化工原理题库习题

第一章流体流动

一、名词解释（每小题2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。

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。

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。

du

66、速度梯度：港速度梯度，即在与流动方向垂直的》方向上流

体速度的变化率。

du

37、牛顿黏性定律：苏

68、当量长度小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。

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化实验工作，该方法称为因次分析法。

310、相对粗糙度：£/d—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。

612、黏度：「一〃互，〃一比例系数，流体的黏性愈大，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：流通截面上某一点的速度，可直接测量m/S。

313、绝压：以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。

314、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。

315、真空度：真空度等于大气压强减去绝对压强。

三、填空题（每小题2分）

31、当计算流体由粗管进入细管的流动局部阻力时，其公式中的流速

应该用管中的速度。流体在管内作湍流流动时（不是阻力平

方区）其摩擦系数2随Re和而变。细管；e/d

32、牛顿黏性定律的数学表达式为,牛顿黏性定律适用

于型流体。

T=jidu/dy；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

，流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位

代表o

动静压头之和；静压头

34、稳定流动中，点流速只与有关，而不稳定流动中，点

流速除与位置有关外，还与有关。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

备的条件是，。

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，如果只将流速增加一倍，则阻力

损失为原来的倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力

损失为原来的倍。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，图

中ab截面管中心a点的流速为/，b点的流速为"，图示中所表示的符

号意义是为为，员为，1

，"s•力、°

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SI制中压强的因次为,功率的因次为

速度梯度。MT211；MT-3L2

39、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

310、如图示并联管路，流体由高位槽经A、B两路流出。当开大阀门

A后，管路A中流速UA—，O点压强Po。增大;降低

三二

O

B

611、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：

2

UjAipt=u2A2p2=常数；«i^i=Uidi=常数

312、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

强降为10Pa,Re为1000,问管中心处点速度为m/s,若平

均流速增加为lm/s,则压强降为Pa。lm/s；20Pa

613、LZB-40转子流量计其转子为不锈钢（比重：7.92）,刻度标值

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

酒精（比重：0.8）,则酒精的实际流量值要比刻度值,测量酒

精时，此流量计的最大流量值为o

大；2.84m3/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

数7与压差计读数R的关系式为o

2Rg（夕2一夕1）

c2

夕］"

915、如附图所示，容器中盛有油(p=800kg/m3)o油上界面畋以上是

空气。U形管中指示液为水(p=1000kg/m3),由，即，的在同一水平面

上，bi,b2,九点也在同一高度上，/«i=l00mm,A2=200mm,则各

点的表压尸田=，Pa2=，Pbi=

,Pb3=o(表压值以mm水柱表示)

Pa\—0；Pa2—100mmH2O；Pb\=300mmH20；

P/F3=340mmH2O

316、流体动力黏度（简称为黏度）4的SI单位为o运

动黏度y的SI单位为oPa・s或NWm?；m2/s

617、边长为0.4m的正方形通风管道，其润湿周边长为,

当量直径为o

1.6m；0.4m

618、米糠油在管中作层流流动，若流量不变，"、L不变，管径增加

一倍，则摩擦阻力损失为原来的o1/16

319、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

为，若用N/n?（N-m/m3）表示则可表示

为o（无外加机械能）

gZ|+一十丁=gZ2+」+丁+W

p2p2

22

pZ\g+P/3-=pZzg+P#号Srfp

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？

与压差计读数R的关系式为o

2R(PlP)g

pu1

321、层流时，管内平均流速是最大流速的;湍流时，管内平

均流速约是最大流速的。

0.5；0.8

622、如图所示系统，其大管内径小=45mm,液体在管内流速为

0.5m/s,小管内径"2=19mm,从1-1到2-2断面的阻力损失为15J/kg,

则2-2断面处的流速为m/s,是根据方

程而得。

2.8m/s；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

气体温度升高时，Re值将。

下降

324、的流体称为理想流体。

无黏性

325、某种油漆服从幕率方程T=10（d〃/dy）小，Pa。在剪切速率d〃/dy=l

1/s时的黏度为Pa.s；当d〃/dj=1001/s时其黏度为

Pa.So

10；1

326、并联管路的特点是：（1）并联各管段压强降;（2）

主管流量等于并联的各管段。相等；流量之

和

627、LZB-40转子流量计其转子为不锈钢（比重：7.92）,刻度标值

以水为基准，量程范围为0.25〜2.5m3/h,若上述转子流量计改用形

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

体仍为水，则实际流量值要比刻度值,实际量程范围为

3

m/h.o大；0.295〜2.95

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

,若改用转子流量计测量，当流量增大时，转子两端压差

值将。

增加；不变

629、已知搅拌器功率尸是搅拌桨直径与、转速N、流体密度p及黏

度〃的函数，即N,p,〃），利用因次分析法处理，最终所

得准数关系式中共有个准数。2

330、压强表上的读数表示被测流体的比大气压强高出的

数值，称为表压强。绝对压强

四、问答题（每小题2分）

31、如何判断一流体的流动类型？

答：ReMOOO的流动称为层流流动，Re>4000的流动称为湍流

流动。

32、层流与湍流是如何定义的？

答：ReMOOO的流动称为层流流动，Re>4000的流动称为湍流

流动。

63、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，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。

64、什么是“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“直

径”来代替，此直径即称为“当量直径”。

35、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。

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，上游截面i-r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？

答：三种情况中，下游截面2-2,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

粗糙度、管径均相同，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2-2,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？

答：三种情况中，下游截面2-2,的压强不相等，其中（a）的压

强最大，（c）的压强最小。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，又使得静压强降低。

68、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0.1mm,求油膜的速度梯度是多少？

W----->U

答:m-2。。。

6、漆刷以0.8m/s速度在平板表面移动，漆膜厚度为0.2mm，见附图。

问漆膜中形成的速度梯度为多少？

duu0.8

=4000

答：苏一厂0.2x1。-39

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，水由高位槽向低位槽流动？为什么？

]+zg>B时,水向低位槽流动。

答:

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：v=20j-200^2,式中：y—截面上任一点至管壁的径向距离,

m；了一该点的点流速，m/so试求：（1）管半径中点处的流速；（2）

管壁处的剪应力。该流体的黏度为0.05Pa-so5分

解：（1）已知v=20j—200j2,

dvdv八

则丁=20—400>令7二°

刻力ay

解得j=0.05m,即管半径7?=0.05m

R

当>=5=0.05/2=0.025m,

V=20y200y2=20x0.025200x(0.025)2=0.375m/s

3分

(2)~7~=20(m/s)/m

Jy=o

=0.05x20=1.ON/m22分

62、水在水平管内流动，截面1处管内径小为0.2m,截面2处管内

径心为0.1m。现测得水在某流量下截面1、2处产生的水柱高度差h

为0.20m,若忽略水由1至2处的阻力损失，试求水的流量力/k

10分

64P2

Z[gH------1---=H-------1----

解：12夕3?P4分

Zi、Pi均按管中心线取值，因Z1=Z2，"2=4"1

Pl夕2=)[(4〃JJ)]=

pp~222

P「P2=15%2

pg2g=°2°

〃i=0.511m/s4分

v=—dexu,=—0.2~x0.511=0.0161—=57.8—

63、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。已知喷嘴内直径"i=25mm,现要求在高于喷嘴出口5m处

水流的直径"2为"i的L2倍，试计算出喷嘴口的水流速"1。忽略阻力。

5分

解：令高于喷嘴出口5m处水流截面为2—2截面

1—2截面间：pi=p?*•*d2=l.ldi,〃i"/=112d2之

U.2J

由十二行+zgX^-+9.81x5

即5_一而2

〃i=13.76m/s2分

64、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，输液管规格为038x2.5mm,已知料液在管中的流

速为〃m/s,系统的X〃f=20.6〃2/2J/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系统增高多少?10

分

解：•.•〃国0而2P\=Pi于是gZi=gZ2+£Afg(Z1-Z2)=EAf

2

=20.6—4分

2

55

2g(z,-z2)T-_(2x9.81x6V

20.6I20.6/=2.39m/s

2分

u1_20.6(1.3x2.39)2

ZLZZ+20.6瓦=5+一公前一勺5.14m

2分

增高为：Z/-Zi=15.14-ll=4.14m2分

65、用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为38.4T/ho池及槽皆

敞口。高位槽中液面比池中液面高20m,管路总长（包括局部阻

力）430m,进出口阻力不计。管径为0108x4mm,油的黏度为3430cP,

密度为960kg/m3,泵的效率为50%,求泵的实际功率。

10分

38.4xl03一口加

H-..................................................1415—

解：-x0.12x960x3600$2分

4

dup0.1x1.415x960.

Rn=-----=--------------------=39.6

,JLI3.43

,64

/t-----

层流R=1.622分

e

列两截面柏方

we=Azg+>,>=+20x9.81

U—0,p=08

4301.4252

=1.62x----x--------6957.2—

d20.12kg

/.w=6957.2+20x9.81=7153—

ekg4分

N二乂一丝丝7153x38.4x103二］53K小

〃〃0.5x3600

2分

66、用离心泵经姬7x3.5mm的钢管，将敞口贮槽内的有机溶液（密度

为800kg/m3,黏度为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/cm2（表压），

有机溶液输送量为6m3/h,泵的效率为60%,试确定泵的轴功率。

------------------0.849—

-0.052X3600$

4

列两截面柏方

2分

4x9.807xlCP64250.8492

W=16x9.81+~\------------X---------------=----6---5--4-.3—

e80016980.052坨

4分

N=缰%上654.3x6x80038.4x1()3

=1.454KFF

〃0.6x3600

2分

67、40。。水由高位槽经异径收缩管向下流动，40℃水的密度为

3

992kg/m,饱和蒸汽压p、,=7.38kPa,当地大气压为97kPao现拟盛

取135mm,试问：当不计阻力损失，水在流经收缩管时会不会汽化？

10分

=14.0m/s2分

2

714.0x(0.15)=«0x(0.135)

.••〃0=17.28m/s

由水槽液面至收缩管处排伯努利方程:

992992

3

.•.po=17.OxlOPa

•••po>Pv，故收缩管处不会发生水汽化2分

68、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。阀门关闭时测得K=50cm,A=1.8mo

求：（1）阀门全开时的流量

（2）阀门全开时B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0.5及1.0,设摩擦系数2=0.018）

15分

水银

解：阀关时：(24+1.8)x1000=0.5x13600

Z/=5m2分

(1)阀全开：对A-A和C-C截面外侧列伯努利方程:

22

2pp2

取Zc=O(基准面),

22

"二0,空=0,二生二0

22pp4分

<50\u2

9.81x5=0.018—+1+0.5+15上

（0.1）2

解出：«=3.02m/s

兀加3

r=-x0.12x3.02x3600=85.4—

4h3分

(2)对A-A到B-B截面列伯努利方程:

2

gZA=彳4工厅

2夕

22

3.02PB3.02

9.81x5=+0.018—+0.5分

~r10000.1~T4

42

pB=1.76xlON/m（表）2分

69、在图示装置中，水管直径为中57x3.5mm。当阀门全闭时，压力

表读数为0.3大气压，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OSmHzO,求水的流量为若干

m3/h?10分

X〕

解：阀门全闭时，由P2=pgH,

〃O.3xl.O13xlO50।

H=-----------------=3」及？

1000x9.81

即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1mo2分

阀门开启时，以水槽液面为上游截面1--，压力表处为下游截面

2-2S管路中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式

r口；P）-U：p<1…

Z[+~=Zj-•+■■■+-Shf

2gPg2gpgg4分

Zi=H=3.1m,Z2=0,Pi=0,P2=0.2x1.013x105Pa,u^O,Ehf/g

=0.5mH2O

0.2xl.Q13xlQ5

3.1=+房+。5

代入上式1000x9.81

=

解得U23.24m/s2分

3

V=-d2ux3600=22.9—,公

4〃2分

610、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止阀，已知管道为°57x3.5mm的钢管，直管与

局部阻力的当量长度（不包括截止阀）总和为60m,截止阀在某一

开度时的局部阻力系数4为7.5。设系统为稳定湍流，管路摩擦系数丸

为0.026o

求：(1)管路中的质量流量及两槽液面的位差△©

(2)阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数

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，九近似不变。问：

(3)截止阀的阻力系数？变为多少？

(4)阀门前的压强也如何变化？为什么？

20分

1

2

解：(1)

22T

W,=-dup=-x0.05xl.5xl000=2.945红10.6-

s44Sh

1-1.2-2截面列伯努利方程A2/二

沙侬盛+75、1.52

-=4.438m5分

72

(2)阀前后:

〃2152

NP=7.5—p=7.5—1000=8.438xIO?尸，

22

3

*.*Ap=S—仍gR即8.438xl(P=(13.6—1)xl0x9.81/?2

:.附2=0.06826m=6mm5分

(3)1-1.2-2截面列伯努利方程

当〃'=0.8〃=0.8xl.5=1.2m/s

(1、7/22gx4.438

29.81x4.438

=29.35分

(4)因高位槽水位不变，流量减小，阀前管路阻力减小，必引起a

点压强网增大。5分

611、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)，水塔内水位高9.8m,管内径"=45mm,现测得流量V为

12m3/h,摩擦系数2可按0.02计，试计算所有局部阻力当量管长加

之值。10分

八

2

解：1-1.2-2截面列伯努利方程

4分

12m

u=--=--2--.1--—----------

7T与

3600-0.0452S2分

4

u2

Zig=《+4

ALA置d2

50+/2I22.12

9.81x9.8=0.02-------^——+

0.045222分

(2x9.81x9.8\0.0455…「

—1---------50=45.85m

I2.120.022分

612、有一内径"=50mm的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板

内孔直径"o=25mm,U形压差计的指示液为汞，孔流系数C0=0.62。

当需测的最大水流量为18m3/h,问：U形压差计最大读数Hmax为多

少？5分

解：匕=4%=—------

_cpgR(g-。)

期中“o—ioy-3分

18万…2881火(13600厂1000)

----=—0.025x0.62J---------------------

36004V1000

(12X4Y

-------；-----------=2x9.81x12.6火

(乃x0.025-x0.62x3600)

火=1.0921n2分

613、密度为K^kg/nA黏度为IcP的水，以10m3/h的流量在婚1x3mm

的水平光滑管内流过。在管内某处P1=L5at(表压)，若局部阻力不计,

问距该处100m下游处夕2为多少Pa?

(£-3000—1x1()5,4=o.3i64/£e°25)10分

1010.__m

u=------------=-------------------=1.75—

解:2分

3600-t/23600-0.04525

44

_dup0.045x1.75x1000

-------------；---------=7X750

2分

AW3

0.3164

=0.019

1875O0251分

列两面的柏方

/?=1,5X9.807X104-0.0191（）（）1，751000=8.3xlO4/3^

21d20.0452

（表）

2分

914、内截面为lOOOmmxl200mm的矩形烟囱的高度为30m。平均摩

尔质量为30kg/kmoL平均温度为400℃的烟道气自下而上流动。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定

值，大气温度为20℃,地面处的大气压强为101.33xl（）3pa。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？

20分

解：烟囱底端为上游截面1—1，、顶端内侧为下游截面2—2，，并以

截面1—1，为基准水平面。在两截面间列柏式，即：

22

gZ+T+&=gZ2+(，Z分

2p2p

式中：Zi=O,Z2=30m,ui~u24分

由于烟道气压强变化不大，烟道气的密度可按1.033xl()5pa及

400℃计算,即：

_pM1.033X1Q5X30

=0.543修/冽3

~^T8.314X103(273+400)2分

以，表示大气的密度，Pa，1与Pa，2分别表示烟囱底端与顶端大气

压强，即：Pi=pa,i-49Pa

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—Z?gZ22分

标准状况下空气的密度为1.293kg/m3,所以1.0133xl05Pa>20℃

,273

时的密度为夕'=L293x273+20=工2kg/m

2分

于是Pz=Pa.i—1.2x9.81x30=Pa,1—353Pa

将以上各值代入柏式，解得

=—49)_(4/—353)-9081X30=266J/kg

2分

乙jd22分

苴中I=4x1江2]09冽

其中,2（1+1.2）2分

烟道气的流速为

266x1.09x2…,

U=----------=19Jm/s

0.05x302分

烟道气的流量为

4二3600uAp=3600xl9.7xl.2xlx0.543=46210馅/h

2分

615、已知输水量为15m3/h,管径53mm,总机械能损失为40J/kg,

泵的效率0.6求泵的轴功率

解：取池内水面为截面1,作为基准面；输水管出口为截面2,则有

3

Zi=0,Z2=20m,pi=0,p2=500><10Pa,Ui=0,2分

3600-0.0532$2分

4

Z1g+f+0+%=Z2g+t+乙+»/3分

2p2P3K

代入数值，得We=738J/kg2分

质量流量：Ws=(15/3600)(1000)=4.17kg/s2分

有效功率：Ne=4.17x738=3080J/s=3.08kw2分

泵的轴功率：

p=匕勿=3.08/0.6=5.13左少2分

916、某液体密度为800kg/m3,黏度为73cP,在连接两常压容器间

的光滑管中流动，管径300mm，总长为50m(包括全部局部阻力当

量长度)，两容器液面差为3.2m(如图示)。

求：(1)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，阀的局部阻力系数是多少？按该管折算的当量长度又是多少？

层流：X=64/Re；湍流入=0.316/Re°2515分

二1/

解：(1)在1-1,2-2两截面间列柏努力方程,

ui=ii2=0,Pi=P2=0，We=0

y-'72

gZl=”/T-2=A”4分

.0.316ndup

由Re025,~4代入上式

得u=3.513m/s2分

验证Re=0.3x3.513x800/0.073=11550>4000

假设正确，V=A,u=893.95m3/h2分

(2)流量减半，流速减半，即u=1.7565m/s

Re=5775符合伯拉修斯式

列1-1,2-2间柏努力方程

U2

gZ］二

Re0-25d.)22

则4—14.33分

卜u?cI。u20.316Iu1

“2d2Re0-25d2

:.l=Re025=118.2m4分

00.316

917、右图，有一直径为①38x2.5mm,长为30m的水平直管段AB,

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

C。为0.63,流体流经孔板的永久压降（局部损失）为6xlO4Pa,AB段摩

擦系数入取为0.022,试计算：（1）流体流经AB段的压力差；（2）若

泵的轴功率为800W,效率为62%,求AB管段消耗的功率为泵的有

效功率的百分率，已知：操作条件下液体密度为870kg/m3,U管指示

液为汞，其密度为13600kg/m3。15分

解:

…4产F

7i3d12x0.6x9.81x(13600-870)

-0.63x-x(1z6.4xl0-3)J----------------------2

417V870

=1.75x10-3m3/93分

V

-----f---=2.05m/

u=JTcs

-x0.0332

4

(1)由A、B两点列柏努力方程

rPPU2

Z,+^A-+^-+h=Zp+—^-+—^-十队

APgc2geBpg2g/

,•*ZA=ZB,UA=uB,he=0

j22八。八:2

34

P,-R=A-^-+AP/0.022x—xl0-x870x—^-+6xl0

ABd2'332

=9.66x102

5

分

(2)Ne=N轴〃=800x62%=496少

AB段消耗的功率:

N'=mW=Vu^=1.75x10-3x9.66x104=169.05PF

f4分

P

N'=©O'*10。％=341%

则N,4963分

618、一敞口高位水槽A中水流经一喉径为14mm的文丘里管，将浓

碱液槽B中的碱液（密谋为1400kg/加）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；输水管规格为057x3mm,自A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度在内)

为20m,摩擦系数可取0.025。

(1)当水流量为8m加1时，试计算文丘里喉部M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)。如果

能被吸入，吸入量的大小与哪些因素有关？

15分

解：主管道

u=Vs/A=(S/3600)/[(%/4)x0.0512]=1.09m/s

(1)文丘里喉部M处

〃2=Vs/A.=(8/3600)/[(7T/4)X0.0142]=14.4m/53分

在高位水槽上面与M处界面间的列柏努利方程得：

p2/pg=（4—Z2）—（的2/2g）-2（1/d）（"/2g）

2

=8-"A?/2g-0025（20/0.05l）x（1.09/2g）

=-3A6mH2O=232mmHg（真空度）

分

（2）h碱°碱=P水h水h水=1.5x1400/1000=2.1m（＜3.6m）

故浓碱液能被吸入管内。3分

在B槽液面与M处水平截面间的列柏努利方程得：

Pa/（pg）="+//（2g）+匕/（侬）+hf吸

（Pa—P2）/（居）=〃'+〃'2/（2g）+h^

可见吸入量的大小不仅与M处的真空度、B槽液面与M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。

4分

第二章流体输送机械

3—、名词解释（每题2分）

1、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。

3、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。

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。

6、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。

8、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。

11、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。

13、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。

15、风量：风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计。

三、填空题（每题2分）

31、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。气蚀

32、离心通风机的全风压是指o

动风压和静风压之和

63、单级往复泵的理论流量计算式为。V

=Asn

34、离心泵常采用调节流量，往复泵常采用

调节流量。

出口阀门；旁路阀门

65、写出有外加能量时，以单位体积流体为基准的实际流体伯努利方

程式____________

__________________________________________________各项的单

位均为o

22

"1PTT〃2rT

Z1意+-^+Pi+Hepg=z2pg+^-p+p2+pgXHf}_2.

N/n?或Pa

36、离心泵的工作点是曲线与曲线的

交点。管路特性；泵特性

67、离心通风机全风压的单位是，其物理意义

是。

N/m2；风机提供给每Ilf气体的能量

68、离心泵的允许吸上真空高度的数值于允许的安装

高度的数值(大，小)。大

69、用离心泵将一个低位敞口水池中的水送至敞口高位水槽中，如果

改为输送p=1100kg/m3但其他物性与水相同的溶液，则流

量,扬程,功率o(增大，不变,

减小，不能确定)不变；不变；增大

610、(1)离心泵的轴封装置主要有两种：a；

bo

(2)管路特性曲线的一般表达式是。

2

(1)填料密封；机械密封(2)He=A+BV

611、若被输送的流体黏度增高，则离心泵的扬程,流

量,效率,轴功o减小；减小；

下降；增大

612、往复泵主要适用于、的场合。小

流量；高扬程

613、离心泵叶轮按有无盖板可分

为，，O

敞式；半敞式；闭式(或开式；半开式；闭式)

314、离心泵按叶轮串联的多少可分为

和0

单级；多级

615、离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：P=0.05m3/s时，

He=20m；管路特性为P=0.05m3/s时，儿=18m,则在该流量下,

消耗在调节阀门上的扬程值=mo2

616、离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：々0.05m-%时，

He=20m；管路特性为片0.05m3/s时，^=18m,则用阀调节到该

流量下，有效功率Ne=kWo9.81

四、问答题(每题3分)

31、启动离心泵前及停泵前应做哪些工作?

答：启动离心泵前应灌泵、关闭泵的出口阀门，停泵前也应关闭

泵的出口阀门。

32、启动离心泵前为什么要灌泵？

答：为了防止气缚现象发生。

33、启动离心泵前为什么要关闭泵的出口阀门？

答：为了减小启动电流，以保护电机。

34、停泵前为什么要关闭泵的出口阀门？

答：防止高压液体倒流，对泵造成损害。

35、启动离心泵前如果不灌泵会发生什么现象？

答：会发生气缚现象。

36、若离心泵的实际安装高度大于允许安装高度会发生什么现象？

答：会发生气蚀现象。

37、如何防止气蚀现象的发生？

答：离心泵的实际安装高度小于计算的允许安装高度就可以防止

气蚀现象的发生。

38、启动往复泵时是否需要灌泵？启动往复泵时能否关闭出口阀

门？往复泵的流量调节能否采用出口阀门调节？

答：不需要，不能，不能。

69、什么是离心泵的工作点？试用图说明之。

答：泵的工作点是泵的特性曲线区一V与管路特性曲线He'—V

的交点，如图中的D点。

e

610、何谓泵的扬程？何谓泵的升扬高度？

答：泵的扬程：单位重量流体从泵获得的机械能。

泵的升扬高度：泵的实际吸上高度与排出高度之和。

611、离心泵发生“汽蚀”的主要原因是什么？

答；原因是叶轮进口处的压力降至被输送液体的饱和蒸汽压，引

起部分液体沸腾汽化。

612、下列两图为离心泵的两种安装方式，用以输送热水，在热水的

温度下饱和蒸汽压Pr=0.4kgf/cm2,大气压可取为10mH2O,两种安

装方式中，管路特性视为相同，请回答：两种安装方式是否有一种能

将水送到高位槽?为什么？

答：由安装高度的计算式：7/g,max=（pa-Pv）/^-Ah,允-Z〃f，吸

=10-4-Ah,允-Z"f,吸＜6m而实际安装高度生均大于允许的最大安装高

度，故两种安装方式均不可能将水送到高位槽。

313、为什么离心泵的壳体要做成蜗壳形？

答：使部分动能有效地转变为静压能，减少能量损失。

614、为什么调节流量的阀门一般不装在泵的吸入管路上？

答：为了保证泵在实际操作中不发生气蚀现象，要尽量减小吸入

管的阻力。这就要求吸上管路短而直且无调节阀门，以使吸尽量

小。因此，调节流量的阀门一般不装在吸入管路上，而装在出口管路

上。

五、计算题（每题10分）

31、以离心泵把水由储罐A输至储罐B,B内液位比A内液位高1.2m,

22

管子内径80mm,pA=-0.2kgf/cm,pB=0.25kgf/cm（均为表压），

1min输送500kg水。AB间管线总长5m（包括局部阻力），摩擦系

数0.02,轴功率0.77kw,求泵的效率。10分

V=-50°=8.33X10-3加3

解:60x10002分

u=-=l.66m/s'八

A2分

H；=(ZB-Z)+(PB-P'+EH2B

Pg

i662

=1.2+(0.25+0.2)xl0+0.02x(5+0.08)x———=5.88m

2x9.81

3分

QQI

〃=/N=5.88X8.33X10一3x1000x——--------=0.624

e°0.77X1000

3分

62、生产要求以18m3/h流量将饱和温度的液体从低位容器A输至高

3

位容器B内o液体密度960kg/m,黏度与水相近。两液位高度差21m,

压力表读数：PA=0.2at,PB=1.2ato排出管长50m＞吸入管长20m(均

包括局部阻力)，管内径50mm,摩擦系数0.023。现库存一台泵，铭

牌标明：扬程44m,流量20m3/h,此泵是否能用？若此泵能用，该

泵在18m3/h时的允许气蚀余量为2.3m,现拟将泵安装在容器A内液

位以下9m处，问：能否正常操作？10分

解：

p2-px82L7~

He'=z2-z,+——+—~~-

Pg兀一gd「

18

8x0.023x(50+20)x(----)27

_(1.2—0.2)x9.81x104+

2J+3600

960x9.813.142X9.81X0.055

=42.1m