化工原理习题第一部分流体流动答案.doc

1、化工原理习题：第一部分 流体流动一、填空1.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 2 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/4 倍。2.离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 -Q 和 N-Q 曲线，这些曲线表示在一定 转速 下，输送某种特定的液体时泵的性能。3.处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是 静止的 、 连通着的 、 同一种连续的液体 。流 体 在 管 内 流 动 时 ， 如 要 测 取 管 截 面 上的 流 速 分 布 ， 应 选 用 皮 托 流 量 计 测 量 。4.牛顿粘性定律的表达式 = ，其应用条件是 牛顿型流体

2、层（滞）流流体。5.如 果 流 体 为 理 想 流 体 且 无 外 加 功 的 情 况 下 ， 写 出 ：单 位 质 量 流 体 的 机 械 能 衡 算 式 为 ；常 数gpuzE2单 位 重 量 流 体 的 机 械 能 衡 算 式 为 ；常 数单 位 体 积 流 体 的 机 械 能 衡 算 式 为 ；常 数gpuzE26.有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程为 z1g+（u 12/2）+p 1+Ws= z2g+（u 22/2）+p 2 +h f ，各项单位为 Pa（N/m 2） 。7.气体的粘度随温度升高而 增加 ，水的粘度随温度升高而 降低 。8.流体在变径管中作稳定流动，

3、在管径缩小的地方其静压能 减小 。9.并联管路中各管段压强降 相等 ；管子长、直径小的管段通过的流量 小 。10 在离心泵工作时，用于将动能转变为压能的部件是_泵壳_。11.测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将 增加 ，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将 不变 。12. 离心泵的轴封装置主要有两种： 填料密封 和 机械密封 。13.若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头 降低，流量减小，效率降低，轴功率增加。14雷诺准数的表达式为_ Re=d/_。当密度1000kg.m -3, 粘度 =1 厘泊的水,在内径为 d=100mm,以流速为 1m.s 在管中流动时,其雷诺准数等于

4、_10_,其流动类型为_湍流_。15.当地大气压为 750mmHg 时,测得某体系的表压为 100mmHg,则该体系的绝对压强为_ 850_mmHg,真空度为_-100_mmHg. 16.管出口的局部阻力系数等于_1.0_,管入口的局部阻力系数等于_0.5_。17.流体在等径管中作稳定流动,流体由于流动而有摩擦阻力损失,流体的流速沿管长 _不变_。18. 当 Re 为已知时,流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数 =_64/Re _,在管内呈湍流时,摩擦系数 与_ Re _、_/d _有关。 19. 牛顿粘性定律的表达式为_=du/dy _,动力粘度 (简称为粘度) 的 SI 单位为_ Pa.s 或

5、 N.s.m _。运动粘度 的 SI 单位为_ m.s _。 20.水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器,当管道上的阀门开度减小后,水流量将_减小_,摩擦系数_增大_,管道总阻力损失_不变_。 21.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有_粘性_。22.在大气压为 101.3KPa 的地区，某真空蒸馏塔塔顶真空表的读数为9.81104Pa，若在大气压为 8.73104Pa 的地区使塔内绝对压强维持相同的数值，则真空表读数为 8.41104 Pa，相当于 0.8576 Kgf/cm2。23因次分析法的原理是 因次一致性原则 ，其主要目的是 组成数群缩减变量，使实验及数据关联工

6、作简化、可靠。24.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 2 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/4 倍。25.离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 -Q 和 N-Q 曲线，这些曲线表示在一定 转速 下，输送某种特定的液体时泵的性能。26.处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是 静止的 、 连通着的 、 同一种连续的液体 。27.有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程为 z1g+（u 12/2）+p 1+Ws= z2g+（u 22/2）+p 2 +h f ，各项单位为 Pa（N/m 2） 。28.气体的粘度随温度升

7、高而 增加 ，水的粘度随温度升高而 降低 。29.流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能 减小 。30.流体流动的连续性方程是 u1A 1= u2A 2= u A ；适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为 u1d12 = u2d22 = = ud2。31.并联管路中各管段压强降 相等 ；管子长、直径小的管段通过的流量 小 。32. 离心泵的轴封装置主要有两种： 填料密封 和 机械密封 。33. 若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头 降低，流量减小，效率降低，轴功率增加。34. P/(g)的物理意义是表示流动系统某截面处单位_重量_流体所具有的静压能,称为_静压头_。35.

8、柏努利方程实验中,在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头,当流速再增大时,液位高度_降低_,因为_阻力损失增大_,36.某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为 He=19m 水柱,输水量为0.0079m3/s, 则泵的有效功率为_1472w _.37.离心泵的安装高度超过允许吸上高度时，会发生_气蚀。_现象。38.用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量_减少_，扬程_增大_。39.离心泵输送的液体密度变大，则其扬程_不变_，流量_不变_，效率_不变_，轴功率_变大_。40.离心泵在启动时应先将出口阀_关闭_，目的是_减少启动功率，_保护电机_。41.离心泵起动

9、时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体。这种现象称为_气缚_现象。42.离心泵的流量常用出口阀调节。43.某一离心泵在运行一段时期后，发现吸入口真空表读数不断下降，管路中的流量也不断减少直至断流。经检查，电机、轴、叶轮都处在正常运转后，可以断定泵内发生_气缚_现象；应检查进口管路有否_泄漏现象_。44.离心泵的性能曲线通常包括HQ曲线、Q和NQ曲线。这些曲线表示在一定转速_下，输送某种特定的液体时泵的性能。45.离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是效率最高时的流量和扬程。46.离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生_ 气蚀_现象。47.当离心泵出口阀门开大时，流量变

10、大 ，泵出口压力降低_。48.离心泵的流量调节阀安装在离心泵出口管路上，关小出口阀门后，真空表的读数 减小，压力表的读数增大_。49.理想流体是指_ _黏度为零_的流体。50.雷诺准数的物理意义是 惯性力与黏性力之比 。51.用压滤机分离悬浮物，忽略过滤介质阻力，滤饼不可压缩，其他条件不变。提高悬浮液温度，单位过滤时间所得滤液量将 增加 。52.提高悬浮液的固体含量，单位过滤时间所得滤液量将 减小 。53.对恒压过滤，若滤饼不可压缩，介质阻力不计， （1）过滤量增大一倍，则过滤素缎为原来的 1/2 ， （2）当过滤面积增大一倍，则过滤速度增大为原来的 4 倍。54.用压滤机分离悬浮物，滤饼不可

11、压缩，介质阻力不计，过滤时间增加一倍，滤液量增加到原来的 2 倍，过滤面积增加一倍，滤液量增加到原来的 2 倍。二、选择1 流 体 在 管 内 流 动 时 ， 如 要 测 取 管 截 面 上 的 流 速 分 布 ， 应 选 用 A流 量 计 测量 。A 皮 托 管 B 孔 板 流 量 计 C 文 丘 里 流 量 计 D 转 子 流 量 计2 离 心 泵 开 动 以 前 必 须 充 满 液 体 是 为 了 防 止 发 生 A。A 气 缚 现 象 B 汽 蚀 现 象 C 汽 化 现 象 D 气 浮 现 象3 离心泵的调节阀开大时， B A 吸入管路阻力损失不变 B 泵出口的压力减小C 泵入口的真空

12、度减小 D 泵工作点的扬程升高4 水由敞口恒液位的高位槽通过一 管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，管道总阻力损失 C 。A 增大 B 减小 C 不变 D 不能判断5 流体流动时的摩擦阻力损失 hf所损失的是机械能中的 C 项。A 动能 B 位能 C 静压能 D 总机械能6 在完全湍流时（阻力平方区） ，粗糙管的摩擦系数数值 C A 与光滑管一样 B 只取决于 Re C 取决于相对粗糙度 D 与粗糙度无关7. 已知列管换热器外壳内径为 600mm，壳内装有 269 根252.5mm 的换热管，每小时有 5104kg 的溶液在管束外侧流过，溶液密度为 810kg/m3，粘度为1.

13、91103 Pas，则溶液在管束外流过时的流型为 A 。A 层流 B 湍流 C 过渡流 D 无法确定8. 某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应 C 。A 停泵，向泵内灌液 B 降低泵的安装高度C 检查进口管路是否有泄漏现象 D 检查出口管路阻力是否过大9. 某液体在内径为 d0的水平管路中稳定流动，其平均流速为 u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为 d2(d2=d0/2)的管子时，若流体为层流，则压降p 为原来的 C 倍。A 4 B 8 C 16 D 3210.离心泵输水管路在操作过程中若关小输水阀，则下列哪一条有错误（C）？A 泵的特性曲线方程不变 B 管路阻力系数上升C 管路总阻力不

14、变 D 压头上升11. 在下面几种叶轮中，_C_的效率最高。（A）开式叶轮 （B）半开式叶轮 （C）闭式叶轮12.对于恒压过滤（ D ）。 (A)滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的 倍 (B)滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的 2 倍 (C)滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的 4 倍 (D)当介质阻力不计时，滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的 倍 13.过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩进行恒速过滤，如滤液量增大一倍，则（ C ）。 (A)操作压差增大至原来的 倍 (B)操作压差增大至原来的 4 倍 (C)操作压差增大至原来的 2 倍 (D)操作压差保持不变 13.恒压过滤，

15、如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时，同一过滤时刻所得滤液量（ C ）。 (A)增大至原来的 2 倍 (B)增大至原来的 4 倍 (C)增大至原来的 倍 (D)增大至原来的 1.5 倍 14.在一般过滤操作中，实际上起到主要介质作用的是滤饼层而不是过滤介质本身，“滤渣就是滤饼”，则（ C ）。 (A)这两种说法都对 (B)两种说法都不对 (C)只有第一种说法正确 (D)只有第二种说法正确 15助滤剂应具有以下性质（ B ）。 (A)颗粒均匀、柔软、可压缩 (B)颗粒均匀、坚硬、不可压缩 (C)粒度分布广、坚硬、不可压缩 (D)颗粒均匀、可压缩、易变形 16.当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路

16、中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力_C_。（A） 不变 （B） 增大 （C） 减小 （D） 不确定17. 水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量流量保持恒定，当水温度升高时，Re 值将_A_。（A） 变大 （B） 变小 （C） 不变 （D） 不确定18.层流和湍流的本质区别是_D_。（A）湍流流速大于层流流速（B）流动阻力大的为湍流，流动阻力小的为层流（C）层流的雷诺数小于湍流的雷诺数（D）层流无径向脉动，而湍流有径向脉动19. 在流体阻力实验中，以水作工质所测得的直管摩擦阻力系数与雷诺数的关系不适用于_B_在直管中的流动。（A） 牛顿型流体（B）非牛顿型流体 （C） 酒精

17、 （D）空气20. 局部阻力损失计算式 hf = 中的 u 是指_A_。2（A）小管中流速 u1。 （B）大管中流速 u2（C）小管中流速 u1与大管中流速 u2的平均值 （D）与流向有关12（ +）21.用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，设水池和水塔水面维持恒定，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致_A_。（A）送水量增加，泵的压头下降 （B）送水量增加，泵的压头增大 （C）送水量增加，泵的轴功率不变 （D）送水量增加，泵的轴功率下降22.离心泵性能曲线中的 H-Q 线是在_C_的情况下测定的。（A）效率一定 （B）功率一定 （C）转速一定 （D）管路布置一定23. 由离心泵和某一

18、管路组成的输送系统，其工作点_D_。（A）由泵铭牌上的流量和扬程所决定（B）即泵的最大效率所对应的点（C）由泵的特性曲线所决定（D）是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点24. 在一输送系统中，改变离心泵出口阀开度，不会影响_C_。（A） 管路特性曲线 （B）管路所需压头（C） 泵的特性曲线 （D）泵的工作点25.流体在园管内流动时,管中心流速最大,若为湍流时,平均流速与管中心的最大流速的关系为（ B ）A. Um1/2Umax B. Um0.8UmaxC. Um3/2Umax26.从流体静力学基本方程了解到 U 型管压力计测量其压强差是( A )A. 与指示液密度、液面高度有关,与 U 形管粗细

19、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27.推导过滤基本基本方程时,一个基本的假设是_D_。（A）滤液在介质中呈湍流流动 （B）滤液在介质中呈层流流动（C）滤液在滤渣中呈湍流流动 （D）滤液在滤渣中呈层流流动28. 过滤常数 K 与_B_无关。（A）滤液的黏度 （B）过滤面积 （C）滤浆的浓度 （D）滤饼的压缩性29层流与湍流的本质区别是：( D )。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p/ 时, 由 1 流向 2,当(pa /+Zg)4000 为湍流。6.何谓牛顿型流体

20、？何谓非牛顿型流体？服从牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体。不服从牛顿粘性定律的，称为非牛顿型流体。非牛顿型流体又分为假塑性流体和胀塑性流体。 。7.如图所示的某一输水管路中，高位槽液位保持恒定，输水管径不变。有人说：由于受到重力的影响，水在管路中会越流越快，即水通过 2-2截面的流速 u大于通过 1-1截面的流速 u。 。这种说法对吗？为什么？*答案* 不对。因为是稳定连续流动按连续性方程知：质量流量相同，输水则体积流量相等，现管径不，故流速不变8.如图所示，水在水平管中作稳定连续流动，从 A 流向 B，问：（1）体积流量 V 和 V 哪个大？为什么？（2）流速 u 和 u 哪个大？为什么？（

21、3）静压头 P/ （g）和 P/ （g）哪个大？为什么？(1) 因为输水，按连续性方程知 V=V(2) V=V 而 d d u u(3) Z+P/(g)+u/(2g)=Z+P/(g)+u/(2g)+Hf而 水平管 Z=Z 又u u若 H=0 则 P/ （g)P/(g) ;若 H0 则 P/(g) 和 P （g)哪个大？要由 u 和u 、H 之值决定。9. 在有一个稳压罐的一条管径不变的输送管上的 A.B 处分别装上一个相同规格的压力表（如图所示） 。问：（1）当管路上的阀门 C 关闭时，两个压力表的读数是否一致？为什么？（2）当管路上阀门 C 打开时，两个压力表的读数是否相同？为什么？（设A.

22、B 处的气体密度近似相等）（1）阀 C 关闭时，流体为静止状态，同一水平面上P=P 。（2）阀 C 打开，流体流动，有阻力，为 Z=Z ，d=d且 = 则 u=u P P10. 一定量的液体在园形直管内作稳定连续滞流流动。若管长及液体的物性不变,而管径减至原来的一半,问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍？1611.在相同管径的两条园形管道中,同时分别流动着油和清水（ 油 水）,若雷诺数相同,且密度相近,试判断油速大还是水速大？为什么？Re 油=Re 水 而 u 油u 水， u 油u 水12. 某车间用水量由水塔稳定供给（如图示） 。现若将出口阀 A 关小,其流量有无改变？为什么？u=2g

23、(Z-h)/当阀门 A 关小时，hf，但 Z 不变，则 u,d 不变则 V即流量变小。13.什么叫化工单元操作？常用的化工单元操作有哪些？ 化工产品的生产过程中，具有共同物理变化，遵循共同的物理学定律的一些物理操作过程。例如：流体流动、流体输送、非均相分离、传热、蒸发、蒸馏、吸收、萃取、干燥等。14.离心泵有哪些基本参数和特征曲线？ 离心泵的基本参数是：流量、扬程、功率和效率。离心泵的特征曲线是：HeQe 扬程曲线，NeQe 功率曲线，-Q 效率曲线。15.为什么离心泵在开车前要关闭出口阀门？。离心泵的特性是，流量越大，泵所需功率也越大。当流量为零时，功率最小，避免电机起动电流过大而烧电机，同

24、时也避免出口管线的水力冲击。16. 何谓离心泵的“气缚”和“气蚀”现象，它们对泵的操作有何危害？应如何防止？“气缚”：由于泵内存气，启动泵后吸不上液的现象，称“气缚”现象。“气缚”现象发生后，泵无液体排出，无噪音，振动。为防止“气缚”现象发生，启动前应灌满液体。“气蚀”：由于泵的吸上高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时，液体气化，气泡形成，破裂等过程中引起的剥蚀现象，称“气蚀”现象， “气蚀”发生时液体因冲击而产生噪音、振动、使流量减少，甚者无液体排出。为防止“气蚀”现象发生；泵的实际安装高度应不高于允许吸上高度。17.为什么离心泵可用出口阀来调节流量？往复泵可否采用同样

25、方法调节流量？为什么？由离心泵的工作点知，改变泵出口阀的开度，使局部阻力改变，而管路特性曲线改变，流量随之改变，此法虽不经济，但对泵运转无其它影响；而往复泵属容积式泵，压头与流量基本无关，若关闭出口阀，则因泵内压力急剧升高，造成泵体。管路和电机的损坏，故不宜用出口阀来调节流量。18. 离心泵的主要部件有哪些？各有什么作用？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。19.离心泵的扬程和升扬高度有什么不同？离心泵的扬程是指泵给以单

26、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/g 和动压头的增量u/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。20. 现想测定某一离心泵的性能曲线，将此泵装在不同的管路上进行测试时，所得性能曲线是否一样？为什么？所得性能曲线一样，因泵的性能只与泵的结构，转速有关，而与管路的情况无关。21.当离心泵启动后不吸液，其原因主要有哪些？不吸液的原因可能是：由于灌液不够 或底阀不严密而漏液，使泵内存有空气；由于底阀或吸入管路 堵塞；安装高度过高；电机接线不正确

27、致使叶轮反转等。22.原用以输送水的离心泵，现改用来输送相对密度为 1.2 的水溶液（而其粘度与水相近） 。若管路布局不变，泵的前后两个开口容器液面间的垂直距离不变，试说明泵的流量、扬程、出口处压力表的读数和轴功率有何变化？泵的流量，压头无变化，因密度对离心泵的流量，扬程无影响，泵的轴功率与密度成正比，会因密度的增大而增大，泵出口处压力表会因密度的增大而改变，因P。五、计算1 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。今测得 U 形压差计读数为R=130mm，通气管距贮槽底面 h=20cm，贮槽直径为 2m，液体密度为 980kg

28、/m3。试求贮槽内液体的贮存量为多少吨？解：由题意得：R=130mm，h=20cm，D=2m， 980kg/ ，3mHg。3/160mkg（1） 管道内空气缓慢鼓泡 u=0，可用静力学原理求解。（2） 空气的 很小，忽略空气柱的影响。gRHm8.13.09816.吨 ）(15.6980)2.1(785.042hHDW2. 如图所示，用泵将水从贮槽送HH1H2观察瓶 压缩空气HRh至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为833.5mm，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度 H1为4.8m，压力表安装位置离贮槽的水面高度 H2为 5m。当输水量为 36m

29、3/h 时，进水管道全部阻力损失为 1.96J/kg，出水管道全部阻力损失为 4.9J/kg，压力表读数为 2.452105Pa，泵的效率为 70%，水的密度为 1000kg/m3，试求：（1）两槽液面的高度差 H 为多少？（2）泵所需的实际功率为多少 kW？（3）真空表的读数为多少 kgf/cm2？解 ： （1）两槽液面的高度差 H在压力表所在截面 2-2与高位槽液面 3-3间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，得：32,3222 fhpugpug其 中 ， , u3=0, p3=0, kJhf/9.432,p2=2.452105Pa, H2=5m, u2=Vs/A=2.205m/s代 入

30、 上 式 得 ： 74.98194.8.95（2）泵所需的实际功率在贮槽液面 0-0与高位槽液面 3-3间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：30,32020 fe hpugHWpugH其 中 ， , u2= u3=0, p2= p3=0, H0=0， kJhf /9.86430,H=29.4m代 入 方 程 求 得 ： We=298.64J/kg， skgVs /160故 ， =70%， wNse wNe27.4（3）真空表的读数在贮槽液面 0-0与真空表截面 1-1间列柏努利方程，有：10,121020 fhpugHpugH其 中 ， , H0=0， u0=0, p0=0, H1=4

31、.8m, u1=2.205m/skJhf/96.10,代 入 上 式 得 ， 221/5. 5.)96.5.841.(cmkgf Pap 3.两敞口贮槽的底部在同一水平面上,其间由一内径 75mm长 200m 的水平管和局部阻力系数为 0.17 的全开闸阀彼此相连，一贮槽直径为 7m，盛水深 7m，另一贮槽直径为 5m，盛水深 3m，若将闸阀全开，问大罐内水平将到 6m 时，需多长时间？设管道的流体摩擦系数 。02.解：在任一时间 t 内，大罐水深为 H，小罐水深为 h大罐截面积= ，22465.38741m小罐截面积= ，9当大罐水面下降到 H 时所排出的体积为：，465.38)7(Vt这时

32、小罐水面上升高度为 x；所以 Hx 96.1723.19/)(. 而 h672.3在大贮槽液面 1-1与小贮槽液面 2-2间列柏努利方程，并以底面为基准水平面，有：21,22121 fhgpuzgpuz其 中 大 气 压 ， u 为 管 中 流 速 ，021 21， HzHz96.722210, 7.)05.17.0()( uggudlhf 代入方程得： 2769.2uH.1u若在 dt 时间内水面从 H 下降 H-dH，这时体积将变化为 -38.465dH，则：dHt465.3872./).169.2)075.(4（故 13.0.72./).(84382ddt（）sHt4.95346.137

33、9.085.126731.8551675.0674.用泵将 20水从敞口贮槽送至表压为 1.5105Pa 的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各部分相对位置如图所示。输送管路尺寸为1084mm 的无缝钢管，吸入管长为 20m，排出管长为100m（各段管长均包括所有局部阻力的当量长度） 。当阀门为3/4 开度时，真空表读数为42700Pa，两测压口的垂直距离为 0.5m，忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可取为 0.02。试求：(1)阀门 3/4 开度时管路的流量(m 3/h)；16m3m(2)压强表读数（Pa） ；(3)泵的压头（m） ；(4)若泵的轴功率为 10kW，求泵的效率；(5)若离心泵运行

34、一年后发现有气缚现象，试分析其原因。解：（1）阀门 3/4 开度时管路的流量(m 3/h)；在贮槽液面 0-0与真空表所在截面 1-1间列柏努利方程。以 0-0截面为基准水平面，有：10,121020 fhgpuzgpuz其 中 ， , 21212110, 04.8.9.uudlhf z0=0， u0=0, p0=0（ 表 压 ） , z1=3m, p1=-42700Pa（ 表 压 ）代 入 上 式 ， 得 ： u1=2.3m/s， Q= hu/6542(2)压强表读数（Pa） ；在压力表所在截面 2-2与容器液面 3-3间列柏努利方程。仍以 0-0截面为基准水平面，有：32,32322 fh

35、gpuzgpuz81.923.0.105.610.532 解 得 ， p2=3.23105Pa（ 表 压 ）（3）泵的压头（m） ；在 真 空 表 与 压 力 表 所 在 截 面 间 列 柏 努 利 方 程 ， 可 得 ，HgpzHf8.37 081.9042723.5)( 551212 （ 4） 泵 的 有 效 功 率%87.6/ 687.10235.102NekwQ故（5） 若离心泵运行一年后发现有气缚现象，原因是进口管有泄露。5.如图所示输水系统，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m，压力表之后管路长度为 80m，管路摩擦系数为 0.03，管路内径为 0.05m，水的密度

36、为1000kg/m3，泵的效率为 0.8，输水量为15m3/h。求：（1）整个管路的阻力损失，J/kg；（2）泵轴功率，kw；（3）压力表的读数，Pa。解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg；由题意知， smAVus /12.)405.36(2则 kgJudlhf /.3522（2）泵轴功率，kw；在贮槽液面 0-0与高位槽液面 1-1间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：10,12020 fe hpugHWpugH其 中 ， , u0= u1=0， p1= p0=0（ 表 压 ） , H0=0， H=20mkJhf/1.35代 入 方 程 得 ： kgJhgfe /3528.9又 sk

37、Vs /743605故 ， =80%， wWNese.1 kwNe72.1H=20mH1=2m6.用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为573.5mm，泵出口垂直管段 A、B 截面上的测压口有软管与两支液柱压差计相连，其上指示剂水银柱的读数分别为R=40mm 及 R=1200mm。右边压差计的左侧指示剂液面与截面 A 的垂直距离H=1000mm， 右侧开口支管的水银面上灌有一段 R=20mm 的清水。A、B 两截面间的管长（即垂直距离）为 hAB =6m。管路中的摩擦系数为 0.02。当地大气压强为 1.0133105Pa，取水的密度为1000kg/m3，水银的密度为

38、 13600kg/m3。试求：（1）截面 A、B 间的管路摩擦阻力损失h f,AB, J/kg；（2）水在管路中的流速 u, m/s；（3）截面 B 上的压强 pB, Pa；（4）截面 A 上的压强 pA, Pa。解 ： （ 1） 截面 A、B 间的管路摩擦阻力损失h f,AB, J/kg；取 截 面 A 为 上 游 截 面 ， 截 面 B 为 下 游 截 面 ， 并 以 截 面 A 为 基 准 水 平 面 。 在 两 截面 之 间 列 柏 努 利 方 程 式 ， 即 ：gZA + + = gZB + + + （ 1）2upA2upBfABh则：= (ZA - ZB )g + + （ 2）fB

39、h2BABA其中： ZA - ZB =（ 0-6） =-6m=02u（ pA - pB） =hAB W g + R（ Hg W） g=610009.8 + 0.04（ 13600 1000） 9.8=63800 PaBRA H RRt s将诸值带入（2）式，得：=-69.8 +638001000=4.94 J/kgfABh（2）水在管路中的流速 u, m/s；A、B 之间的阻力损失与流速有关，可用如下公式表示：= （ 3）fh2udl其中， l=6m， d=0.05m， =0.02， =4.94 J/kg， 带入（3）式：fABh4.94=0.02 05.62u可得， u=2.029 m/s（

40、3）截面 B 上的压强 pB, Pa；在右边压差计的左侧指示剂液面处作 t-s 等压参考面，由流体静力学原理可知，Pt=Ps则：PB +（ hAB +H） W g =Pa + W g + Hg gR整理得： PB = Pa + W g + Hg g - （ hAB +H） W gR=1.0133105 + 0.0210009.81 + 1.2136009.81-（ 6+1）10009.81=193000 Pa（4）截面 A 上的压强 pA, Pa。PA = PB +P AB= PB + hAB W g=193000 + 610009.81=256000 Pa7. 某石油化工厂每小时将 40 吨

41、重油从地面油罐输送到 20m 高处的贮槽内，输油管路为 1084mm 的钢管，其水平部分的长度为 430m，已知在输送温度下，重油的部分物性数据如下：密度，kg/m 3 粘度，cP 平均比热，kJ/kg15的冷油50的热油96089034301871.6751.675（1） 试比较在 15及 50两种温度下输送时，泵所消耗的功率（该泵的效率为 0.60） 。（2）假设电价每千瓦小时（度）0.20 元，每吨 1.0atm（绝压）废热蒸汽 1.80元，试比较用废热蒸汽将油加热到 50再输送，比直接输送 15冷油的经济效果如何？（1atm 蒸汽潜热为 2257.6kJ/kg）解：（1）首先判断重油的

42、流动类型， d=108 - 42=100mm，重油在管内流速为：15时 smu/47.1.0785.96301421 50时 92雷诺准数：15时 层 流 ）(205.41034967.1Re31 50时 层 流 ）7852（2）摩擦阻力损失：由于重油在两种不同温度下是流动类型均为层流，故可用泊谡叶方程式求摩擦阻力造成的压头损失：15时 mgdluhf 06.731.0896104)23(4321 50时 lf .9.5)(7222（3）泵在两种温度下输送重油的压头：15时 mhgupzHfe 79306.81.92470211 50时 fe 522（4）泵的轴功率输送 15重油时 kwN06

43、.1460.93608.74输送 50重油时 kwN5.1206.8936084（5）经济效果的比较：输送 15重油比输送 50重油多消耗的功率为：144.06 - 12.54=131.52kw若按 1 小时计算，则多消耗 131.52kwh（即 132.52 度） ，1 小时多消耗电费：1132.520.20=26.304 元将重油从 15加热至 50，每小时所需热量为：hkJQ/23450)150(67.40消耗蒸汽量 tkgrD./.8.23加热重油所需消耗蒸汽的费用： 1.041.80=1.872 元/时从以上计算可知，在上述蒸汽和电能的价值条件下，将重油加热后再输送比直接输送冷油是有

44、利的。8.内截面为 1000 的矩形烟囱的高度为 。平均分子量为 、m120m30kmolg/30平均温度为 的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持 的真空度。在烟C4 Pa49囱高度范围内大气的密度可视为定值，大气温度为 ，地面处的大气压强为C2。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Pa310.若干 。hkg/解： 取烟囱底端为上游截面 、顶端内侧为下游截面 ，并以截面12为基准水平面。在两截面间列柏式，即：1fhPugZPugZ2212式中 01m30221u由于烟道气压强变化不大，烟道气的密度可按 计 算 ， 即 ：及 CPa403.5 335/4.027106.8mkgRTM）（以 ：端 大 气 压 强 ， 即分 别 表 示 烟 囱 底 端 与 顶与表 示 大 气 的 密 度 ， 21aPPa491因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强，故 212gZa标准状况下空气的密度为 时空气CPamkg20103./293.15、， 所 以的密度为：3/.02739.1于是 PaPaa 581.1将以上各值代入柏式，解得： kgJhaaf /2630.9543.0)()9(11 2udelf其中 m09.1)(.4烟道气的流速为：us/7.19305.26