 2 PPa guhg 可见吸入量的大小不仅与可见吸入量的大小不仅与 M 处的真空度 处的真空度 B 槽液面与槽液面与 M 处的位差有关 而且与吸入管的处的位差有关 而且与吸入管的 管路情况 管径 管长 粗糙度等 有关 管路情况 管径 管长 粗糙度等 有关 4 分分 第二章第二章 流体输送机械流体输送机械 3 一 名词解释 每题一 名词解释 每题 2 分 分 1 泵流量 泵单位时间输送液体体积量 泵流量 泵单位时间输送液体体积量 2 压头 流体输送设备为单位重量流体所提供的能量 压头 流体输送设备为单位重量流体所提供的能量 3 效率 有效功率与轴功率的比值 效率 有效功率与轴功率的比值 4 轴功率 电机为泵轴所提供的功率 轴功率 电机为泵轴所提供的功率 5 理论压头 具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量 理论压头 具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量 6 气缚现象 因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象 气缚现象 因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象 7 离心泵特性曲线 在一定转速下 离心泵主要性能参数与流量关系的曲线 离心泵特性曲线 在一定转速下 离心泵主要性能参数与流量关系的曲线 8 最佳工作点 效率最高时所对应的工作点 最佳工作点 效率最高时所对应的工作点 9 气蚀现象 泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力 液体汽化 产生对泵 气蚀现象 泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力 液体汽化 产生对泵 损害或吸不上液体 损害或吸不上液体 10 安装高度 泵正常工作时 泵入口到液面的垂直距离 安装高度 泵正常工作时 泵入口到液面的垂直距离 11 允许吸上真空度 泵吸入口允许的最低真空度 允许吸上真空度 泵吸入口允许的最低真空度 12 气蚀余量 泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值 气蚀余量 泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值 13 泵的工作点 管路特性曲线与泵的特性曲线的交点 泵的工作点 管路特性曲线与泵的特性曲线的交点 14 风压 风机为单位体积的流体所提供的能量 风压 风机为单位体积的流体所提供的能量 15 风量 风机单位时间所输送的气体量 并以进口状态计 风量 风机单位时间所输送的气体量 并以进口状态计 二 单选择题 每题二 单选择题 每题 2 分 分 61 用离心泵将水池的水抽吸到水塔中 若离心泵在正常操作范围内工作 开大出口阀门 用离心泵将水池的水抽吸到水塔中 若离心泵在正常操作范围内工作 开大出口阀门 将导致将导致 A 送水量增加 整个管路阻力损失减少送水量增加 整个管路阻力损失减少 18 送水量增加 整个管路阻力损失增大送水量增加 整个管路阻力损失增大 送水量增加 泵的轴功率不变送水量增加 泵的轴功率不变 送水量增加 泵的轴功率下降送水量增加 泵的轴功率下降 32 以下不是离心式通风机的性能参数 以下不是离心式通风机的性能参数 B 风量风量 扬程扬程 效率效率 静风压静风压 63 往复泵适用于 往复泵适用于 C 大流量且流量要求特别均匀的场合大流量且流量要求特别均匀的场合 介质腐蚀性特别强的场合介质腐蚀性特别强的场合 流量较小 扬程较高的场合流量较小 扬程较高的场合 投资较小的场合投资较小的场合 64 离心通风机的全风压等于 离心通风机的全风压等于 D 静风压加通风机出口的动压静风压加通风机出口的动压 离心通风机出口与进口间的压差离心通风机出口与进口间的压差 离心通风机出口的压力离心通风机出口的压力 动风压加静风压动风压加静风压 65 以下型号的泵不是水泵 以下型号的泵不是水泵 C 型 型 型 型 型 型 型 型 36 离心泵的调节阀 离心泵的调节阀 B 只能安在进口管路上只能安在进口管路上 只能安在出口管路上只能安在出口管路上 安装在进口管路和出口管路上均可安装在进口管路和出口管路上均可 只能安在旁路只能安在旁路上 37 离心泵的扬程 是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值 离心泵的扬程 是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值 B 包括内能在内的总能量包括内能在内的总能量 机械能机械能 压能压能 位能 即实际的升扬高度 位能 即实际的升扬高度 68 流体经过泵后 压力增大 流体经过泵后 压力增大 p N m2 则单位重量流体压能的增加为 则单位重量流体压能的增加为 C A p B p C p g D p 2g 39 离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能 离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能 C A 泵壳和叶轮泵壳和叶轮 B 叶轮叶轮 C 泵壳泵壳 D 叶轮和导轮叶轮和导轮 310 离心泵停车时要 离心泵停车时要 A 先关出口阀后断电先关出口阀后断电 先断电后关出口阀先断电后关出口阀 先关出口阀先断电均可先关出口阀先断电均可 单级式的先断电 多级式的先关出口阀单级式的先断电 多级式的先关出口阀 611 离心通风机的铭牌上标明的全风压为 离心通风机的铭牌上标明的全风压为 100mmH2O 意思是意思是 D A 输任何条件的气体介质全风压都达输任何条件的气体介质全风压都达 100mmH2O B 输送空气时不论流量多少 全风压都可达输送空气时不论流量多少 全风压都可达 100mmH2O C 输送任何气体介质当效率最高时 全风压为输送任何气体介质当效率最高时 全风压为 100mmH2O D 输送输送 20 101325Pa 空气 在效率最高时 全风压为空气 在效率最高时 全风压为 100mmH2O 612 离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关 离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关 D 当地大气压力当地大气压力 输送液体的温度输送液体的温度 流量流量 泵的吸入管路的长度泵的吸入管路的长度 613 如以 如以 h允 允表示汽蚀余量时 表示汽蚀余量时 p1 允 允表示泵入口处允许的最低压力 表示泵入口处允许的最低压力 pv为操作温度下液体为操作温度下液体 19 的饱和蒸汽压 的饱和蒸汽压 u1为泵进口处的液速 则为泵进口处的液速 则 B A p1 允 允 pv h允允 B p1 允 允 g pv g h允允 u12 2g C p1 允 允 g pv g h允允 D p1 允 允 g pv g h允允 u12 2g 614 以下种类的泵具有自吸能力 以下种类的泵具有自吸能力 A 往复泵往复泵 齿轮泵与漩涡泵齿轮泵与漩涡泵 离心泵离心泵 旋转泵与漩涡泵旋转泵与漩涡泵 615 如图示 列 如图示 列 1 1 与与 2 2 截面的伯努利方程 为 截面的伯努利方程 为 He z p g u2 2g Hf1 2 则 则 hf1 2为为 D A 泵的容积损失 水力损失及机械损失之和泵的容积损失 水力损失及机械损失之和 B 泵的容积损失与水力损失之和泵的容积损失与水力损失之和 C 泵的水力损失泵的水力损失 D 测压点测压点 1 至泵进口 以及泵出口至测压点至泵进口 以及泵出口至测压点 2 间的阻力损失间的阻力损失 316 离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生 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 气缚现象 汽蚀现象 汽蚀现象 汽化现象 汽化现象 气浮现象气浮现象 617 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 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 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哪一个是真正的原因 C 水温太高水温太高 真空计坏了真空计坏了 吸入管路堵塞吸入管路堵塞 排出管路堵塞排出管路堵塞 618 由阀门全开的条件算出在要求流量为 由阀门全开的条件算出在要求流量为 V 时所需扬程为时所需扬程为 He 在离心泵的性能曲线上查 在离心泵的性能曲线上查 得与得与 V 对应的扬程为对应的扬程为 He He He 在流量为 在流量为 V 时泵的效率为时泵的效率为 则泵的轴功率 则泵的轴功率 N 为为 B A VHe g 1000 kw B VHe g 1000 kw 919 用离心通风机将空气输入加热器中 由 用离心通风机将空气输入加热器中 由 20 加热至加热至 140 该通风机安于加热器前 该通风机安于加热器前 或加热器后 则或加热器后 则 D 输送的