化工原理题库答案

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第一章流体流淌

一、名词说明（每小题2分）

31、法定计量单位：由国家以吩咐形式规定允许运用的计量单位。

62、稳定流淌：流淌系统中各截面上的流速、压强、密度等各有关物

理量仅随位置变更不随时间变更。

63、不稳定流淌：流淌系统中各截面上的流速、密度、压强等随位置

与时间而变。

64、流淌边界层：流体流过壁面时，假如流体润湿壁面，则必定形成

速度梯度很大的流体层叫流淌边界层。

35、边界层分别:流体在确定条件下脱离壁面的现象叫边界层的分别。

du

66、速度梯度：不速度梯度，即在与流淌方向垂直的y方向上流

体速度的变更率。

_du

37、牛顿黏性定律：,二〃苏

68、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

困难的物理现象可简化试验工作，该方法称为因次分析法。

310、相对粗糙度：e/d一相对粗糙度。

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〃国，〃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，可干脆测量m/S。

313、绝压：以确定零压作起点计算的压强，称为确定压强。

314、表压：表示被测流体的确定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确定压强。

二、单选择题（每小题2分）

31、某物体的质量为1000kg,则其重量为oB

A1000NB9810N

C9810kgfD1000/9.81kgf

32、4℃水在SI制中密度为；重度为；在工程单位制中

密度为;重度为oB；D；C；A

A1000kgf/m3B1000kg/m3

C102kgf•s2/m4D9810N/m3

63、如图所示，若液面恒定，忽视流淌阻力损失，则放水管的出口速

度U与有关。A

AHBH、dCd

DPaE“d、Pa

附图

34、用标准孔板流量计测量管中的流量，采纳如图所示三种装置，两

测压孔距离方相等，d尸&=d3,各管流速相等。其读数分别为必，

尼，尼。则o（流体皆为水，指示液皆为汞）。D

AR2<Ri<R3BR\<Ri=R3

CR\VR?<R3DR\=R?=R3

ER>R?=R3

八f与

hh

口JL

八R3

uLP□w

附图

95、图示所表示的R值大小反映A

AA、B两截面间压差值

BA—B截面间流淌压降损失

CA、B两截面间动压头变更

D突然扩大或缩小流淌损失

IB

Al

66、一敞口容器，底部有一出水管（如图示）。容器内水面保持恒定,

管内水流淌的速度头为0.5m水柱。水由容器流入管内，则2点的表

压R=水柱。C

0.5m

37、如图所示，用U形压差计与管道A、B两点相连。已知各图中管

径、A、B间的管长L与管道中流体流量均相同，管内流体均为20C

水，指示液均为汞，则B

ARi丰R?,Ri=R?=RBR\=Ri—7(4

68、如图表明，管中的水处于oC

A静止B向上流淌C向下流淌D不确定

O.lSkgf/cm2

39、层流与湍流的本质区分是：oD

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流的雷诺数〈湍流的雷诺数

D流无径向脉动，而湍流有径向脉动

310、如图，若水槽液位不变，在阀门打开后，①、

②、③点的流体总机械能的关系为oB

A①二②二③B①二②》③

C①③D不能确定

311>一个工程大气压等于Pa；Kgf/cm%B；G

A1.013X105B9.81X104C760

D35.6E0.33F0G1

612、如图所示，连接A、B两截面间的压差计的读数R表示了

的大小。C

AA、B间的压头损失出油

BA、B间的压强差4P

CA、B间的压头损失与动压头差之和

DA、B间的动压头差（]一凉）/2g

[A

u

313、转子流量计的主要特点是_____o（从流道截面与压差变更考

虑）。C

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

614、下图中高位槽液面保持恒定，液体以确定流量流经管路，ab与

cd两段长度相等，管径与管壁粗糙度相同，则：（1）U形压差计读数

B

AR\R2BRFR?CRR?D不定

(2)液体通过劭与cd段能量损失B

aH

615、有一并联管路，如图所示，两段管路的流量，流速、管径、管

长与流淌阻力损失分别为Vi9Ui,di,Li,Ehn与V29Lkfa,工th?。

若&=2&,L\=2Lz,则:

(1)28门/2在2=E；A

A2B4C1/2D1/4E1

(2)若两段管路中流体均作滞流流时，“/上=

A2B4C1/2D1/4E1

316、一敞口容器，底部有一进水管(如图示)。容器内水面保持恒定,

管内水流淌的速度头为0.5m水柱。水由水管进入容器，则2点的表

压P2=水柱。B

A2.OmB1.5mC1.OmD0.75m

317、孔板流量计的孔流系数Co,当店数增大时，其值oB

A总在增大B先减小，当局数增大到确定值时，Cb保持为

某定值

C总是减小D不能确定

318、在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数A数值

_______oC

A与光滑管一样B只取决于检

C只取决于相对粗糙度D与粗糙度无关

319、如图，U形压差计测得oA

AA、B间的阻力损失BA、B间的压强差

CA、B间的位头差加阻力损失DA、B间位头差

620、下图中高位槽液面保持恒定，液体以确定流量流经管路，动与

。"两段长度相等，管径与管壁粗糙度相同，贝！I：

(1)仍与cd两段静压差______oC

=

A%/cdBP&b/cd

CRb几D不定

(2)K值表示C

A助段的压差值Bab段位能变更

C助段流淌能量损失D助段压差值与流淌能量损失

321、气体是的流体。B

A可移动B可压C可流淌D可测量

322、在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的o

C

A确定压强B表压强C静压强D真空度

323、以确定零压作起点计算的压强，称为oA

A确定压强B表压强C静压强D真空度

324、真空表上的读数表示被测流体的确定压强大气压强的读

数。A

A低于B等于C高于D近似于

325、确定压强等于与表压强之和。A

A大气压强B表压强C相对压强D确定压强

326、单位时间内流过管道随意截面的流体量称为oC

A流速B流线C流量D流函数

327、内流体在流淌方向上所流过的距离称为流速。B

A无限时间B单位时间C长时间D短时间

328、柏努利方程式中的项表示单位质量流体所具有的位能。

A

AgzB"%C%Dwe

329、柏努利方程式中的£hf项表示单位质量流体因克服流淌阻力而

的能量。D

A增加B扩大C需求D损失

330、流体在直管中流淌，当W2000时，流体的流淌类型属

于层流。A

AReBPrCNuDGr

331、流体在管内作流淌时，其质点作不规则的杂乱运动。

B

A层流B湍流C过渡流D漩涡流

332、流体在圆管内流淌时，最大速度是平均速度的二倍。

A

A层流B湍流C过渡流D漩涡流

333、对于,当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边。

B

A圆形管B非圆形管C矩形管D直管

三、填空题（每小题2分）

31、当计算流体由粗管进入细管的流淌局部阻力时，其公式中的流速

应当用管中的速度。流体在管内作湍流流淌时（不是阻力平

方区）其摩擦系数4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=Udu/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、稳定流淌中，点流速只与有关，而不稳定流淌中，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，期中的两个必需具

备的条件是,o

连续；垂直流淌方向或流体流线平行

36、流体在圆形管道中作层流流淌，假如只将流速增加一倍，则阻力

损失为原来的倍；假如只将管径增加一倍，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淌时边界层发展的状况，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I为,2为，3

为9Us表示。

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。MFV1；MT-3L2

39、实际流体在管道内流淌时产生阻力的主要缘由是o

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”—，0点压强Ro增大；降低

UA

611、流体流淌的连续性方程是：；

适用于园形直管内不行压缩流体流淌的连续性方程是:

uxAxP1=U2A2P2=常数；Uid：=u2d^=常数

312、流体在一段圆形水平直管中流淌，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Paolm/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0.25~2.5d/11,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淌，则阀的局部阻力系

数g与压差计读数R的关系式为o

2Rg（夕2一夕1）

915^如附图所示，容器中盛有油（A=800kg/m3）。油上界面及以上

是空气。U形管中指示液为水（夕nOOOkg/m），囱，及，&在同一水

平面上，bi9bz9质点也在同一高度上，A=100mm,A=200mm,则各

点的表压Pai=,Pa2=,Ph=

,Ph=o（表压值以mm水柱表示）

7^i=0；Pa2=100mmH20；必=300mmH2（）；7%=340mmH2O

316、流体动力黏度(简称为黏度)〃的SI单位为o

2

运动黏度P的SI单位为oPas或Ns/m；

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。

1.6m；0.4m

618、米糠油在管中作层流流淌，若流量不变，〃、£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/m2(Nm/m3)表示则可表示

为o(无外加机械能)

gZ|+C++=gZ2+"+3+Z"

p2夕2

22

QZ]g+《+冬匚二区2且+8++Z句。

620、如图所示，液体在等径管中稳定流淌，则阀的局部阻力系数7

与压差计读数R的关系式为o

2R(pi-p)g

1=2

pu

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o

0.5；0.8

622、如图所示系统，其大管内径d=45mm,液体在管内流速为0.5m/s,

小管内径”=19mm,从到2-2断面的阻力损失为15J/kg,则2-2

断面处的流速为m/s,是依据方程而得。

2.8m/s；连续性

323、空气在内径确定的圆管中稳定流淌，若气体质量流量确定，当

气体温度上升时，的值将O

下降

324、的流体称为志向流体。

无黏性

325、某种油漆听从塞率方程r=10Cdu/dy）心，Pao在剪切速率

du/dy=l1/s时的黏度为Pa.s；当d〃/d片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

态完全相同的铅转子（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

m3/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o

增加；不变

629、已知搅拌器功率尸是搅拌桨直径2转速M流体密度A与黏

度〃的函数，即N,P,u）,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。确定压强

四、问答题（每小题2分）

31、如何推断一流体的流淌类型？

答：ReW2000的流淌称为层流流淌，Re>4000的流淌称为湍流

流淌。

32、层流与湍流是如何定义的？

答：ReW2000的流淌称为层流流淌，Re>4000的流淌称为湍流

流淌。

63、简述层流与湍流的区分。

答：流体在管内作层流流淌时，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淌时，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，各管确定

粗糙度、管径均相同，上游截面卜1'的压强、流速也相等。问：在

三种状况中，下游截面2-2,的流速是否相等？

答:三种状况中，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，各管确定

粗糙度、管径均相同，上游截面「1'的压强、流速也相等。问：在

三种状况中，下游截面2-2,的压强是否相等？假如不等，指出哪一

种状况的数值最大，哪一种状况的数值最小？其理由何在?

答：三种状况中，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?

du_u_0.2

=2000

答：dy-y-0.1义10一3

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?

duu°用。=4000

答：dy50.2x109

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淌？为什么？

竺+zg>A

答:pP时，水向低位槽流淌。

3五、推断题（每小题1分）

1、已知搅拌器功率尸是搅拌桨直径小转速从流体密度P与黏度

〃的函数，即p=N,P，M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。（）X

2、某物体的质量为1000kg,则其重量为9810No（）V

3、一敞口容器，底部有一出水管（如图示）。容器内水面保持恒定,

管内水流淌的速度头为0.5m水柱。水由容器流入管内，则2点的表

压R=0.75m水柱。（）J

4、层流与湍流的本质区分是湍流流速》层流流速。（）X

5、一个工程大气压等于1.013X1（）5pa。（）x

6、孔板流量计的孔流系数①，当彩数增大时，其值先减小，当Re

数增大到确定值时，C保持为某定值。（）J

7、流体在圆形管道中作层流流淌，假如只将流速增

加一倍，则阻力损失为原来

的2倍。（）J

8、流体在一段圆形水平直管中流淌，测得平均流速为0.5m/s,Re

为1000,问管中心处点速度为lm/so（）V

9、边长为0.4m的正方形通风管道，当量直径为0.6。（）X

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。（）J

六、计算题

61、某牛顿型流体在圆、直、等径管内流淌，在管截面上的速度分布

可表达为：厂20厂200/,式中：l截面上任一点至管壁的径向距离,

m；吁该点的点流速，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0.05Paso5分

解：(1)已知p=20y—200/,

dvdv八

则7=20-400y令7=0

刻dyay

解得尸0.05m,即管半径后0.05m

R

当y=5=0.05/2=0.025m,

V=20y-200y=200.025一200(0.025)2=0.375m/s

3分

‘dv'

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

Vuy7y=0

则尸了=0.05X20=1.0N/m22分

\"/y=0

62、水在水平管内流淌，截面1处管内径d为0.2nb截面2处管内

径员为0.Imo现测得水在某流量下截面1、2处产生的水柱高度差h

3

为0.20m,若忽视水由1至2处的阻力损失，试求水的流量m/ho

10分

解/g+f+十34分

Zi、Pi均按管中心线取值，因Z尸为，1/2=4£71

PlP2_(W-/2)[(包2-M12)]_U\

得2—=15T

P\-p2_15〃J

；・h二pg2g=82°

；・^1=0.511m/s4分

33

2

U=&42x£O.2XO.511=0.0161—=57.8—

414ss

2分

63、水从喷嘴口IT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d=25mm,现要求在高于喷嘴出口51n处水

流的直径&为d的L2倍，试计算出喷嘴口的水流速4。忽视阻力。

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=p2,丁房=L2d9U\d\~u?祗

⑷2_n_、%

W1=u,=——3分

仪副IL2?1.44

22

U,2电2an—=-^x—+9.81x5

=

由—即21.4422

4=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2瓦=20.6d/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须要比原系统增高多少？

10分

解：Tu产0=3P1=P2于是gZEg标工hfg（Z「公=工hf

=20.6—4分

2

5

2g(z1-z2)T_12x9.81x6一

206J―I206-,=2.39m/s

2分

u2_20.6(1.3x2.39)2

Z，~+20.6或”+一双最一二614m

2分

增高为：Z'-2；=15.14-11=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池与槽皆

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01084mm，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

38.4xlO31

u=-------------------------1.415—

解：-x0.12x960x3600$?分

4

「dup0.1x1.415x960”乙

A,=--------=---------------------=39.0

e43.43

X——

层流R=1.622分

e

列两截面柏方

we=Azg+£/^=£/+20x9.81

=(),△"=08

4301.4252,„J

〉hf=A-----=1.62x-----x---------=69Q57.2Q—

乙d20.12kg

叱=6957.2+20x9.81=7153，

kg4分

N粤二班7153x38.4xl0.Kw

77〃0.5x3600

2分

66、用离心泵经057X3.5mm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1611b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6m7h,泵的效率为60%,试确定泵的轴功率。

10分

“dup0.05x800x0.849

t\------=-----------------------=1698

解:e〃20x10-3

层流16982分

-----------------0.849-

2分

-0.052X3600s

4

W^Z.g+^+^hf

列两截面柏方P

25U1

妙

Z0.0522分

4x9.807x1()364250.8492

叱二16x9.81+H------------X----------------=----6--5---4-.3—

80016980.052kg

4分

ee9.1•=1.454KW

770.6x3600

2分

67、40℃水由高位槽经异径收缩管向下流淌，40℃水的密度为

3

992kg/m,饱和蒸汽压R=7.38kPa,当地大气压为97kPa。现拟4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

解：管子出口流速尸J2gh二12x9.81xl0

=14.0m/s2分

V14.0(0.15)2=Uo(0.135)2

/.£4)=17.28m/s2分

由水槽液面至收缩管处排伯努利方程：

cmr97x103p17.282

9.81x7+---------=」一+-----

9929922

3

・・・R=17.010Pa4分

•・・RR,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7?=50cm,斤1.8m。

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£e/户15,入管口与出管

口的阻力系数分别为0.5与1.0,设摩擦系数4=0.018）

15分

解：阀关时：（Z+L8）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:

2

必+

2

取Zc=0（基准面）,

22

=0=0==0

T<T74分

9.81x5=0.0181—+1+0.5+15

lo.l)2

解出：u=3.02m/s

3

v=工X0.『x3.02X3600=85.4—

分

4h3

(2)对A-A到B-B截面列伯努利方程：

2

gZxg+4+Z好

2P

3.022PRf50八八3.022

9n.o8i1x5c=-------+-^+0n.0n1i8o—+0.5-------

21000I0.1)24分

^=1.76X104N/m2(表)2分

69、在图示装置中，水管直径为①57X3.5mm。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0.5mH20,求水的流量为

若干m3/h?10分

I

解：阀门全闭时，由P2=PgH,

5

〃0.3xl.013xl0c1

H=-------------=3.1m

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1T',压力表处为下游截

面2-2',管路中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式

小工+旦=小也+红+1加

2gpg2gpgg4分

Zi=H=3.1m,Z2=0,Pi=0,P2=0.2X1.013X105Pa,Ui^O,

Shf/g=0.5mH2O

-0.2x1.013x1()5

柠入卜才3・1=------------------------1-------------F0.5

代人上式1000x9.812x9.81-

=

解得u23.24m/s2分

3

2

V=-dux3600=22.9——9公

4h2分

610、如图示常温水由高位槽以L5m/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。573.5mm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7为7.5。设系统为稳定湍流，管路摩擦系数

为0.026o

求：(1)管路中的质量流量与两槽液面的位差△名

(2)阀门前后的压强差与汞柱压差计的读数兄。

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，近似不变。问：

(3)截止阀的阻力系数才变为多少？

(4)阀门前的压强Pa如何变更？为什么？

20分

1

2

解：⑴

22卷T

W,=-dup=-x0.05xl.5x]000=2.945=10.6-

544Sh

1-1.2-2截面列伯努利方程A2M=Z,矿

1()"52

△60u

Zg=—0.026-------F7.5=4.438m5分

g0.0572

(2)阀前后:

u2152o

AP=7.5—夕=7.5——1000=8.438x1()3尸Q

22

P=()gRBP8.438103=(13.61)1039.8U

^2=0.06826m=6mm5分

(3)1-1.2-2截面列伯努利方程

当〃=0.8〃=0.81.5=1.2m/s

2gx4.438

△Zg=»矿=（弓+工+<=

d

29.81x4.438

002=29.3

L25-C5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A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a45nlin,现测得流量夕为12m7h,

摩擦系数X可按0.02计，试计算全部局部阻力当量管长之值。

10分

2

7

解：1-L2-2截面列伯努利方程

2

Z,g*+E/4分

12

U-------------------------

jrc

3600-0.04522分

4

U11I+1。u”

Z|g=----F/t---------

2d2

50+/2I22.12

9.81x9.8=0.02-------^——十

0.04522分

(2x9.81x9.8—1］竺”—50=45.85加

J0.022分

612、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4=25mm,U形压差计的指示液为汞,孔流系数以=0.62。

当需测的最大水流量为18nl/!,问:U形压差计最大读数7?皿为多少？

5分

P

>

2gR"「p)

u_c2gR(q-p)

初中〃o--3分

18万…2co」9.81R(13600,-1000)

------=—0.025x0.62J---------------------------'一

36004V1000

18x4、2

=2x9.81x12.67?

7ix0.0252x0.62x3600?

火=1.092m2分

613、密度为lO/g/iA黏度为IcP的水，以10m3/h的流量在051X3mm

的水平光滑管内流过。在管内某处n=L5at（表压），若局部阻力不

计，间距该处100m下游处R为多少Pa?

(止3000―1X105,=0.3164〃fe°二,)10分

1010

u=------------=-----------------=L7572分

解:2

3600与23600-0.045

44

dup0.045xl.75xl000

=787502分

4

2

i分

列两面的柏方

3分

=p=1.5x9.807xl04-0.0191001551000=8.3x1

d20.0452

(表)2分

914、内截面为lOOOmmX1200mm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淌。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10L33X103pa。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—y、顶端内侧为下游截面2—2,，并

以截面1一1，为基准水平面。在两截面间列柏式，即:

P2

"+寸广Pi必+寸+2A

p

式中：Zi=0,Z2=30m,Ui^u24分

由于烟道气压强变更不大，烟道气的密度可按1.033Xl()5pa与

400℃计算,即:

1.033X105X30

P==0.543依//2分

RT8.314X103(273+400)

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,—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,Ip'gZ22分

标准状况下空气的密度为1.293kg/m3,所以1.0133X105Pa>20℃

273

时的密度为夕'=1・293x273+20=1？依,

2分

于是P2=Pa,i_1.2X9.81X30=pa,i—353Pa

将以上各值代入柏式，解得

»,=（凡「49）-（凡「353）一9081x30=266J/kg

4/0.543

2分

12

乙，422分

741x1.21”

甘rhd=4X--=I.09〃？o4

其中e2（l+l,2）2分

烟道气的流速为

/266xl.09x2…/

u=J----------------=s0八

V0.05x302分

烟道气的流量为

q=3600uAp=3600xl9.7xl.2xlx0.543=46210kg/h

2分

615、已知输水量为15nl3/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。

15分

解：取池内水面为截面L作为基准面；输水管出口为截面2,则有

3

Zi=O,z2=20m,pi=O,p2=500X10Pa,Ui=O,2分

15i

u2=-----------------=1.89一

3600-0.0532S2分

4

+―++—+3分

2p2夕J力

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：

分

P=Pe/ri=3.08/0.6=5A3kW2

916、某液体密度为800kg/m3,黏度为73cP,在连接两常压容器间

的光滑管中流淌，管径300mm，总长为501n（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，调整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：入=64/Re；湍流入=0.316/Re°2515分

解：(1)在2-2两截面间列柏努力方程，

Ui=U2=09Pi=P2=0,We=O

j2

gZ[=>h=2——4

、i=7n9d2A4分

°0.316口duP

由记5云’'一〃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-L,2-2间柏努力方程

A

f0.316/匕

gZ］二

2

则4=14.33分

x/U20.316/u2

“2d2Re0-25d2

.I=-^・Re°3=118.2m4分

e0.316

917、右图，有始终径为①38X2.5mm,长为30nl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6Xl（rPa,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/m3o15分

解:

3T2F

7i/3\212x0.6x9.81x(13600—870)

=0.63x-x(16.4xl0-3)J-----------就----L

=1.75x10—3加3/§3分

匕

u------:----=2.05771/s

7T、

-xO.0332

4

(1)由A、B两点列柏努力方程

z“+&+”+力

pg2g,

*♦*Z人=ZUA=〃,，4=0

P「PR=Z-^-+AR=0.022X—xl(r3x870x+6xl()4

八Bd2'332

4

=9.66X10P;

5

分

Ne=N地n=800X62%=496W

AB段消耗的功率:

f

N=msWe=Vtp—=1.75x10—3x9.66xIO,=169.05W4分

N'

筌，1。。％=341％

则N3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/标）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（包括全部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8招/1）时，试计算文丘里喉部M处的真空度为多少

mmHg；

（2）推断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内（说明推断依据）。假如

能被吸入，吸入量的大小与哪些因素有关？

15分

解：主管道

2

n=Vy/A=(8/3600)/[(^/4)x0.051]=1.09m/5

(1)文丘里喉部M处

2

u2=VS/A2=(8/3600)/[(^/4)x0.014]=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：

2

p2/pg=(Zl-Z2)-(u2/2g)-A(1/1)。//2g)

=8-I"/2g-0.025(20/0.051)x(1.092/2g)

=-316mH2。=232mmHg(真空度)

分

(2)11哪/7噱=夕水卜水h水=1.5X1400/1000=2.ImH2O(<3.6mH2O)

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)=h'+〃'2/(2g)+尸2/(用)+hf吸

(Pa-P2)/Sg)="+/2/(2g)+hf吸

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状况(管径、管长、粗糙度等)有关。

4分

其次章流体输送机械

3一、名词说明(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供应的能量。

3、效率：有效功率与轴功率的比值。

4、轴功率：电机为泵轴所供应的功率。

5、理论压头：具有无限多叶片的离心泵为单位重量志向流体所供应

的能量。

6