化工原理练习题-流体流动

1、流体流动一、填空题：1. 牛顿粘性定律用内摩擦力的表达式为 .用剪应力的表达式为 .答案：F= Adu/dy; t = du/dy2. 当地大气压为750mmH0寸，测得某体系的表压为 50mmHg®该体系的绝对压强为 mmHg，真空 度为 mmHg.答案：800; -503. 计算流体局部阻力损失的方法有：,其相应的阻力损失计算公式为,。答案：当 量长度法 ；阻力系数法 ；h f =入(le/d)(u 2/2g); h f=l (u2/2g);4. 理想流体是指 ;而实际流体是指 。答案：没有粘性、没有摩擦阻力、液体不可压缩；具有粘性、有摩擦力、液体可压缩、受热膨胀、消耗能量。5.

2、 牛顿粘性定律表达式为 ，其比例系数(粘度)的物理意义是 。 答案：t = F/A= du/dy ;在单位接触面积上，速度梯度为 1时，流体层间的内摩擦力。6. 流体流动的型态用 来判断，当 时为湍流，当 时为滞流，当 时为过渡流。答案：雷诺准数，ReA4000, Rev 2000, Re在 2000-4000 之间。7. 化工生产中，物料衡算的理论依据是 ，热量衡算的理论基础是 。 答案：质量守恒定律， 能量守恒定律。8. 当流体的体积流量一定时，流动截面扩大，则流速,动压头,静压头。答案：减少， 减少， 增加。9. 流体的粘度指 。粘度随温度变化而变化 ，液体的粘度随温 度升高而 ;气体的

3、粘度则随温度升高而 。答案：流体流动时，相邻流体层间，在单位接触面上，速度梯度为1时，所产生的内摩擦力减少 增大10. 液柱压力计量是基于 原理的测压装置，用U形管压强计测压时，当压强计一端与大气相通时，读数R表示的是 或。答案：流体静力学； 表压； 真空度11. 应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是, ,答案：处于稳定段， 连续， 垂直于流体流动方向，流体平行流动12. 若Re值已知时，则流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数入=,在管内呈湍流时，摩擦系数入与、有关。答案： 64/Re; Re; £ /d13. 孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒 ,变;后者是恒 ，

4、变。答案：截面；压差；压差；截面14. 液体的粘度随温度升高而 ，气体的粘度随温度的升高而 。答案：减小； 增大15. 若流体在圆形直管中作滞流流动，其速度分布呈 型曲线，其管中心最大流速是平均流速的倍,摩擦系数入与 Re的关系为 。答案：抛物线；2倍； 入=64/Re16. 牛顿粘性定律的数学表达式为 ,牛顿粘性定律适用于 型流体。答案：X = du/dy ; 牛顿17. 流体做层流流动时，管内平均流速是最大流速的 倍,湍流时，管内平均流速是最大流速的 倍。答案：0.5 ; 约0.818. 流体在管路中作连续稳态流动时，任意两截面流速与管径的关系为 ，所以，流速随着 管径的减小而 。答案：u

5、Ju 2=d22 /d 12 增大19. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是 .答案：.流体具有粘性20. 按照化工单元操作所遵循的基本规律的不同，可将单元操作分为 、。答案.动量传递、热量传递、质量传递21. 流体沿壁面流动时，有显著速度梯度的区域称为 。答案：.流动边界层22. 液体在等直径的管中作稳态流动，其流速沿管长 ,由于有摩擦阻力损失，静压强沿管长。答案：不变； 降低23. 稳态流动是指流动系统中，任一截面上流体的流速、压强、密度等物理量仅随。答案：.位置而变，而均不随时间变。24. 离心泵的主要构件有以下三部分 ：,. 答案：泵壳； 叶轮；泵轴25. 离心泵的主要参数有 ：, 流

6、量； 扬程； 功率； 效率26. 离心泵的特性曲线有:.:扬程流量曲线；功率流量曲线；效率流量曲线27. 离心泵的最大安装高度不会大于 . 10m28. 离心泵的工作点是_和两条曲线的交点.答案：泵特性曲线 H-Q ;管路特性曲线 H-Q29. 泵起动时应先关闭出口开关，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。30. 流体输送设备按工作原理可分为四类： , , , 。 答案：离心式，往复式，旋转式，流体作用式31. 当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32. 离心泵的扬程含义是 。 答案：.离心泵给单位重量的液体

7、所提供的能量33. 离心泵起动时，若泵内没有完全充满液体，离心泵就不能输送液体，这种现象称为。答案：气缚34. 离心泵输送的液体粘度越大，其扬程 ，流量 ，轴功率 ,效率。答案：.越小； 越小； 越大； 越小35. 往复压缩机的实际工作循环，是由 、四个阶级组成。答案：吸气、 压缩、排气、 膨胀36. 采用多级压缩的优点是： 。答案：降低排气温度；减少功耗；提高气缸容积利用率；使压缩机的结构更为合理。37. 离心泵叶轮的作用是 ,使液体的 均得到提高。答案：将原动机的机械能传给液体，静压能和动能。38. 往复式压缩机的工作原理和 泵相似，是靠往复运动的活塞使气缸的工作容积 ,从而进行。答案：往

8、复；增大或减少；吸气和排气，二、选择题：1. 流体在圆管内流动时，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）A. Um = 1/2Umax B. Um = 0.8UmaxC. Um = 3/2Umax 答案：B2. 从流体静力学基本方程可得知，U型管压力计测量的压强差 （）A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关C. 与指示液密度、液面高度无关 ，与U形管粗细无关答案：A3. 流体的层流底层越薄，则（）。A.近壁面速度梯度越小B. 流动阻力越小C.流动阻力越大D.流体湍动程度越小答案：B4. 为提高微差压强计的测量精度，要求指

9、示液的密度差（）。A. 大 B.中等 C.越小越好D. 越大越好答案：C5. 一个工程大气压等二F ( )Pa； ( )Kgf.cm-2oA. 1.013 X 105B. 9.8 x 104 C. 1D. 1.5答案：B C6. 转子流量计的主要特点是（）。A.恒截面、恒压差；B.变截面、变压差；C.恒流速、恒压差；D.变流速、恒压差。答案： C7. 层流与湍流的本质区别是：（）。A.湍流流速 >层流流速；B.流道截面大的为湍流，截面小的为层流；C.层流的雷诺数湍流的雷诺数；D.层流无径向脉动，而湍流有径向脉动答案：8. 圆管内流动流体湍流时的雷诺准数值应为（）A. Re<2000

10、 B. Re>4000 C. Re=20004000 答案：B9. 流体在管路中作稳态流动时，具有（）的特点。A.呈平缓的滞流B.呈匀速运动C.在任何截面处流速、流量、压强等物理参数都相等；D.任一截面处的流速、流量、压强等物理参数不随时间而变化答案：10. 表压与大气压、绝对压间的关系是（）。A. 表压=绝对压-大气压 B.表压=大气压-绝对压C.表压=绝对压+真空度答案：A流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（A.流动速度大于零流体在管内流动时A.变小B.圆管的摩擦系数入A.滞流B.11.12.13.）。B.管边不够光滑C.流体具有粘性答案:，滞流内层的厚度随流速的增加而（）变大 C.

11、不变答案：A=64/Re的适用流型是（）。过渡流 C.湍流答案：A为使U形压差计的灵敏度较高，应使指示液和被测流体的密度差（A.偏大B.15. 设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强（A.愈大B.14.偏小 C.越大越好答案：B）。愈小 C.愈接近大气压、答案：B,处于同一水平面上各点的压强C.16. 在静止的、连续的、同一液体中A. 均相等 B. 不相等 C.不一定相等答案：A17. 流体在圆管内作滞流流动时，阻力与流速的（）成比例，作完全湍流时，则阻力与流速的（ 例。A.平方 B. 五次方 C. 一次方答案：C A18. 流体在管内作湍流流动时，滞流内层的厚度随雷诺数Re的增大而（）。

12、A. 增厚 B. 减薄 C.不变答案：B19. 将管路上的阀门关小时，其阻力系数（）。A.变小 B. 变大 C.不变答案：B20. u 2/2的物理意义是表示流动系统某截面处（）流体具有的动能。A. 1kg B. 1N C. 1m答案：21. 流体流动时产生阻力的根本原因是流体流动（）与管壁产生摩擦C）。液体对转子的浮力差。答案：）管内作（各种流动型态D BA.遇到了障碍物；B.C.产生了内摩擦切向力答案：22. 转子流量计的设计原理是依据（A.流动的速度B.C. 流动时在转子的上、下端产生了压强23. 公式入=64/Re仅适用于流体在（A. 湍流B.滞流D. 圆形E.非圆形24. 转子流量计

13、的主要特点是A.恒截面、恒压差25. 离心泵的性能曲线中的A.效率一定；B.C.答案：）变截面、变压差C.）成比C）时应用。B.H- Q线是在（）情况下测定的。功率一定；变截面、恒压差答案：CC.转速一定；D. 管路（1 +E 1 e） 一定答案：C26. 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：B27. 离心泵的扬程是（）A.实际的升扬高度B. 泵的吸液高度C.液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值答案：D28. 用离心泵将液体由低处送到高处的垂直距离，

14、称为（）A.扬程B.升扬高度C.吸枷度答案：B29.往复压缩机每一工作循环所耗的功以（）压缩为取小A.等温B.绝热 C.多变答案：A30.往复泵在启动前（）液体。A. f要充满B.无须充满C.充以适里的答案：B31.离心泵并联操作的目的是（).A.增大位能B.增大扬程C.增大流量答案：C三、判断题：1. 流体在园管内作稳定流动时，其流速与管径的一次方成反比。（）X2. 流体在园管内的流动阻力主要有沿程阻力和局部阻力。（）/3. 化工单元操作是一种物理操作，只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。（）V4. 在稳态流动过程中，流体流经各截面处的体积流量相等。（）X5. 当输送流体的管子的管径一定

15、时，增大流体的流量，则雷诺准数减少。（）X6. 流体在等径的管中作稳态流动时，由于有摩擦阻力损失，因此流体的流速沿管长而逐渐变小。7. 当流体充满圆管作稳态流动时，单位时间通过任一截面的体积流量相等。（）X8. 流体作层流流动时，摩擦系数入只是 Re的函数，而与管壁的粗糙度无关。（）9. 在相同的设备条件下，密度越大，粘度越小的流体越易形成湍流状态。（）v710. 牛顿粘性定律是：流体的粘度越大，其流动性就越差。（） x11. 孔板流量计是文丘里流量计的改进，其压头损失比文氏流量计小得多。（）X12. 实际流体在导管内作稳态流动时，各种形式的压头可以互相转，但导管任一截面上的位压头、动压头与静

16、压头之和为一常数。（）X13. 为了提高压强计的灵敏度以测量微小的压强差，可采用微差压强计。当其中的两指示液密度相差越大时，其灵敏度就越高。（）x14. 经过大量实验得出，雷诺Re<2000时，流型呈层流，这是采用国际单位制得出的值，采用其他单位制应 有另外数值。（） x15. 流体在管内以湍流流动时，在近管壁处存在层流内层，其厚度随Re的增大而变薄。（）/16. 表压强就是流体的真实压强。（）X17. 设备内的真空度愈高表明绝对压强愈大。（）X18. 一般情况下气体的粘度随温度的升高而增大；液体的粘度随温度的升高而减小。（）V19. 用U形管液柱压差计测量流体压强差时，测压管的管径大小

17、和长短都会影响测量的准确性。（）X20. 流体在圆管内流动时，管的中心处速度最大，而管壁处速度为零。（）”21. 稳定流动时，流体的流速、压强、密度等均不随时间和位置而变。（）X22. 流体在管内作稳定湍流时，当Re一定时，摩擦系数入随管子的相对粗糙度的增加而增大。（）V23. 柏努利方程中的P/ （p g）表示1N重的流体在某截面处具有的静压能，又为静压头。（）”24. 流体阻力产生的根本原因是由于流体与壁面之间的摩擦引起的。（）X25. 液体在圆形管中作滞流流动时 ，其它条件不变，仅流速增加一倍，则阻力损失增加一倍（）V26. 稳定流动时，液体流经各截面的质量流量相等；流经各截面处的体积流

18、量也相等（）V27. 理想流体流动时，无流动阻力产生。（）V28. 流体在水平管内作稳定连续流动时 ,直径小处,流速增大；其静压强也会升高。（）X29. 滞流内层的厚度随雷诺数的增大而增厚。（）X30. 在静止的、处于同一水平面上的、各点液体的静压强都相等。（）X31. 实验证明，当流体在管内流动达完全湍流时，入与雷诺数的大小无关。（）/32. 离心泵启动时，为减小启动功率，应将出口阀门关闭，这是因为随流量的增加，功率增大。（）V33. 离心泵扬程随着流体流量的增大而下降。（）V34. 离心泵的扬程随其送液能力（流量）的改变而变化，当流量达到最大时，其扬程也最大；而流量为零时，其扬程亦等于零。

19、（）x35. 采用多级压缩机可解决压缩比过高的问题，但功耗增大了。（）V36. 多级往复式压缩机的压缩级数越多，则功耗越少（）。X37. 离心泵的“气缚”与“气蚀”现象，在本质是相同的。（） V四、问答题：1. 什么是流体连续稳定流动？答案：流体连续稳定流动是指流体在流动时，流体质点连续的充满其所在空间，流体在任一截面上的流动的流速、压强和密度等物理量不随时间而变化。2. 流体粘度的意义是什么？流体粘度对流体流动有什么影响？答案：流体的粘度是衡量流体粘性大小的物理量，它的意义是相邻流体层在单位接触面积上，速度梯度为1时，内摩擦力大小。流体的粘度愈大，所产生粘性也愈大，液体阻力也愈大。3. 何谓

20、层流流动？何谓湍流流动？用什么量来区分它们？答案： 层流：流体质点沿管轴作平行直线运动，无返混，在管中的流速分布为抛物线，平均流速是最 大流速的0.5倍。湍流：流体质点有返混和径向流动，平均流速约为最大流速的0.8倍。以Re来区分，Re<2000为层流、Re>4000为湍流。4. 什么是连续性假定？答案：假定流体是由许多质点组成的，彼此间没有间隙，完全充满所占有空间的连续的介质。，这一假定称为连续性假定。5流体流动的连续性方程的意义如何？答案：流体流动的连续性方程是流体流动过程的基本规律，它是根据质量守恒定律建立起的，连续性方程可以解决流体的流速、管径的计算选择，及其控制。6. 流

21、体静力学基本方程的意义是什么？答案：静止流体内部任一水平面上的压强与其位置及流体的密度有关，位置越低，压强越大；静止液体内部压强随界面上的压强而变，表明液面上所受的压强能以同样大小传递到液体内部。7. 流速与管路建设投资费及运行操作费的关系。答案：当流量一定时，流速大，管径小，投资费用小；但流速大，管内流体流动阻力增大，输送流体所消耗的动力增加，操作费用则随之增大。反之，在相同条件选择小流速，动力消耗固然可以 降低，但管径增大后建设投资增加。8. 离心泵的工作原理。答案：离心泵先灌泵后启动，当叶轮高速旋转时，液体获得了动能并甩向叶轮外缘。由于叶片间的流体通道截面和泵壳的蜗形流道截面都是逐渐扩大

22、的，使流体在泵内的流速逐渐降低，一部分动能转变为静压能，而使流体压强逐渐增高，最后从压出口压出，与此同时，由于离心力作用，叶轮中心 的流体被甩向叶轮外缘，叶轮中心形成负压，使得流体不断被吸入。9. 什么是气缚现象？答案：如果离心泵启动前未灌满液体，泵内有空气，由于空气的密度小，叶轮旋转产生的离心力小，致使液体难以被吸入，此时叶轮虽在旋转，却不能输送液体并产生噪声。该现象为气缚。10. 什么是气蚀现象？答案：当泵入口压强低于被输送液体的饱和蒸汽压时，被吸入的流体在泵的入口处汽化，形成气泡混杂在液体中，由泵中心的低压区进入泵外缘高压区，由于气泡受压而迅速凝结，使流体内部出现局部真空，周围的液体则以

23、极大的速度填补气泡凝结后出现的空间，可产生很大的冲击力， 损害泵壳和叶轮，该现象是气蚀。11. 离心泵的特性曲线有哪几条？是在何条件下测定的？答案：离心泵的特性曲线有扬程曲线，功率曲线，效率曲线。是在常温，常压下用水作实验测定的，如 果用于输送其他流体则需要换算。12. 离心泵起动时，为什么要把出口阀门关闭？答案：离心泵工作时，其轴功率Ne随着流量增大而增大，所以泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致于超负荷而受到损失，同时也避免出口管线的水力冲击。13. 采用多级压缩对生产工艺有何好处？答案：好处：(1)降低了排气温度；(2)减少了功耗；(3)提高气缸容积利用率；(4)使压

24、缩机的结构更为合理。14. 为什么单缸往复压缩机的压缩比太大，将会使压缩机不能正常工作？答案：当余隙系数一定时、压缩比愈高，余隙内的残余气体膨胀所占气缸的容积就愈多，使每次循环的 吸气量减少，而当压缩比太大时(即容积系数为零时)，残余气体膨胀已占满整个气缸，使压缩机根本无法吸入新鲜气体，也就无法正常正作了。15. 离心泵的主要部件有哪些？各有什么作用？ 答案：离心泵的主要部件有叶轮、泵壳、轴封装置。叶轮的作用是将原动机的机械能传给液体、使液体的动能和静压能均得到提高。 泵壳具有汇集液体和将部分动能转为静压能的作用，轴封装置的作用是防止泵内高压液体外漏及外界大气漏入泵内。16. 离心泵的扬程和升

25、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/ p g和动压头的增量 u2/2g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。五、计算题：1. 水在管内流动，截面 1处管内径为0.2m,流速为0.5m.s-1,由于水的压强产生水柱高 1m;截面2处 管内径为0.1m。若忽略水由1至2处的阻力损失，试计算截面 1、2处产生的水柱高度差 h为多少m?【解】列1-1 '、2-2 '间列柏努利方程式：

26、Z 1+u：/2g+p i/ p g =Z 2+U22/2g+p 2/ p g+hf2,八2,八2,八 2,p 1-p 2= p g(u 2 /2g-u 1 /2g)= p (u 2 /2-u 1 /2) u 2/u 1=d；/d 22u 2=0.5 x (0.2/0.1) 2=2m.s-1u 2 代入p1-p 2= p (2 2-0.5 2/2)=1876N/m 2p1-p2= p gh - h=( p 1-p 2)/ p g =1875/(1000 X 9.81)=0.191m2. 一输油管，原输送p 1=900kg/m3, 1=135cp的油品，现改输送p 2=880kg./m 3, 2

27、=125cp的另一油品。 若两种油品在管内均为层流流动，且维持输油管两端由流动阻力所引起的压强降pf不变，流型为层 流，则输送的油量有何变化 ?【解】64/Re 1 (l/d ) (u 12/2)=64/Re 2(l/d)(u22/2)22 u 1/(d p 1u1)u 1 =u2/(d p 2u2)u 2 u * 1/ p 1=u22 / p 2 u2/u1=ep 2/ 2P 1=1.35 X 880/ ( 1.25 X 900)=1.056输油量比原来增加5.6%3. 某流体在管内作层流流动，若体积流量不变，而输送管路的管径增加一倍，求因摩擦损失而引起的压力降有何变化？【解】根据伯氏方程：

28、- p=32ul/d 2以及：( 兀 /4)d i2ui=(兀 /4)d 22U2=Vs已知：d2=2di2222则：ui/u 2=d2 /d i =(2d i) /d i =4 即：U2=ui/42原工况：- pi=32ui il i/d i2现工况：- P2=32u2 2l 2/d 22= i l2=l i u 2=ui/4 d 2=2di将上述各项代入并比较：现/原： p2/ pi=32 X (i/4)u iX 2X 12/(2d i) 2 /32 x uiXiX l i/d i2=1/16因摩擦而引起的压降只有原来的I/I64. 用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为38.4T

29、/h,高位槽中液面比油池中液面高20m,管路总长(包括阀门及管件的当量长度)430m,进出口阻力不计。管径为4I08x 4mm若油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cp，求泵所需的实际功率，设泵的效率Y =50%【解】对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程：HeW Z+ 入(l+ 2 le )/d(u2/2g) Z=20m l+ 2 le =430m d=I08-2 x 4=i00mm=0.imu=Vs/0.785d2=38400/3600 X 0.785 X 0.i 2X 960=i.4i5m/sRe=du p / 卬=0.i X i.4i5 X 960/3430 X i0-3=39

30、.6<2000入=64/Re=64/39.6=i.6i6He=20+i.6i6X (430/0.i) X (i.4i5 2/2 X 9.8i)=729.2mN=Q He- pg/ 门=38400X 729.2 X 9.8i/(3600 X 0.5 X i000)= i52.6kw5. 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B中，输液管为4 38X2.5mm的铜管，已知料液在管中的流速为u m/s,系统的2 hf=20.6u 2/2 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30%，问新系统所设的高位槽的液面需要比原

31、系统增高多少？【解】W 0 Q u2 p i=p2于是 gZi=gZ2+S hfg(Z i-Z2)= 2 hf =20.6u 2/2u=2g(Z 2-Z2)/20.6 °'5 =(2 X 9.8i X 6/20.6) °'5 =2.39m/sZ i' =Z2+20.6u ' 2/2g=5+20.6(1.3 X 2.39) 2/(2 X 9.81)=15.14m增高为：Zi ' -Z1=15.14-11=4.14m6. 用离心泵将水由水槽送至水洗塔中，水洗塔内的表压为9.807 X 104N/nf，水槽液面恒定，其上方通大气，水槽液面与

32、输送管出口端的垂直距离为20m,在某送液量下，泵对水作的功为317.7 J/kg，管内摩擦系数为0.018 ,吸入和压出管路总长为110m(包括管件及入口的当量长度，但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为 力108X4mm水的密度为1000kg/m3。求输水量为多少 搭/h。【解】Z1g+(p 1/ p )+(u 12/2)+W=Z2g+(p2/ p )+(u已知数据：Z 1=0; P12(表)=0 ; u1 * 0; W=317.7J/kgZ 2=20m ; p2=9.807 X 104N/m2(表); p简化上式：W=Zg+(p2/ p )+(u 22/2)+ s hf 1-2又'

33、hf 1-2=入 lu 22/2d=9.9u 22317.7=9.81 X 20+9.807 X 104/1000+u 22/2+9.9u 2210.4u 22=23.43u2=1.5m/sV=( % /4)D 2X uX 3600=0.785 X 0.1 2 X 1.5 X 3600=42.41m 3/h7.如图所示，D=100mm, d=50mm,H=150mm,气体=1.2kg/m 3。当 R=25mmB寸,将水从水池中吸入水平管中 间，此时V气体为多大？(阻力可忽略)22/2)+ 2 hf 1-2=1000kg/m 3【解】选1-1、2-2截面与基准面0-0 ,如图所示。在两截面之间列

34、柏方程并简化得到：(P由已知数据：Pu代入可得:1/ p )+(u 12/2)=(p 2/ p )+(u 2 2/2)(1)P1=0.025 X 13600 X 9.81=3335N./m 222=-0.15 X 1000X 9.81=-1472N/m2.2=(100/50) U1=4u115u12=2(p1-p 2)/ p =8012u I=23.11m./s Vs=（ Tt /4）D 2ui=0.1814m3/s或 V=653n3/h8. 用离心泵经（）57 x 3.5mm的钢管，将敞口贮槽内的有机溶剂 （密度为800kg/m3,粘度为20cp）输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液

35、面高度保持16m见附图。已知钢管总长度 （包括局部阻力当量长度）为25m反应器内的压力恒定为 4kgf/cm 2 （表压），有机溶液输送量为 6 m3/h,试确定泵提供的压头。【解】取敞口贮槽液面为1-1截面，反应器内液面为以1-1截面为基准面：gZ1+(u i2/2) +(p 1/ p )+W=gZ 2+(u22/2)(p 2/ p )+ 2 hf 1-2W=(Z2-Z1)g+(u 22-u 12)/2+(p 2-p。/ p + 2 hf 1-22-2截面，在1-1与2-2截面间列柏努利方程，并2 hf 1-2 =入(l+le )/d(u2/2)u=(6/3600)/( 兀 /4) X 0.

36、05 2=0.8488m/s u l u20 Z 1=0Re=dup / 卬=0.05 X 0.8488 X 800/ (2 0 X 10-3) =1697.6<2000则入=64/Re=64/1697.6=0.03772 hf 1-2 =0.0377 X (25/0.05) X (0.8488 2/2)=6.7904J/kg故 W=16< 9.81+4 X 98100/800+6.79=654J/kg9. 图示为水泵进水管的装置。管子尺寸为457x 3.5mnx管的下端位于储水池水面下2m,并装有底阀及滤网，该处之局部阻力压头损失为12 u 2/ (2 g);截面2 2处的真空度

37、为4m水柱；由1 1至2 2截面的沿程压头损失为9u 2/ (2g)。试求：(1)进水管的流量为多少 mi/h ; (2)进水口 1 一 1处的表压2为右干N/m ?【解】列水面与2 2截面列柏努利方程：(1) Z1 + u 12/2 g + P1/ p g = Z2+ u 22/2 g + P2/ p g + 习 H乙=0, u1 = 0, P1= 0, Z2= 3m P2/pg= 4mHOE H = 12u 2/2 g + 9u 2/2 g = 21 u 2/2 g = 21 u 22/2 g 22221 u 2 /2 g + u 2/2 g = 22u 2 /2 g = 4 3= 1mu

38、 2= ( 2X 9.81/22 ) 0.5 = 0.94m/sV= 3600X 0.785 (0.05 ) 【解】(1)列11与3- 3截面柏努利方程式Zi + P1/ p g + u 1 /2 g=Z3+ P3/ p g + U 32/2 g + h f 1-3u 1 = 0, Pi= P3= 0 (表压)12-6.5 = u 32/2 g + ( 2 + 1)解得u 3 = / ( 2.5 X 2X 9.81 ) = 7 m/s U2=u 3 (d3/d2)2= 7X (10/20 ) 2=1.75m/sX 0.94 = 6.64m由1 1与2 2截面列柏努利方程式可得P 2/ P g

39、= ( Z1 Z2) u 22/2 g h f 1-2=(12 6.5 ) - 1.75 2/ (2 X 9.81 ) - 2=3.344 m 水柱(表压) P 2= 3.344 X 1000 X 9.81 = 3280412. 喷水泉的喷嘴为一截头圆锥体，其长度1 =0.5m，其两端的直径d1 = 40mm d2= 20mm竖直装置。若把表压为9.807kN/m2的水引入喷嘴，而喷嘴的阻力损失为1.5mH2O,如不计空气阻力，试求喷出的流/h(2)进水口 1 1处的表压P33截面为大槽距水面 2m深处的大槽截面，3-3及1-1截面间的柏努利方程式Z 3=乙=0 p 3/ p g=2 p 1/

40、 p g2 、U 3 0 u 1=0.94m/s H f=12u/2g2=p 1/1000g+0.94 2/2g+12 X 0.94 2/2gp 1=13.88 x 103 Pa=13.88KPa=1.415m10. 15 C水在内径为10mm勺钢管内流动，流速为 0.15 m/s，试问：(1)该流动类型是层流还是湍流？(2)如上游压强为7kgf/cm 2,流经多长管子，流体的压强降至 3 kgf/cm 2? (15C水的密度为999.1kg/m 3, 粘度为1.14cp.)【解】(1) Re= d u p / -3 .=0.010 X 0.15 X 999.1/ (1.14 X 10 )=1

41、314 V 2000该流体作层流流动(2)根据泊谡叶方程式 P= 32 1 u /d 21 = Pd2/ (32 u)=(7 3) X 9.81 X 104X 0.01 2/ (32X 1.14 X 10-3X 0.15)=7171m11. 水从蓄水箱，经过一水管流出，如附图所示。假如，Zi= 12m, Z2= Z3= 6.5m, d2= 20 mm d3= 10mm水流经d2管段的阻力损失为 2m HQ流经d管段的阻力损失为1mHO,求：(1)管嘴出口处的流速u3; (2)接近管口 2 2截面处的流速u 2及压强P2;Pa|3 知 3： 卜 I 卜2312m6. 5m6. 5m量和射流的上升

42、高度。【解】列1 1、2 2 截面，以1 1面为基准的柏氏方程Z 1+P1/ p g + u 12/2 g = Z2+ P2/ p g + u 22/2 g + h fZ 1 = 0, P2= 0由连续性方程：(兀 /4 ) d/u 1=(兀 /4 ) d22 u 2u 1= (d2/d1)2u 2= ( 20/40 ) 2u 2=u 2/4p 1/ p g = 10m z 2= 0.510 + 1/2 g X ( u 2/4 ) 2= 0.5 + u 22/2 g + 1.5_222一8 =u 2 /2 g 1/16 X u 2 /2 g = ( 15/1 6 ) u 2 /2 gu 2=

43、( 8X 9.81 X 2X 16/15 ) 105= 12.94 m/s上升高度 H= u 22/(2 X 9.81)=(12.94)2/(2 X 9.81)=8.53 m13. 利用虹吸管将池 A中的溶液引出。虹吸管出口B与A中液面垂直高度h=2mt操作条件下，溶液的饱和蒸汽压Ps=1.23 x 104N/m2。试计算虹吸管顶部 C的最大允许高度 H为若干计算时可忽略管路系统 的流动阻力。溶液的密度P=1000kg/m3,当地大气压为760mmHg【解】该题的关键是 C点的压强Pc必须等于或大于 Ps,以保证管内液体不会汽化而保持流动的连冬性。 现取极限值Pc=Ps。取A池液面为1-1面(

44、并作为基准面)，B处为2-2面。在两截面 间列柏努利方程并简化得到：u 2/2=2g=19.62再在1-1面与C截面之间列柏方程：P1 / p =Hg+(u2/2) +Ps/ p H=(P1 -Ps) /( p g) -(u 2/2g)=(101300-12300) /(1000 X 9.81) -19.62/9.81=7.07m即C点的极限高度为7.07m。14. 如图所示，水以 3.78升/秒的流量流经一扩大管段，已知 d1 = 40mm d2= 80mm倒U形压差计中水 位差 A 170mm试求：水流经扩大管段的摩擦损失hf。【解】(1) u 1 = 3.78 X 10-3/ (0.78

45、5 X 0.04 2) =3 m/su 2= (1/4 ) u 1= 0.75 m/s在1 1、2- 2截面是列柏式：g Z1+ P1/ p + u 12/2 = g Z2+ P2/ p + u 22/2 + h fZ 1 = Z2= 0 (以过管轴线的水平面为基准面)(P2 Pi) / p = ( u 12 u 22) /2 - h=(32 0.7 2) /2 - h f = 4.22 h f由静力学方程：Pi日？气甘=P2 Rp水g(P>- P1)/ P 水=R. g= 0.17 X 9.81 = 1.668 即 4.22 h f = 1.668h f = 2.552 J /kg5.

46、用泵自贮油池向高位槽输送矿物油， 流量为38.4T/h,高位槽中液面比油池中液面高 30m,管路总长(包 括阀门及管件的当量长度)430m,进出口阻力不计。管径为力108X 4mm若油在输送温度下的比重为 0.96, 粘度为3430cp,求泵所需的实际功率，设泵的效率Y =50%【解】对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程：HeA Z+ 入(l+ 2 le )/d(u2/2g) Z=30m l+ 2 le =430m d=108-2 x 4=100mm=0.1m_2u=Vs/0.785d=38400/(3600 X 0.785 X 0.1 2 X 960)=1.415m/sRe=dup / ii

47、 =0.1 X 1.415 X 960/3430 X 10-3=39.6<2000入=64/Re=64/39.6=1.616He=30+1.616X (430/0.1) X (1 .415 2/2 X 9.81)=739.13mN=Q He - p g/ r=38400X 739.13 X 9.81/(3600 X 0.5 X 1000)=154.7kw16. 用离心泵经()57x 3.5mm的钢管，将敞口贮槽内的有机溶剂 (密度为800kg/m3，粘度为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Z保持20m见附图。已知钢管总长度 (包括局部阻力当量长度)为25m反应

48、器内的压力恒定为 4kgf/cm 2(表压)，有机溶液输送量为 6ni/h，泵的效率为60% 试确定泵提供的轴功率。【解】取敞口贮槽液面为1-1截面，反应器内液面为2-2截面，在1-1与2-2截面间列柏努利方程，并以1-1截面为基准面：gZ 1+(U1 I 只【解】Z1g+P1/ P +u；/2+We=Zg+P2/ p +u22/2+ E Wu2=15/3600 (冗 /4 ) 0.05 2=2.12 m/sWe=20< 9.81 +(2250-300) X 103)/10 3+(2.12) 2/2+49=2197 J/kgNe= p V.We=9154 w18. 由山上的湖泊中引水至某

49、贮水池，湖面地面高出45m,管道总长4000m (包括直管长度和局部阻力当量长度)，要求流量达到 85 L/s。若使用新铸铁管，其摩擦阻力系数入=0.02 ,则铸铁内径需多大？ 经长期使用，铸铁管内壁腐蚀，其摩擦阻力系数增大至入=0.03 ,问此时水流量减至若干？.【解】Zg+Pg/ p g+uc2/2g=Z1+P1/ p g+u：/2g+ 入(l/d)(u 2/2g)45=0.02 X (4000/d)(u 2/2g)-(1)因为 V=( % /4)d 2 u=0.085 m 3/su=0.085/(0.785d2)代入式(1)得:d=0.254当入=0.03时，代入式(1)得u'

50、=1.367 m/sV=69.4 L/s19. 20C的水以2.5m/s的流速流经38x 2.5mm的水平钢管，此管以锥形管与另一 53x 3mm勺水平钢 管相连，如图所示。在锥形管两侧 A.B处各插入一垂直玻璃管，以观察两截面的压强。若水流经 A.B/2)+(p 1/ p )+W=gZ+(u 22/2)(p 2/ p )+ 2 hf 1-2W=(Z 2-Z1)g+(u 22-u 12)/2+(p2-p 1)/ p + 2 hf 1-22 hf 1-2 =入(l+le )/d(u2/2)u=(6/3600)/(% /4) X 0.05 2=0.8488m/suQ w 0 Z 1=0Re=dup

51、 / 卬=0.05 x 0.8488 x 800/(20 x 10-3)=1697.6<2000则入=64/Re=64/1697.6=0.03772 hf 1-2 =0.0377 X (25/0.05) X (0.8488 2/2)=6.7904/.kg故 W=(20-0) X 9.807+4 X 9.807 X 104/800+6.7904=693.5J/kgN=Q p W*= 1.541kw17. 下图所示的CO水洗塔供水系统，水洗塔顶部绝对压强为2250 kPa,贮槽水面绝对压强为 300 kPa。塔内水管与喷头连接处，高于水面20m,输水管规格为4 57 X 3.5 mm钢管，送

52、水量为15m两截面间的能量损失为1.5J/kg,求两玻璃管的水面差。/h,设管路摩擦能量损失为49J/kg，试求水泵的有效功率。I ZI【解】按连续性方程：uB=uN (dA/dB) 2=2.5(0.033/0.047)2=1.23m.s -1由柏式知：R=(Pa-Pb)/( p g)=u B2/2-u A2/2+hf a-b =1.232/2-2.5 2/2+1.5=-0.087m=-87mm负号 Pb> PA20. 某输水管路如图所示，水箱液面保持恒定。当阀门 A全关闭时，压力表读数为177kN/m2 ,阀门全开时，压力表读数为100 kN/m2。已知管路采用108 x 4mmi管，

53、当阀门全开后，测得由水箱至压力表处的阻力损失为 7.5mHQ问：全开阀 A时水的流量为多少n3/h ? ( p水=1000 kg/m 3, p大气=98.1 kN/m2)压力表4【解】定水箱液面为1-1，压力表处为2-2 ,列柏式：Z 1+P /( p g)+u12/(2g)=Z 2+P2/( p g)+u 22/(2g)+Hf 1-23Z 1=P/( P g)=177 X 10/(1000 X 9.807)=18m. 18+0+0=0+100 X 103/(1000 X 9.807)+u 22/(2g)+7.5u 2=2.43m/sV=3600 % 2.43 X (0.1) 2/4=68.6

54、7m 3/h31.6m。管路总21. 将20C的水由水池打至一敞口高位槽中，槽内的水面与水池内的水面的垂直距离为能量损失为50J/kg，流量为20ni/h，试求理论功率为多少kw?【解】g Z1+ u 12/2 + P1/ p +W e= g Z2+ u 22/2 + P2/ p +Eh fZ 1 = 0, Z2= 31.6m, P1= P2, u 1 0, u 2 0, E h f = 50 J /kgWe= g 乙 + Hh f = 9.81 x 31.6 + 50= 3 60 J /kg m s = 20/3600 x 1000= 5.556kg/sN =W em= 360x 5.556 = 2000 J /s = 2kw22. 欲用离心泵将20C水以30搭川 的流量由水池打到敝口高位槽，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