流体流动及输送机械(讲解版)

1、单元测试一：流体流动及输送机械一、填空题1. 流体在圆形直管做层流流动，管中心最大流速为平均流速得倍，摩擦系数入与re的关系为。2, x=64/re；2. u型管压差计指示液为水，若所测压差不变，要使读数r增大,应更换一种密度比水的指示液。小，pa -pb =-p）3. 流体输送机械向流体提供的能量主要用于和。提高流体势能，克服阻力损失；4. 离心泵前必须先灌泵是因为.空气密度小，造成的压差或泵吸入口的真空度小而不能将液体吸入泵内；5. 用离心泵将地血敞口容器中的碱液送至离地血10m高处密闭容器中，容器上方真空表读数为p，现在表的读数增大，其他管路条件不变，则管路总阻力损失将。增大,pph=

2、+ kqj, 减小，导致离心泵工作点向右下移动，流量增大，根据阻力损失 psps计算式可知，hf增大，压头降低，6. 已知某泵的特性曲线为he=302.4q、2,则将其与另一台完全相同的泵串联组合后，串联泵的特性曲线为 he=604.8q，若并联，并联泵的特性曲线为 he=300.6q。7. 启动离心泵前，应先和,启动往复泵前，必须检查是否打开。关闭出口阀，灌泵，出口阀；8. 某空气转子流塑计最大刻度为30n?/h,若用以测塑氮气流塑（p、t相同），贝lj qv,max=m3/h,若用以测 p=3atm 的空气，则 qv,max=m3/ho 30.5, 19.32；%因为，0>>&

3、#176; 所以= pm =prt pafqvo v p9. 水由敞口高位槽通过一管路流向压力恒定的反应器，当管路上的阀门开度减小（湍流态变为层流态），水流量将，摩擦系数，管路总阻力损失o （增大，减小，不变）减小，增大，不变；莫迪图判断摩擦系数，高位槽与反应器机守方 程判断总阻力损失。10. 用离心泵在两敞口容器间输液，同一管路中，用离心泵输送密度p=1.2p水的液体，与输水相比，离心泵的流量,扬程 ,轴功率° （增大,减小，不变）不变，不变，增大；qv = 27rr2b2c2 sin a2, ht = u2c2 cos a2 / g, pa = pgqvhc / q11. 对离心

4、泵允许安装髙度没有影响的是下列情况中的d。a.安装处大气压；b.输送液体温度；c.吸入管道的流动阻力；d.排出管道的流动阻力hs =丛沁-xeg） -npsh； npsh = npshc + + 0.5 寸 + 工hf（由 + + 0.5二、简答fg1. 离心泵在开车前为何要先关闭出口阀门？答：离心泵开动时的瞬时启动电流为正常工作电流的57倍，为保护电机，关闭 出口阀以减小负荷，减小电流，防止电极因瞬时电流过大而烧毁。2. 如图所示：a、b、c三点在同一水平面上，da=dc >db,问：（1）当闸阀关闭 时，a、b、c三点出的压强哪个大？那个小？或相等？ （2）当阀门打开，高位 槽水位不

5、变，a、b、c三点出的压强、流量、流速哪个大？那个小？或相等？或 不能判断？ 提示：（1）根据静力学方程pa=pb=pc;（2）根据连续性方程可知：qva= qvb= qvc;ua=uc<ub;根据能量守恒定律：pa>pc，pa>pb，而pc与pb大小不能判断。abc三、计算题1. 如图所示，用离心泵将水从敞口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ffilo.sm处，孔 径为20mm,孔流系数为0.61o管路为e57x3.5mm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

6、）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,粘度为lcp,摩擦系数近似为x=0.3164/re025o u形管屮指示液均为水银，其密度为13600kg/m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j/kg? （8分）（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心为多少cm? （6分）（3）孔板流量计的u形管屮指示液读数r2为多少cm? （6分）解：(1) u=qv/(0.785d2)=6.86/(0.785x0.052x3600)=0.971m/sre=0.05x0.971 x

7、1000/(1 x 1()=48550入=0.3164/re025=0.1364/48550°25=0.0213取贮水池液血为11截面，高位槽液血为22截血，列柏努利方程式： zg+pi/p+u/2+hc= z2g+p2/p+u22/2+xh(f 1 -2)he=z2g +eh(fi-2)= z2g +m(l+»e )/d(u2/2) = 10x9.81+0.0213x(250/0.05)x(0.9712/2) =9&1 +50.2=148.3j/kg(2) 以a点为y2截面，在11与2，y截面间列柏努利方程式zig+pi/p+ui2/2+he= z2g+p27p+

8、u22/2+h(f i j)(p2/-p1)/p=(pa -pa )/p= he - z2rg -(u2/2)-x(1+x1c )/d(u2/2)= 148.3-9.2x9.81-0.9712/2-0.0213(50/0.05)(0.9712/2)= 148.3-90.252-0.4714-10.04=47.53j/kg； pa -pa =47.53 x 1000=47.53 x 103n/m2 ri=(pa pa )/g(pi -p) =47.53x 103/9.81 x( 13600-1000)=0.3846m=38.46cm(3) 根据 qv=coao2gr2 (pi -p)/p0,5;

9、 r2=(qv/coao)2p/2g(pi -p)式中：c()=0.61, ao=o.785xo.o22=3.14xlo-4m2； qv=6.86/3600 m3/s,=0.4m = 40cmr 二(qv/c()ao)2p 二(6.86/3600x0.61x3.14灯0-*10002 2g(pj-p)2x9.81x(13600-1000) 2、用离心泵由敞口槽向密闭高位槽送料，特定转速下，泵特性方程为h=42-7.56xl04qv2,（qv 单位m%）,当输送水时，在管内的流量qv=0.01m3/so现新工况下改送密度为1260kg/m3的水 溶液（其他性质和水相近），密闭容器内维持表压118

10、 kpa不变，流动均进入阻力平方区，试 求：（1）试作图画出新老工况下工作点的变动情况，并说明理由；（6分） （2）求输送溶液时的流量和有效功率；（10分）（3）若将高位槽改为常压，还是输送水，则此时送水量为多少m%? （4分）12 m解：（1）本题屮，泵的特性曲线不变，由于处于阻力平方区则管路特性曲线方程屮的k不变,竺+写pg兀d g,由于密闭高位槽表压不变，输送流体密度变大,则总势能厶p/（pg）变小（位能不变，压强能变小），管路特性曲线下移，工作点从图中可看出, 向右下移动（m到m?）,流量增大，压头降低。（2）输送清水时，设管路特性曲线方程为：pps+ kgj = 12 +118x101000x9.81+ kq" 24+ kq j联立泵特性曲线方程 he=427.56xl04q/, h=he,当 qv=0.01 时，得 k=1.04xl03 s2/m 当 输送溶液吋，k值不变，管路特性曲线方程为：a o1 1 rx ()3h，=+ kqj = i2 + 1.04x10/2 =21.55 + 1.04x10(qv)2pg '1260x9.81''此方程与泵特性曲线方程联立，可求得输送溶液时的流量qv42-7.56x104 (qv)2=21.55+1.04x03 (q,) 2;得 qv-0.01066 m3/s,he=42-7.60