化工原理题库习题

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、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。物理量仅随位置变化不随时间变化。 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、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。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、

2、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。成速度梯度很大的流体层叫流动边界层。 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、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。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方向上 du dy y 流体速度的变化率。流体速度的变化率。 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：把流体流过某一管件或阀门的局部阻力折算成相 e l 当于流过一段

3、与它直径相同、长度为当于流过一段与它直径相同、长度为 的直管阻力。所折算的直管的直管阻力。所折算的直管 e l 长度称为该管件或阀门的当量长度。长度称为该管件或阀门的当量长度。 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、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。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。 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

4、：，比例系数，流体的黏性愈大，比例系数，流体的黏性愈大， s y u f 其值愈大，所以称为粘滞系数或动力。黏度，简称黏度。其值愈大，所以称为粘滞系数或动力。黏度，简称黏度。 312、点速度：、点速度：流通截面上某一点的速度，可直接测量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

5、压强减去绝对压强。 三、填空题（每小题三、填空题（每小题 2 分）分） 31、当计算流体由粗管进入细管的流动局部阻力时，其公式中的流、当计算流体由粗管进入细管的流动局部阻力时，其公式中的流 速应该用速应该用_管中的速度。流体在管内作湍流流动时（不是阻力管中的速度。流体在管内作湍流流动时（不是阻力 平方区）其摩擦系数平方区）其摩擦系数 随随 re 和和_而变。而变。 细管；细管； e/d 32、牛顿黏性定律的数学表达式为、牛顿黏性定律的数学表达式为_，牛顿黏性定律适，牛顿黏性定律适 用于用于_型流体。型流体。 =du/dy；牛顿；牛顿 33、在毕托管中，测压孔正对水流方向的测压管液位代表、在毕托

6、管中，测压孔正对水流方向的测压管液位代表 _，流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位，流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位 代表代表_。 动静压头之和；静压头动静压头之和；静压头 34、稳定流动中，点流速只与、稳定流动中，点流速只与_有关，而不稳定流动中，点有关，而不稳定流动中，点 流速除与位置有关外，还与流速除与位置有关外，还与_有关。有关。 位置；时间位置；时间 65、列伯努利方程时选取的截面，期中的两个必须具、列伯努利方程时选取的截面，期中的两个必须具 备的条件是备的条件是_，_。 连续；垂直流动方向或流体流线平行连续；垂直流动方向或流体流线平行 36、流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速

7、增加一倍，则阻、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 力损失为原来的力损失为原来的_倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻 力损失为原来的力损失为原来的_倍。倍。 2；1/4 67、下图表示流体在圆形直管进口段内流动时边界层发展的情况，、下图表示流体在圆形直管进口段内流动时边界层发展的情况， 图中图中 ab 截面管中心截面管中心 a 点的流速为点的流速为 us ，b 点的流速为点的流速为 u，图示中所表，图示中所表 示的符号意义是示的符号意义是 1为为 ， 2为为 _ ， 3 为为 ， us 表示表示 。 滞流边界层厚度；湍流边界层厚

8、度；滞流内层；主流区流速滞流边界层厚度；湍流边界层厚度；滞流内层；主流区流速 38、在、在 si 制中压强的因次为制中压强的因次为_，功率的因次为，功率的因次为 _速度梯度。速度梯度。 mt-2l-1；mt-3l2 39、实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是、实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是 _。 流体具有黏性流体具有黏性 310、如图示并联管路，流体由高位槽经、如图示并联管路，流体由高位槽经 a、b 两路流出。当开大阀两路流出。当开大阀 门门 a 后，管路后，管路 a 中流速中流速 ua ，o 点压强点压强 p0 。 增大；增大； 降低降低 611、流体流动的连续性方程是：、

9、流体流动的连续性方程是：_； 适用于园形直管内不可压缩流体流动的连续性方程是：适用于园形直管内不可压缩流体流动的连续性方程是： _。 u1a11 = u2a22= 常数；常数；u1d12 = u2d22= 常数常数 312、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，压，压 强降为强降为 10pa，re 为为 1000，问管中心处点速度为，问管中心处点速度为_m/s，若，若 平均流速增加为平均流速增加为 1m/s，则压强降为，则压强降为_pa。 1m/s；20pa 613、lzb-40 转子流量计其转子为不锈钢（比重：转子流量计其转

10、子为不锈钢（比重：7.92） ，刻度标值，刻度标值 以水为基准，量程范围为以水为基准，量程范围为 0.25 2.5m3/h，若用此转子流量计来测量，若用此转子流量计来测量 酒精（比重：酒精（比重：0.8） ，则酒精的实际流量值要比刻度值，则酒精的实际流量值要比刻度值_，测量，测量 酒精时，此流量计的最大流量值为酒精时，此流量计的最大流量值为_。 大；大；2.84 m3/h 614、如图所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系、如图所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系 数数 与压差计读数与压差计读数 r 的关系式为的关系式为_。 2 1 12 2 u rg 915、如附图

11、所示，容器中盛有油（、如附图所示，容器中盛有油（=800kg/m3） 。油上界面。油上界面 a2以上以上 是空气。是空气。u 形管中指示液为水形管中指示液为水(=1000kg/m3)，a1 ，a2 ，a3在同一水在同一水 平面上，平面上，b1 ，b2 ，b3 点也在同一高度上，点也在同一高度上，h1=100mm，h2=200mm， 则各点的表压则各点的表压 pa1_，pa2_，pb1_，pb 3 _。 （表压值以（表压值以 mm 水柱表示）水柱表示） pa10；pa2 100mmh2o；pb1300mmh2o；pb3=340mmh2o 316、流体动力黏度（简称为黏度）、流体动力黏度（简称为黏

12、度） 的的 si 单位为单位为_。 运动黏度运动黏度 的的 si 单位为单位为_。 pa s 或或 n s/m2；m2/s 617、边长为、边长为 0.4m 的正方形通风管道，其润湿周边长为的正方形通风管道，其润湿周边长为_， 当量直径为当量直径为_。 1.6m；0.4m 618、米糠油在管中作层流流动，若流量不变，、米糠油在管中作层流流动，若流量不变，、l 不变，管径增不变，管径增 加一倍，则摩擦阻力损失为原来的加一倍，则摩擦阻力损失为原来的_。 1/16 319、流体机械能衡算式如衡算基准以、流体机械能衡算式如衡算基准以 j/kg 表示，则该方程可表示表示，则该方程可表示 为为 ，若用，若

13、用 n/m2（n m/m3）表示则可表示为）表示则可表示为 。 （无外加机械能）（无外加机械能） hf up gz up gz 22 2 22 2 2 11 1 hf u pgz u pgz 22 2 2 22 2 1 11 620、如图所示，液体在等径管中稳定流动，则阀的局部阻力系数、如图所示，液体在等径管中稳定流动，则阀的局部阻力系数 与压差计读数与压差计读数 r 的关系式为的关系式为 。 2 )(2 u gr i 321、层流时、层流时,管内平均流速是最大流速的管内平均流速是最大流速的_；湍流时，管内；湍流时，管内 平均流速约是最大流速的平均流速约是最大流速的_。 0.5；0.8 622

14、、如图所示系统，其大管内径、如图所示系统，其大管内径 d1 = 45mm，液体在管内流速为，液体在管内流速为 0.5m/s，小管内径，小管内径 d2 =19mm，从，从 1-1 到到 2-2 断面的阻力损失为断面的阻力损失为 15j/kg，则，则 2-2 断面处的流速为断面处的流速为_m/s，是根据，是根据 方程而得。方程而得。 2.8m/s；连续性；连续性 323、空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量流量一定，当、空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量流量一定，当 气体温度升高时，气体温度升高时，re 值将值将_。 下降下降 324、 _的流体称为理想流体。的流体称为理想流体。 无

15、黏性无黏性 325、某种油漆服从幂率方程、某种油漆服从幂率方程 =10（du/dy）-0.5，pa。在剪切速率。在剪切速率 du/dy=1 1/s 时的黏度为时的黏度为_ pa.s；当；当 du/dy=100 1/s 时其时其 黏度为黏度为 pa.s。 10；1 326、并联管路的特点是：（、并联管路的特点是：（1）并联各管段压强降）并联各管段压强降 _；（；（2）主管流量等于并联的各管段）主管流量等于并联的各管段_。 相等；流量之和相等；流量之和 627、lzb-40 转子流量计其转子为不锈钢（比重：转子流量计其转子为不锈钢（比重：7.92） ，刻度标值，刻度标值 以水为基准，量程范围为以水

16、为基准，量程范围为 0.25 2.5m3/h，若上述转子流量计改用形，若上述转子流量计改用形 状完全相同的铅转子（比重：状完全相同的铅转子（比重：10.67）代替原不锈钢转子，测量的流）代替原不锈钢转子，测量的流 体仍为水，则实际流量值要比刻度值体仍为水，则实际流量值要比刻度值_，实际量程范围为，实际量程范围为 _m3/h.。 大；大；0.2952.95 628、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、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 _，若改用转子流量计测量，当流量增大时，转子两端压差，若改用转子流量计测量，当流量增大时，转子两端压差 值将值将_。 增加

17、；不变增加；不变 629、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 及黏及黏 度度 的函数，即的函数，即 p=f（d，n，） ，利用因次分析法处理，最终，利用因次分析法处理，最终 所得准数关系式中共有所得准数关系式中共有 个准数。个准数。 2 330、压强表上的读数表示被测流体的、压强表上的读数表示被测流体的_比大气压强高出的比大气压强高出的 数值，称为表压强。数值，称为表压强。 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：re2000 的

18、流动称为层流流动，的流动称为层流流动，re4000 的流动称为湍流的流动称为湍流 流动。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：re2000 的流动称为层流流动，的流动称为层流流动，re4000 的流动称为湍流的流动称为湍流 流动。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，产生大大

19、小小的漩涡。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。 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，此直径即称为来代替，此直径即称为“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、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

20、粗糙度、管径均相同，上游截面 1-1的压强、流速也相等。问：在的压强、流速也相等。问：在 三种情况中，下游截面三种情况中，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。 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、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，上游截面粗糙度、管径均相同，上游截面 1-1的压强、流速也相等。问：在的压强、流速也相等。问：在 三种情况中，下游截面三种情况中，下游截面 2-2的压强是否相等？如果不等，指出哪一的压强是否相等？如果不等，指

21、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？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）的压 强最大，（强最大，（c）的压强最小。这是因为（）的压强最小。这是因为（c）管上不仅有一个阀门消）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。耗能量，且管子末端垂直上升一段，又使得静压强降低。 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。活塞与汽缸之间的速度移动，见附图。活塞与汽缸之间的 油膜厚度为油膜厚度为 0.1mm

22、，求油膜的速度梯度是多少？，求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，见附 图。图。 问漆膜中形成的速度梯度为多少？问漆膜中形成的速度梯度为多少？ 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、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？什么条件下，水由高位槽向低位槽流动？为什么？ 答

23、：答：时，水向低位槽流动。时，水向低位槽流动。 2 p zg p a 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、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：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截面上任一点至管壁的径向距 离，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=20y200

24、y2， 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 =20y200y2=20 0.025200 (0.025)2=0.375 m/s 3 分分 （2）=20(m/s)/m 0y dv dy 则则 w= =0.0520=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 处管内处管内 径径 d2为为 0.1m。现测得水在某流量下截面。现测得水在某流量下截面 1、2

25、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，试求水的流量处的阻力损失，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 33 22 11 0.20.5110.016157.8 44 mm vdu ss 2 分分 63、水从喷嘴口、水

26、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。已知喷嘴内直径面保持圆形。已知喷嘴内直径 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，试计算出喷嘴口的水流速倍，试计算出喷嘴口的水流速 u1。 忽略阻力。忽略阻力。 5 分分 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 22 截面截面 12 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

27、 uu d 由 由 即即 22 12 22 uu zg 22 11 2 1 9.81 5 21.442 uu u1=13.76 m/s 2 分分 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 输送至一输送至一 敞口搅拌反应槽敞口搅拌反应槽 b 中，输液管规格为中，输液管规格为 382.5mm，已知料液在管中，已知料液在管中 的流速为的流速为 u m/s，系统的，系统的 hf=20.6u2/2 j/kg。因扩大生产，须再建一。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套同样的系统，所用输液管直径不变，而要求

28、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：u10u2 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 0.5 0.5 12 22 9.81 6 20.620.6 g zz 2 分分 z1=z2+20.6=15.14m 2 2 20.6 1.3 2.39 5 22 9.82 u g 2 分分 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

29、高位槽输送矿物油，流量为 38.4t/h。池及槽。池及槽 皆敞口。高位槽中液面比池中液面高皆敞口。高位槽中液面比池中液面高 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 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

30、 e r 列两截面柏方列两截面柏方 20 9.81 e wzghfhf 8 0,0upaa 22 4301.425 1.626957.2 20.12 l uj hf dkg 4 分分 6957.220 9.817153 e j w kg 3 7153 38.4 10 153 0.5 3600 ese nww nkw 2 分分 66、用离心泵经、用离心泵经 573.5mm 的钢管，将敞口贮槽内的有机溶液（密的钢管，将敞口贮槽内的有机溶液（密 度为度为 800kg/m3， 黏度为黏度为 20cp）输送到反应器中。设贮槽内的液面）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离反应器内的液

31、面高度保持 16m，见附图。已知钢管总长度（包括，见附图。已知钢管总长度（包括 局部阻力当量长度）为局部阻力当量长度）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（表 压）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，试确定泵的轴功 率。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 列两截面柏方列两截面柏方 2 2e p wz ghf 2 分分 2 25

32、0.05 2 u hf 32 4 9.807 106425 0.849 16 9.81654.3 80016980.052 e j w kg 4 分分 3 654.3 6 80038.4 10 1.454 0.6 3600 ese nww nkw 2 分分 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，水在流经收缩管时会不会汽化？，试问：当不计阻力损失，水在流经收缩管时会不会汽化？

33、 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，槽中水的管子流出，槽中水 位稳定。阀门关闭时测得位稳定。阀门关闭时

34、测得 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，入管口及出 管口的阻力系数分别为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 解：阀关时：解：阀关时：(za+1.8)1000=0.513600 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)，

35、 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=1.76104n/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 573.5 mm。当阀门全闭时，压。当阀门全闭时，压 力表读

36、数为力表读数为 0.3 大气压，而在阀门开启后，压力表读数降至大气压，而在阀门开启后，压力表读数降至 0.2 大气大气 压。设管路入口至压力表处的压头损失为压。设管路入口至压力表处的压头损失为 0.5 mh2o，求水的流量，求水的流量 为若干为若干 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，压力表处为下游截 面面 2-2

37、，管路中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式，管路中心线为基准水平面。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 = 0.21.013105 pa，u10，hf/g = 0.5 mh2o 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，管路中装流速流向低位槽，管路中装 有孔板流量计和一

38、个截止阀，已知管道为有孔板流量计和一个截止阀，已知管道为 57 3.5mm 的钢管，直管的钢管，直管 与局部阻力的当量长度（不包括截止阀）总和为与局部阻力的当量长度（不包括截止阀）总和为 60m，截止阀在某，截止阀在某 一开度时的局部阻力系数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

39、的 0.8 倍，设系统仍为稳定湍倍，设系统仍为稳定湍 流，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

40、)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 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

41、示。管路总长 50m（不包括局部阻力当（不包括局部阻力当 量长度）量长度） ，水塔内水位高，水塔内水位高 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，试计算所有局部阻力当量管长计，试计算所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.

42、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 d50mm 的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔 板内孔直径板内孔直径 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 解：解： 0000 2 i s gr va ua c 期中期中 3 分分 00 2 i g

43、r 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 513mm 的水平光滑管内流过。在管内某处的水平光滑管内流过。在管内某处 p1=1.5at（表压）（表压） ，若，若 局部阻力不计，问距该处局部阻力不计，问距该处 100m 下游处下游处 p2为多少为多少 pa? （re=30001105， = 0.3164/re0.25） 10 分

44、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 22 44 21 100 1.75 1.5 9.807 100.01910008.3 10 20.0452 l u pppa d (表表) 2 分分 914、内截面为、内截面为 1000mm1200mm 的矩形烟囱的高度为的矩形烟囱的高度为 30m。平均。平均 摩尔质量为摩尔质量为 30

45、kg/kmol，平均温度为，平均温度为 400的烟道气自下而上流动。的烟道气自下而上流动。 烟囱下端维持烟囱下端维持 49pa 的真空度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为的真空度。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 101.33103pa。流体。流体 流经烟囱时的摩擦系数可取为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 11、顶端内侧为下游截面、顶端内侧为下游截面 22，并以，并以 截面截面 11为基准水平面。在两

46、截面间列柏式，即：为基准水平面。在两截面间列柏式，即： 22 112 2 22 f upup gzgzh 式中：式中：z1=0，z2=30m，u1u2 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 1.033105pa 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 分别表示烟囱底端与顶端大 气压强，即：气压强，即： p1= pa， ，149pa 因烟囱顶端内侧

47、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 1.0133105pa、20 时的密度为时的密度为 3 273 1.2931.2/ 27320 kg m 2 分分 于是于是 p2= pa， ，11.29.8130= pa，1353 pa 将以上各值代入将以上各值代入 柏式，解得柏式，解得 ,1,1 49353 9081 30266 / 0.543 aa f pp hj kg 2 分分 2 分分 2 2 f e l u h d 其中其中

48、 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 36003600 19.7 1.2 1 0.54346210/ s uakg h 2 分分 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，求泵的轴功率。，求泵的轴功率。 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=

49、0，z2=20m，p1=0，p2=500103pa，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= 4.17738=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

50、为 73cp，在连接两常压容器间，在连接两常压容器间 的光滑管中流动，管径的光滑管中流动，管径 300mm，总长为，总长为 50m（包括全部局部阻力当（包括全部局部阻力当 量长度）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）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：少？层流：=64/re；湍流；湍流 =0.316/r

51、e 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 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=0.33.513800/0.073=115504000 假设正确，假设正确，v=au=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

52、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 382.5mm，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，流的标准孔板流量计来测量流量，流 量系数量系数 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(局部损失局部损失)为为 6104pa，ab 段摩擦系数段摩擦系数 取为

53、取为 0.022，试计算：（，试计算：（1）流体流经）流体流经 ab 段的压力差；（段的压力差；（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百分率，已知：操作条件下液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 r

54、g vc a ms v um s （1）由）由 a、b 两点列柏努力方程两点列柏努力方程 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 5 分分 （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

55、经一喉径为中水流经一喉径为 14mm 的文丘里管，将的文丘里管，将 浓碱液槽浓碱液槽 b 中的碱液（密谋为中的碱液（密谋为 1400 kg/）抽吸入管内混合成稀碱）抽吸入管内混合成稀碱 3 m 液送入液送入 c 槽，各部分标高如附图所示；输水管规格为槽，各部分标高如附图所示；输水管规格为 573mm， 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处管路总长（包括所有局部阻力损失的当量 长度在内）为长度在内）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

56、处的真空度为多 少少 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。如 果能被吸入，吸入量的大小与哪些因素有关？果能被吸入，吸入量的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 . 14014 . 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： 真空度）(23216. 3 )2/

57、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 1.51400/10002.1m(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

58、度、处的真空度、b 槽液面与槽液面与 m 处的位差处的位差 有关，而且与吸入管的管路情况（管径、管长、粗糙度等）有关。有关，而且与吸入管的管路情况（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。

59、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、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。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、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。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，、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

60、汽化，产生对泵损害或吸不上液体。液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体。 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、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。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、