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!-一、单选题 1单位体积流体所具有的( )称为流体的密度。 A A 质量;B 粘度;C 位能;D 动能。 2单位体积流体所具有的质量称为流体的( )。 A A 密度;B 粘度;C 位能;D 动能。 3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 层流的雷诺数湍流的雷诺数;D 层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。4气体是( )的流体。 B A 可移动;B 可压缩;C 可流动;D 可测量。 5在静止的流体内,单位面积上所受的压力称为流体的( )。 C A 绝对压力;B 表压力;C 静压力;D 真空度。 6以绝对零压作起点计算的压力,称为( )。 A A 绝对压力;B 表压力;C 静压力;D 真空度。 7当被测流体的( )大于外界大气压力时,所用的测压仪表称为压力表。 D A 真空度;B 表压力;C 相对压力;D 绝对压力。 8当被测流体的绝对压力( )外界大气压力时,所用的测压仪表称为压力表。 A A 大于;B 小于;C 等于;D 近似于。 9( )上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值,称为表压力。 A A 压力表;B 真空表;C 高度表;D 速度表。 10被测流体的( )小于外界大气压力时,所用测压仪表称为真空表。 D A 大气压;B 表压力;C 相对压力;D 绝对压力。 11. 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. Um0.8Umax; C. Um3/2Umax。12. 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。13.层流底层越薄( )。 C 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。14.双液体U形差压计要求指示液的密度差( ) C A. 大; B. 中等; C. 小; D. 越大越好。15.转子流量计的主要特点是( )。 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。16.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. 层流的雷诺数湍流的雷诺数;D. 层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。17.圆直管内流动流体,湍流时雷诺准数是( )。 B A. Re 2000; B. Re 4000; C. Re = 20004000。18.某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg , 当地大气压为101kPa, 则泵入口处的绝对压强为( )。 A A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa。19.在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍,则细管流速是粗管的( )倍。 CA. 2; B. 8; C. 4。20.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是( )。 C A. 流动速度大于零; B. 管边不够光滑; C. 流体具有粘性。21.在相同条件下,缩小管径,雷诺数( )。 A A. 增大; B. 减小; C. 不变。22.水在园形直管中作滞流流动,流速不变,若管子直径增大一倍,则阻力损失为原来的( )。 A A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍。 23单位时间内流过管道任意截面的流体量称为( )。 C A 流速;B 流线;C 流量;D 流函数。 24单位时间内流体在流动方向上所流过的( )称为流速。 C A 宽度;B 高度;C 距离;D 直线。 25柏努利方程式中的( )项表示单位质量流体所具有的位能。 A A gz;B ;C ;D we。 26柏努利方程式中的 项表示单位质量流体所具有的( )。 B A 位能;B 动能;C 静压能;D 有效功。 27柏努利方程式中的( )项表示单位质量流体所具有的静压能。 C A gz;B ;C ;D we。 28柏努利方程式中的( )项表示单位质量流体通过泵(或其他输送设备)所获得的能量,称为有效功。 D A gz;B ;C ;D we。 29柏努利方程式中的( )项表示单位质量流体因克服流动阻力而损失的能量。 D A gz;B ;C ;D 。 30流体在直管中流动,当( )2000时,流体的流动类型属于层流。 A A Re;B Pr;C Nu;D Gr。 31流体在直管中流动,当Re( )4000时,流体的流动类型属于湍流。 B A ;B ;C ;D 。 32流体在直管中流动,当2000( )4000时,流体的流动类型属于不稳定的过渡区。 A A Re;B Pr;C Nu;D Gr。 33流体在管内作( )流动时,其质点沿管轴作有规则的平行运动。 A A 层流;B 湍流;C 过渡流;D 漩涡流。 34流体在管内作( )流动时,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。 35流体在圆管内( )流动时,平均速度是最大速度的一半。 A A 层流;B 湍流;C 过渡流;D 漩涡流。 36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。 二、填空题1.流体静力学基本方程式或 2.定态流动的柏努利方程式能量衡算式1kg流体: J/kg3单位体积流体所具有的 质量 称为流体的密度。 4. 雷诺准数的表达式为_ Re=d/_。当密度1000kg.m,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_10_,其流动类型为_湍流_。5. 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。6. 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_113404_Pa, 真空度为_ -133402_Pa。7. 某物的比重为0.879, 其密度为_879kg/m 3_, 其比容为_0.00114 m3/kg _。8. 圆管中有常温下的水流动, 管内径d=100mm, 测得其中的质量流量为15.7kg./s, 其体积流量为_0.0157m3/s ,平均流速为_ 2.0m/s。 9. 当20的甘油(=1261kg/m3, =1499厘泊)在内径为100mm的管内流动时, 若流速为1.0m/s时, 其雷诺准数Re为_84.1_, 其摩擦阻力系数为_0.761_。10.某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为3020mm,其当量直径de为_24mm_。11.测量流体流量的流量计主要有如下四种:_ 转子流量计, 孔板流量计, _文丘里流量计,_ 湿式气体流量计_, 测量管内流体点的速度, 则用_皮托管_。12.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_。13.化工生产中,物料衡算的理论依据是质量守恒定律,热量衡算的理论基础是能量守恒定律。14.流体体积流量一定时,有效截面扩大,则流速 减少,动压头减少,静压头增加。15.理想流体在变径管路中作稳定的连续流动时,在管子直径缩小的地方,其静压力 _减少_。16.套管由572.5mm和252.5mm的钢管组成,则环隙的流通截面积等于_1633mm2 _,润湿周边等于_242mm _,当量直径等于_27mm _。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.液柱压力计量是基于_流体静力学_原理的测压装置,用U形管压差计测压时,当一端与大气相通时,读数R表示的是_表压_或_真空度_。 19.米糠油在管中作流动,若流量不变, 管径不变,管长增加一倍,则摩擦阻力损失为原来的_2_倍。20.米糠油在管中作层流流动,若流量不变,管长不变, 管径增加一倍,则摩擦阻力损失为原来的_1/16_倍。21.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。22.液体的粘度随温度升高而_减小_,气体的粘度随温度的升高而_增大_。23.某流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是_ 抛物线_型曲线,其管中心最大流速为平均流速的_2倍_倍,摩擦系数与Re的关系为_64/Re _。24.牛顿型流体与非牛顿型流体的主要的区别是_牛顿型流体符合牛顿粘性定律_。25.稳定流动的定义是_流动状况不随时间而变_。三、计算题 1一套管换热器的内管外径为80 mm, 外管内径为150 mm, 其环隙的当量直径为多少? 解:de = 4 = 4 = 150 80 = 70 mm 2某液体在一管路中稳定流过,若将管子直径减小一半,而流量不变,则液体的流速为原流速的多少倍? 解:V = uA, u1A1 = u2A2, A = , 当 d1 = 2d2 时 u1 = u2 , 有 , , 即 得 u2 = 4u1 3一定量的液体在圆形直管内作滞流流动。若管长及液体物性不变,而管径减至原有的一半,问因流动阻力产生的能量损失为原来的多少倍? 解: 流动阻力 ,设管径改变后 ,则根据u1A1 = u2A2 可得u2 = 4u1,滞流时 , = , , 4某设备上真空表的读数为13.3103 Pa,计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7103 Pa。 解:绝对压强 = 大气压 真空度 = 98.7103 13.3103 = 85.4103 Pa 表压强 = 真空度 = 13.3103 Pa 5甲乙两地的平均大气压强分别为85.3103 Pa和101.33103 Pa,在甲地操作的真空精馏塔塔顶的真空表读数为80103 Pa,在乙地操作时,若要求塔内维持相同的绝对压强,真空表读数应为多少? 解:在甲地 绝对压强 = 大气压 真空度 = 85.3103 80103 = 5.3103 Pa 在乙地 真空度 = 大气压 绝对压强 = 101.33103 5.3103 = 96.03103 Pa 6在兰州操作的苯乙烯真空精馏塔顶的真空表读数为80103 Pa,在天津操作时,若要求塔内维持相同的绝对压强,真空表的读数应为多少?兰州地区的平均大气压强为85.3103 Pa,天津地区的平均大气压强为101.33103 Pa。 解:在兰州 绝对压强 = 大气压 真空度 = 85.3103 80103 = 5.3103 Pa 在天津 真空度 = 大气压 绝对压强 = 101.33103 5.3103 = 96.03103 Pa 7某设备的进、出口压强分别为1200 mmH2O(真空度)和1.6 kgf/cm2(表压)。若当地大气压为760 mmHg, 求此设备进、出口的压强差。(用SI制表示) 解: 进口 P1(绝压)= P(大气压)- P(真空度) 出口 P2(绝压)= P(大气压)+ P(表压) P1(真空度)= 1200 mmH2O = 0.12 kgf/cm2 P1(绝压)- P2(绝压)= - P1(真空度)+P2(表压) = -(0.12+1.6)= -1.72 kgf/cm2 = -1.729.81104 = -1.687105 N/m2 11有一内径为25 mm的水管,如管中水的流速为1.0 m/s,求: (1)管中水的流动类型; (2)管中水保持层流状态的最大流速(水的密度=1000 kg/m3, 粘度= 1 cp)。 解:(1)Re = du/= 0.02511000/0.001 = 250004000 流动类型为湍流。 (2)层流时,Re 2000,流速最大时,Re = 2000,即du/= 2000 u = 2000/d= 20000.001/(0.0251000)= 0.08 m/s 12密度为850 kg/m3、粘度为810-3 Pas的液体在内径为14 mm的钢管内流动,液体的流速为1 m/s。计算:(1)雷诺准数,并指出属于何种流型;(2)若要使该流动达到湍流,液体的流速至少应为多少? 解:(1)Re = du/= 0.0141850/810-3 = 1487.5 2000 流动类型为层流 (2)湍流时,Re 4000,流速最小时,Re = 4000,即du/= 4000 u = 4000/d= 40000.008/(0.014850)= 2.69 m/s 13用 1084 mm 的钢管从水塔将水引至车间,管路长度150 m(包括管件的当量长度)。若此管路的全部能量损失为118 J/kg,此管路输水量为若干m3/h?(管路摩擦系数可取为0.02,水的密度取为1000 kg/m3) 解:能量损失 118 J/kg u = 2.8 m/s 流量 V = uA = 2.8 79.13 m3/h 14用1689 mm的钢管输送原油。管线总长100 km, 油量为60000 kg/h,油管最大抗压能力为1.57107 Pa。已知50 时油的密度为890 kg/m3, 粘度为181 cp。假定输油管水平放置,其局部阻力忽略不计。问:为完成上述输油任务, 中途需设几个加压站? 解:u1 = u2,Z1 = Z2, u = V/A = (60000/890)/(36000.7850.152) = 1.06 m/s Re = du/= 0.151.06890/(18110-3) = 782 层流 = 64/Re = 64/782 = 0.0818 P =(l/d)(u2/2)= 0.0818(105/0.15)(1.062/2)890 = 2.72107 Pa n = 2.72107/(1.57107) = 1.73 中途应设一个加压站 15在附图所示的储油罐中盛有密度为960 kg/m3 的油品。油面高于罐底9.6 m,油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm圆孔,其中心距罐底800 mm,孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23106 Pa,问:至少需要几个螺钉? 解:设通过孔盖中心的水平面上液体的静压强为 p,则p就是管内液体作用与孔盖上的平均 压强。由流体静力学基本方程式知 作用在孔盖外侧的是大气压强 pa,故孔盖内外两侧所受压强差为 作用在孔盖上的静压力为 每个螺钉能承受的力为 螺钉的个数 = 3.76104/6.04103 = 6.23 个 即至少需要7个螺钉。 16某流化床反应器上装有两个U管压差计,如本题附图所示。测得R1 = 400 mm,R2 = 50 mm,指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散,在右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水,其高度R3 =50 mm。求A、B两处的表压强。 解:U管压差计连接管中是气体,其密度远远小于水银及水的密度,由气柱高度所产生的压强差可以忽略。设R2下端为C点,R1下端为D点,因此可认为 PAPC,PBPD。 PAPC =H2OgR3 +HggR2 = 10009.810.05 + 136009.810.05 = 7161 N/m2(表压) PBPD = PA +HggR1 = 7161 + 136009.810.4 = 6.05104 N/m2(表压)17根据本题附图所示的微差压差计的读数,计算管路中气体的表压强p。压差计中以油和水为指示液,其密度分别为920 kg/m3 及998 kg/m3,U管中油、水交界面高度差R = 300mm。两扩大室的内径D均为60 mm,U管内径d为6 mm。(当管路内气体压强等于大气压强时,两扩大室液面平齐。) 解:当管路内的气体压强等于大气压强时,两扩大室的液面平齐,则两扩大室液面差 h与微差压差计读数R的关系为 当压差计读数R = 300 mm时,两扩大室液面差为 m 则管路中气体的表压强为 p =(998 - 920)9.810.3 + 9209.810.003 = 257 N/m2(表压)18用泵将水从水池送至高位槽。高位槽液面高于水池液面50m,管路全部能量损失为20 J/kg,流量为36 m3/h,高位槽与水池均为敞口。若泵的效率为60%,求泵的轴功率。(水的密度取为1000 kg/m3) 解:设水池液面为1-1截面,高位槽液面为2-2,以水池液面为基准水平面,在两截面间列柏努利方程式。 Z1 = 0,Z2 = 50 m,u10,u20,P1 = P2 = 0(表压),hf = 20 J/kg we = 9.8150 + 20 = 510.5 J/kg 水的质量流率 ws = 361000/3600 = 10 kg/s 有效功率 Ne = wews = 510.510 = 5105 W 轴功率 N = 5105/0.6 = 8508.3 W 19水以2.5m/s的流速流经 382.5 mm的水平管,此管以锥形管与另一 383 mm的水平管相连。如附图所示,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两截面间的能量损失为1.5 J/kg,求两玻璃管的水面差(以mm记),并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。(水的密度取为1000 kg/m3) 解:上游截面A-A,下游截面B-B,通过管子中心线作基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。 式中 ZA = ZB = 0,uA = 2.5 m/s,hfA,B = 1.5 J/kg 根据连续性方程式,对于不可压缩流体 有 m/s 两截面的压强差为 = = 868.55 N/m2 即 mmH2O 由于 pB pA20. 如图所示,常温的水在管道中流过,两个串联的U形管压差计中的指示液均为水银,密度为rHg,测压连接管内充满常温的水,密度为rw,两U形管的连通管内充满空气。若测压前两U形管压差计内的水银液面均为同一高度,测压后两U形管压差计的读数分别为R1、R2,试求a、b两点间的压力差。解: , 而 ,所以 21.在如图所示的测压差装置中,U形管压差计中的指示液为水银,其密度为rHg,其他管内均充满水,其密度为rw,U形管压差计的读数为R,两测压点间的位差为h,试求a、b两测压点间的压力差。解:由 所以 所以 22用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部,槽内水位维持恒定,各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为 762.5 mm。在操作条件下,泵入口处真空表的读数为24.66103 Pa;水流经吸入管与排出管(不包括喷头)的能量损失可分别按 与 计算。由于管径不变,故式中u为吸入或排出管的流速m/s。排水管与喷头处的压强为98.07103 Pa(表压)。求泵的有效功率。(水的密度取为1000 kg/m3) 解:(1)水在管内的流速与流量 设储槽水面为上游截面1-1,真空表连接处为下游截面2-2,并以截面1-1为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。 式中 Z1 = 0,Z2 = 1.5 m,p1 = 0(表压),p2 = -24.66103 Pa(表压) u1 0, 将上列数值代入柏努利方程式,解得水在管内的流速u2 m/s 水的流量 ws = uA= kg/s (2)泵的有效功率 设储槽水面为上游截面1-1,排水管与喷头连接处为下游截面2-2,仍以截面1-1为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。 式中 Z1 = 0,Z2 = 14 m,u1 0,u2 = 2 m/s,p1 = 0(表压) p2 =98.07103 Pa(表压), 将上列数值代入柏努利方程式,解得 we J/kg 泵的有效功率 Ne = wews = 285.417.92 = 2260 W 23在本题附图所示的实验装置中,于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计,以测量两截面之间的压强差。当水的流量为10800 kg/h 时,U管压差计读数R为100 mm。粗、细管的直径分别为603.5 mm与423 mm。计算:(1)1kg水流经两截面间的能量损失;(2)与该能量损失相当的压强降为多少Pa?(水的密度取为1000 kg/m3) 解:(1)1kg水流经两截面间的能量损失 设导管在上游的连接处为截面1-1,下游的连接处为截面2-2,并通过管轴作基准水平面。在两截面间列柏努利方程 式中 Z1 = Z2 = 0,u = ws/A m/s m/s , J/kg 将以上各数值代入柏努利方程式,解得 J/kg (2)与该能量损失相当的压强降 N/m2 24 在图示装置中,水管直径为573.5 mm。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 0.5 mH2O,求水的流量为若干m3/h? 解:阀门全闭时,由 P2 =gH,H = 0.31.013105/(10009.81)= 3.1 m 即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1 m。 阀门开启时,以水槽液面为上游截面1-1,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 Z1 = H = 3 m,Z2 = 0,P1 = 0,P2 = 0.21.013105 Pa,u10,hf/g = 0.5 mH2O 代入上式 3.1 = 0.21.013105/(10009.81)+ /(29.81)+ 0.5 解得 u2 = 3.24 m/s Vh =(/4)d2u3600 = 22.9 m3/h 25如图所示,密度为850 kg/m3的料液从高位槽送入塔中,高位槽内的液面维持恒定。塔内表压强为9.81103 Pa,进料量为5 m3/h。连接管直径为 382.5 mm,料液在连接管内流动时的能量损失为30J/kg(不包括出口的能量损失)。求:高位槽内的液面应比塔的进料口高出多少? 解:以高位槽液面为上游截面1-1,连接管出口内侧为下游截面2-2,并以截面1-1为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。 式中 Z1 = 0,u10, m/s p1 = 0(表压),p2 = 9.81103 Pa(表压),hf = 30 J/kg 将上述数值代入柏努利方程,解得 m 高位槽内的液面应比塔的进料口高4.37 m。26如图所示,用泵将储槽中密度为1200 kg/m3的溶液送到蒸发器内。储槽内液面维持恒定,其上方与大气相同。蒸发器内的操作压强为200mmHg(真空度),蒸发器进料口高于储槽内的液面15 m,输送管道的直径为 684 mm,送料量为20 m3/h,溶液流径全部管道的能量损失为120 J/kg,求泵的有效功率。 解:以储槽的液面为上游截面1-1,管路出口内侧为下游截面2-2,并以截面1-1为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。 式中 Z1 = 0,Z2 = 15 m, p1 = 0(表压), Pa(表压) u1 0, m/s,hf = 120 J/kg 将以上各项数值代入柏努利方程中 we J/kg ws kg/s Ne = wews =246.96.67 = 1647 W 27附图中所示的高位槽液面维持恒定,管路中ab和cd两段的长度、直径及粗糙度均相同。某液体以一定流量流过管路,液体在流动中温度可视为不变。问:(1)液体通过ab和cd两管段的能量损失是否相等?(2)此两管段的压强差是否相等?写出它们的表达式。 解:(1)直管的能量损失 管段ab与cd中,长度、直径均相同;流量不变则流速相同;温度不变,密度相同,粘度相同,则雷诺数相同;又由于粗糙度相同,则摩擦系数相同,所以两管段的能量损失相等。 (2)两管段的压强差不相等。 在两管段上分别列柏努利方程式 ab管段 式中 ua = ub,则 cd管段 式中 uc = ud,Zc = Zd,则 28.有两个液面高度相差6m的贮槽,其底部彼此用管道连接(本题附图所示)。A槽底面出口连接一根直径为600mm、长为3000m的管道BC,在接点C管路分为两支管分别与下槽相通,支路CD和CE的长度皆为2500m、直径均为250mm,若已知摩擦系数值均为0.04,试求A槽向下槽的流量为多少?(忽略所有的局部阻力)解:在分支点C所在截面与F水槽液面之间分别列支路CD和CE的机械能衡算式可确定:由于dCD=dCE,故可判断出uCD=uCE VBC=2VCD即在两水槽液面之间列机械能衡算方程: (a)式中:pA=pF=0(表压),uA=uF0,zA-zF=6m, 将以上数据代入(a)式中,并整理解得. 29.如本题附图所示用泵将20水经总管分别打人容器A、B内,总管流量为176m3/h,总管直径为168x5mm,C点处压力为1. 97kgf/cm2 (表) ,求泵供给的压头及支管CA、CB的阻力(忽略总管内的阻力)。解:(1)总管流速 在图示的O-O与C-C截面之间列机械能衡算方程: 式中: (2)求支路阻力在C-C和A-A截面之间列机械能衡算方程: 式中:,故支路CA的阻力为 液柱同理 液柱流体输送设备一章习题及答案一、选择题1、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。2、离心泵最常用的调节方法是 ( )。B 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。3、离心泵的扬程,是指单位重量流体经过泵后获得的( )。BA. 包括内能在内的总能量;B. 机械能;C. 压能;D. 位能(即实际的升扬高度)。4、离心泵的扬程是 ( )。D 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。5、某同学进行离心泵特性曲线测定实验,启动泵后,出水管不出水,泵进口处真空计指示真空度很高,他对故障原因作出了正确判断,排除了故障,你认为以下可能的原因中,哪一个是真正的原因( )。C A. 水温太高;B. 真空计坏了;C. 吸入管路堵塞;D. 排出管路堵塞。6、为避免发生气蚀现象,应使离心泵内的最低压力( A )输送温度下液体的饱和蒸汽压。 A. 大于;B. 小于;C. 等于。7、流量调节,离心泵常用( ),往复泵常用( )。A;CA. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀8、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中,应采用( )。输送大流量,低粘度的液体应采用( )。C;AA. 离心泵;B. 往复泵;C. 齿轮泵。9、1m3 气体经风机所获得能量,称为( )。AA. 全风压;B. 静风压;C. 扬程。10、往复泵在启动之前,必须将出口阀( )。AA. 打开;B. 关闭;C. 半开。 11、用离心泵从河中抽水,当河面水位下降时,泵提供的流量减少了,其原因是( )。C A. 发生了气缚现象;B. 泵特性曲线变了;C. 管路特性曲线变了。12、离心泵启动前_,是为了防止气缚现象发生。D A 灌水;B 放气;C 灌油;D 灌泵。13、离心泵装置中_的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。A A. 吸入管路;B. 排出管路;C. 调节管路;D. 分支管路。14、为提高离心泵的经济指标,宜采用 _ 叶片。B A 前弯;B 后弯;C 垂直;D 水平。15、离心泵最常用的调节方法是()。B A. 改变吸入管路中阀门开度;B. 改变排出管路中阀门开度; C. 安置回流支路,改变循环量的大小;D. 车削离心泵的叶轮。16、往复泵的 _ 调节是采用回路调节装置。C A. 容积;B. 体积;C. 流量;D. 流速。 二、填空题1、某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为H = 19m水柱,输水量为20kgs-1,则泵的有效功率为_。3728w2、离心泵的主要部件有如下三部分:_,_,_。泵壳;叶轮;泵轴3、调节泵流量的方法有:_,_,_。改变阀门的开度;改变泵的转速;车削叶轮外径4、泵起动时,先关闭泵的出口开关的原因是_。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5、离心泵的流量调节阀安装在离心泵_管路上,关小出口阀门后,真空表的读数_,压力表的读数_。出口;减小;增大6、离心泵的工作点是_曲线与_曲线的交点。离心泵特性;管路特性7、泵的扬程的单位是_,其物理意义是_。M;泵提供给单位重量流体的能量8、离心泵输送的液体粘度越大,其扬程_,流量_,轴功率_,效率_。越小;越小;越大;越小9、离心泵输送的液体密度变大,则其扬程_,流量_,效率_,轴功率_。不变;不变;不变;变大10、通风机的全风压是指_的气体通过风机所获得的能量,单位常用_;习惯上以_单位表示。单位体积;Pa;mmH2O11、水环真空泵可以造成的最大真空度为85%,即真空泵能达到的最低压力(绝压)是_mmHg。11412、启动往复泵时 灌泵。不需要13、齿轮泵的流量 _ 而扬程 _。
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一、单选题
1.单位体积流体所具有的( )称为流体的密度。 A
A 质量;B 粘度;C 位能;D 动能。
2.单位体积流体所具有的质量称为流体的( )。 A
A 密度;B 粘度;C 位能;D 动能。
3.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<湍流的雷诺数;D 层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。
4.气体是( )的流体。 B
A 可移动;B 可压缩;C 可流动;D 可测量。
5.在静止的流体内,单位面积上所受的压力称为流体的( )。 C
A 绝对压力;B 表压力;C 静压力;D 真空度。
6.以绝对零压作起点计算的压力,称为( )。 A
A 绝对压力;B 表压力;C 静压力;D 真空度。
7.当被测流体的( )大于外界大气压力时,所用的测压仪表称为压力表。 D
A 真空度;B 表压力;C 相对压力;D 绝对压力。
8.当被测流体的绝对压力( )外界大气压力时,所用的测压仪表称为压力表。 A
A 大于;B 小于;C 等于;D 近似于。
9.( )上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值,称为表压力。 A
A 压力表;B 真空表;C 高度表;D 速度表。
10.被测流体的( )小于外界大气压力时,所用测压仪表称为真空表。 D
A 大气压;B 表压力;C 相对压力;D 绝对压力。
11. 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. Um=1/2Umax; B. Um=0.8Umax; C. Um=3/2Umax。
12. 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。
13.层流底层越薄( )。 C
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。
14.双液体U形差压计要求指示液的密度差( ) C
A. 大; B. 中等; C. 小; D. 越大越好。
15.转子流量计的主要特点是( )。 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。
16.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<湍流的雷诺数;D. 层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。
17.圆直管内流动流体,湍流时雷诺准数是( )。 B
A. Re ≤ 2000; B. Re ≥ 4000; C. Re = 2000~4000。
18.某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg , 当地大气压为101kPa, 则泵入口处的绝对压强为( )。 A
A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa。
19.在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍,则细管流速是粗管的( )倍。 C
A. 2; B. 8; C. 4。
20.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是( )。 C
A. 流动速度大于零; B. 管边不够光滑; C. 流体具有粘性。
21.在相同条件下,缩小管径,雷诺数( )。 A
A. 增大; B. 减小; C. 不变。
22.水在园形直管中作滞流流动,流速不变,若管子直径增大一倍,则阻力损失为原来的( )。 A
A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍。
23.单位时间内流过管道任意截面的流体量称为( )。 C
A 流速;B 流线;C 流量;D 流函数。
24.单位时间内流体在流动方向上所流过的( )称为流速。 C
A 宽度;B 高度;C 距离;D 直线。
25.柏努利方程式中的( )项表示单位质量流体所具有的位能。 A
A gz;B ;C ;D we。
26.柏努利方程式中的 项表示单位质量流体所具有的( )。 B
A 位能;B 动能;C 静压能;D 有效功。
27.柏努利方程式中的( )项表示单位质量流体所具有的静压能。 C
A gz;B ;C ;D we。
28.柏努利方程式中的( )项表示单位质量流体通过泵(或其他输送设备)所获得的能量,称为有效功。 D
A gz;B ;C ;D we。
29.柏努利方程式中的( )项表示单位质量流体因克服流动阻力而损失的能量。 D
A gz;B ;C ;D 。
30.流体在直管中流动,当( )≤2000时,流体的流动类型属于层流。 A
A Re;B Pr;C Nu;D Gr。
31.流体在直管中流动,当Re( )4000时,流体的流动类型属于湍流。 B
A <;B ≥;C ≤ ;D ≠。
32.流体在直管中流动,当2000<( )<4000时,流体的流动类型属于不稳定的过渡区。 A
A Re;B Pr;C Nu;D Gr。
33.流体在管内作( )流动时,其质点沿管轴作有规则的平行运动。 A
A 层流;B 湍流;C 过渡流;D 漩涡流。
34.流体在管内作( )流动时,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。
35.流体在圆管内( )流动时,平均速度是最大速度的一半。 A
A 层流;B 湍流;C 过渡流;D 漩涡流。
36.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。
二、填空题
1.流体静力学基本方程式
或
2.定态流动的柏努利方程式––––能量衡算式
1kg流体: [J/kg]
3.单位体积流体所具有的 质量 称为流体的密度。
4. 雷诺准数的表达式为_____ Re=duρ/μ_____。当密度ρ=1000kg.m,粘度μ=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__10____,其流动类型为__湍流__。
5. 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。
6. 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_113404__Pa, 真空度为_ -133402__Pa。
7. 某物的比重为0.879, 其密度为_879kg/m 3_, 其比容为_0.00114 m3/kg _。
8. 圆管中有常温下的水流动, 管内径d=100mm, 测得其中的质量流量为15.7kg./s, 其体积流量为_0.0157m3/s ,平均流速为_ 2.0m/s。
9. 当20℃的甘油(ρ=1261kg/m3, μ=1499厘泊)在内径为100mm的管内流动时, 若流速为1.0m/s时, 其雷诺准数Re为__84.1__, 其摩擦阻力系数λ为__0.761__。
10.某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为3020mm,其当量直径de为__24mm__。
11.测量流体流量的流量计主要有如下四种:_ 转子流量计, 孔板流量计, _文丘里流量计,__ 湿式气体流量计_, 测量管内流体点的速度, 则用_皮托管___。
12.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__。
13.化工生产中,物料衡算的理论依据是_质量守恒定律_,热量衡算的理论基础是_能量守恒定律_。
14.流体体积流量一定时,有效截面扩大,则流速 减少_,动压头_减少_,静压头_增加_。
15.理想流体在变径管路中作稳定的连续流动时,在管子直径缩小的地方,其静压力 _减少_。
16.套管由φ572.5mm和φ252.5mm的钢管组成,则环隙的流通截面积等于_1633mm2 _______,润湿周边等于_242mm __,当量直径
等于_27mm _。
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.液柱压力计量是基于_流体静力学__原理的测压装置,用U形管压差计测压时,当一端与大气相通时,读数R表示的是___表压___或__真空度__。
19.米糠油在管中作流动,若流量不变, 管径不变,管长增加一倍,则摩擦阻力损失为原来的__2__倍。
20.米糠油在管中作层流流动,若流量不变,管长不变, 管径增加一倍,则摩擦阻力损失为原来的__1/16__倍。
21.当Re 为已知时,流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=__64/Re _,在管内呈湍流时,摩擦系数λ与___ Re __、___ε/d__有关。
22.液体的粘度随温度升高而__减小_,气体的粘度随温度的升高而_增大_。
23.某流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是_ 抛物线__型曲线,其管中心最大流速为平均流速的__2倍__倍,摩擦系数λ与Re的关系为__λ=64/Re _。
24.牛顿型流体与非牛顿型流体的主要的区别是_牛顿型流体符合牛顿粘性定律__。
25.稳定流动的定义是__流动状况不随时间而变____。
三、计算题
1.一套管换热器的内管外径为80 mm, 外管内径为150 mm, 其环隙的当量直径为多少?
解:de = 4 = 4 = 150 – 80 = 70 mm
2.某液体在一管路中稳定流过,若将管子直径减小一半,而流量不变,则液体的流速为原流速的多少倍?
解:V = uA, u1A1 = u2A2, A = , 当 d1 = 2d2 时
u1 = u2 , 有 , , 即
得 u2 = 4u1
3.一定量的液体在圆形直管内作滞流流动。若管长及液体物性不变,而管径减至原有的一半,问因流动阻力产生的能量损失为原来的多少倍?
解: 流动阻力 ,设管径改变后 ,则根据u1A1 = u2A2
可得u2 = 4u1,滞流时 , =
, , ∴
4.某设备上真空表的读数为13.3103 Pa,计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7103 Pa。
解:绝对压强 = 大气压 — 真空度 = 98.7103 — 13.3103 = 85.4103 Pa
表压强 = —真空度 = —13.3103 Pa
5.甲乙两地的平均大气压强分别为85.3103 Pa和101.33103 Pa,在甲地操作的真空精馏塔塔顶的真空表读数为80103 Pa,在乙地操作时,若要求塔内维持相同的绝对压强,真空表读数应为多少?
解:在甲地 绝对压强 = 大气压 — 真空度 = 85.3103 — 80103 = 5.3103 Pa
在乙地 真空度 = 大气压 —绝对压强 = 101.33103 — 5.3103 = 96.03103 Pa
6.在兰州操作的苯乙烯真空精馏塔顶的真空表读数为80103 Pa,在天津操作时,若要求塔内维持相同的绝对压强,真空表的读数应为多少?兰州地区的平均大气压强为85.3103 Pa,天津地区的平均大气压强为101.33103 Pa。
解:在兰州 绝对压强 = 大气压 — 真空度 = 85.3103 — 80103 = 5.3103 Pa
在天津 真空度 = 大气压 —绝对压强 = 101.33103 — 5.3103 = 96.03103 Pa
7.某设备的进、出口压强分别为1200 mmH2O(真空度)和1.6 kgf/cm2(表压)。若当地大气压为760 mmHg, 求此设备进、出口的压强差。(用SI制表示)
解: 进口 P1(绝压)= P(大气压)- P(真空度)
出口 P2(绝压)= P(大气压)+ P(表压)
P1(真空度)= 1200 mmH2O = 0.12 kgf/cm2
P1(绝压)- P2(绝压)= - [P1(真空度)+P2(表压)]
= -(0.12+1.6)= -1.72 kgf/cm2
= -1.729.81104 = -1.687105 N/m2
11.有一内径为25 mm的水管,如管中水的流速为1.0 m/s,求:
(1)管中水的流动类型;
(2)管中水保持层流状态的最大流速(水的密度ρ=1000 kg/m3, 粘度μ= 1 cp)。
解:(1)Re = duρ/μ= 0.02511000/0.001 = 25000>4000
流动类型为湍流。
(2)层流时,Re ≤ 2000,流速最大时,Re = 2000,即duρ/μ= 2000
∴u = 2000μ/dρ= 20000.001/(0.0251000)= 0.08 m/s
12.密度为850 kg/m3、粘度为810-3 Pas的液体在内径为14 mm的钢管内流动,液体的流速为1 m/s。计算:(1)雷诺准数,并指出属于何种流型;(2)若要使该流动达到湍流,液体的流速至少应为多少?
解:(1)Re = duρ/μ= 0.0141850/810-3 = 1487.5 ≤ 2000
流动类型为层流
(2)湍流时,Re ≥ 4000,流速最小时,Re = 4000,即duρ/μ= 4000
∴u = 4000μ/dρ= 40000.008/(0.014850)= 2.69 m/s
13.用 1084 mm 的钢管从水塔将水引至车间,管路长度150 m(包括管件的当量长度)。若此管路的全部能量损失为118 J/kg,此管路输水量为若干m3/h?(管路摩擦系数可取为0.02,水的密度取为1000 kg/m3)
解:能量损失 118 J/kg
∴ u = 2.8 m/s
流量 V = uA = 2.8 79.13 m3/h
14.用Φ1689 mm的钢管输送原油。管线总长100 km, 油量为60000 kg/h,油管最大抗压能力为1.57107 Pa。已知50 ℃时油的密度为890 kg/m3, 粘度为181 cp。假定输油管水平放置,其局部阻力忽略不计。问:为完成上述输油任务, 中途需设几个加压站?
解:u1 = u2,Z1 = Z2,
u = V/A = (60000/890)/(36000.7850.152) = 1.06 m/s
Re = duρ/μ= 0.151.06890/(18110-3) = 782
层流 λ= 64/Re = 64/782 = 0.0818
ΔP =λ(l/d)(u2/2)ρ= 0.0818(105/0.15)(1.062/2)890 = 2.72107 Pa
n = 2.72107/(1.57107) = 1.73
中途应设一个加压站
15.在附图所示的储油罐中盛有密度为960 kg/m3 的油品。油面高于罐底9.6 m,油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm圆孔,其中心距罐底800 mm,孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23106 Pa,问:至少需要几个螺钉?
解:设通过孔盖中心的水平面上液体的静压强为
p,则p就是管内液体作用与孔盖上的平均
压强。由流体静力学基本方程式知
作用在孔盖外侧的是大气压强 pa,故孔盖内外两侧所受压强差为
作用在孔盖上的静压力为
每个螺钉能承受的力为
螺钉的个数 = 3.76104/6.04103 = 6.23 个
即至少需要7个螺钉。
16.某流化床反应器上装有两个U管压差计,如本题附图所示。测得R1 = 400 mm,R2 = 50 mm,指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散,在右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水,其高度R3 =50 mm。求A、B两处的表压强。
解:U管压差计连接管中是气体,其密度远远小于水银及水的密度,由气柱高度所产生的压强差可以忽略。设R2下端为C点,R1下端为D点,因此可认为 PA≈PC,PB≈PD。
PA≈PC =ρH2OgR3 +ρHggR2
= 10009.810.05 + 136009.810.05
= 7161 N/m2(表压)
PB≈PD = PA +ρHggR1
= 7161 + 136009.810.4
= 6.05104 N/m2(表压)
17.根据本题附图所示的微差压差计的读数,计算管路中气体的表压强p。压差计中以油和水为指示液,其密度分别为920 kg/m3 及998 kg/m3,U管中油、水交界面高度差R = 300mm。两扩大室的内径D均为60 mm,U管内径d为6 mm。(当管路内气体压强等于大气压强时,两扩大室液面平齐。)
解:当管路内的气体压强等于大气压强时,两扩大室的液面平齐,则两扩大室液面差
Δh与微差压差计读数R的关系为
当压差计读数R = 300 mm时,两扩大室液面差为
m
则管路中气体的表压强为
p =(998 - 920)9.810.3 + 9209.810.003 = 257 N/m2(表压)
18.用泵将水从水池送至高位槽。高位槽液面高于水池液面50m,管路全部能量损失为20 J/kg,流量为36 m3/h,高位槽与水池均为敞口。若泵的效率为60%,求泵的轴功率。(水的密度取为1000 kg/m3)
解:设水池液面为1-1'截面,高位槽液面为2-2',以水池液面为基准水平面,在两截面间列柏努利方程式。
Z1 = 0,Z2 = 50 m,u1≈0,u2≈0,P1 = P2 = 0(表压),Σhf = 20 J/kg
∴ we = 9.8150 + 20 = 510.5 J/kg
水的质量流率 ws = 361000/3600 = 10 kg/s
有效功率 Ne = wews = 510.510 = 5105 W
轴功率 N = 5105/0.6 = 8508.3 W
19.水以2.5m/s的流速流经 382.5 mm的水平管,此管以锥形管与另一 383 mm的水平管相连。如附图所示,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两截面间的能量损失为1.5 J/kg,求两玻璃管的水面差(以mm记),并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。(水的密度取为1000 kg/m3)
解:上游截面A-A',下游截面B-B',通过管子中心线作基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。
式中 ZA = ZB = 0,uA = 2.5 m/s,ΣhfA,B = 1.5 J/kg
根据连续性方程式,对于不可压缩流体
有 m/s
两截面的压强差为
= = 868.55 N/m2
即 mmH2O
由于 ∴ pB > pA
20. 如图所示,常温的水在管道中流过,两个串联的U形管压差计中的指示液均为水银,密度为rHg,测压连接管内充满常温的水,密度为rw,两U形管的连通管内充满空气。若测压前两U形管压差计内的水银液面均为同一高度,测压后两U形管压差计的读数分别为R1、R2,试求a、b两点间的压力差。
解: ,
,,,
而 ,
所以
21.在如图所示的测压差装置中,U形管压差计中的指示液为水银,其密度为rHg,其他管内均充满水,其密度为rw,U形管压差计的读数为R,两测压点间的位差为h,试求a、b两测压点间的压力差。
解:由
所以
所以
22.用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部,槽内水位维持恒定,各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为 762.5 mm。在操作条件下,泵入口处真空表的读数为24.66103 Pa;水流经吸入管与排出管(不包括喷头)的能量损失可分别按 与 计算。由于管径不变,故式中u为吸入或排出管的流速m/s。排水管与喷头处的压强为98.07103 Pa(表压)。求泵的有效功率。(水的密度取为1000 kg/m3)
解:(1)水在管内的流速与流量
设储槽水面为上游截面1-1',真空表连接处为下游截面2-2',并以截面1-1'为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。
式中 Z1 = 0,Z2 = 1.5 m,p1 = 0(表压),p2 = -24.66103 Pa(表压)
u1 ≈0,
将上列数值代入柏努利方程式,解得水在管内的流速u2
m/s
水的流量 ws = uAρ= kg/s
(2)泵的有效功率
设储槽水面为上游截面1-1',排水管与喷头连接处为下游截面2-2',仍以截面1-1'为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。
式中 Z1 = 0,Z2 = 14 m,u1 ≈0,u2 = 2 m/s,p1 = 0(表压)
p2 =98.07103 Pa(表压),
将上列数值代入柏努利方程式,解得
we
J/kg
泵的有效功率 Ne = wews = 285.417.92 = 2260 W
23.在本题附图所示的实验装置中,于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计,以测量两截面之间的压强差。当水的流量为10800 kg/h 时,U管压差计读数R为100 mm。粗、细管的直径分别为Φ603.5 mm与Φ423 mm。计算:(1)1kg水流经两截面间的能量损失;(2)与该能量损失相当的压强降为多少Pa?(水的密度取为1000 kg/m3)
解:(1)1kg水流经两截面间的能量损失
设导管在上游的连接处为截面1-1',下游的连
接处为截面2-2',并通过管轴作基准水平面。
在两截面间列柏努利方程
式中 Z1 = Z2 = 0,u = ws/Aρ
m/s
m/s
∵ , ∴ J/kg
将以上各数值代入柏努利方程式,解得
J/kg
(2)与该能量损失相当的压强降
N/m2
24. 在图示装置中,水管直径为Φ573.5 mm。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 0.5 mH2O,求水的流量为若干m3/h?
解:阀门全闭时,由 P2 =ρgH,H = 0.31.013105/(10009.81)= 3.1 m
即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1 m。
阀门开启时,以水槽液面为上游截面1-1',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
Z1 = H = 3 m,Z2 = 0,P1 = 0,P2 = 0.21.013105 Pa,u1≈0,Σhf/g = 0.5 mH2O
代入上式
3.1 = 0.21.013105/(10009.81)+ /(29.81)+ 0.5
解得 u2 = 3.24 m/s
Vh =(π/4)d2u3600 = 22.9 m3/h
25.如图所示,密度为850 kg/m3的料液从高位槽送入塔中,高位槽内的液面维持恒定。塔内表压强为9.81103 Pa,进料量为5 m3/h。连接管直径为 382.5 mm,料液在连接管内流动时的能量损失为30J/kg(不包括出口的能量损失)。求:高位槽内的液面应比塔的进料口高出多少?
解:以高位槽液面为上游截面1-1',连接管出口内侧为下游截面2-2',并以截面1-1'为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。
式中 Z1 = 0,u1≈0, m/s
p1 = 0(表压),p2 = 9.81103 Pa(表压),Σhf = 30 J/kg
将上述数值代入柏努利方程,解得
m
高位槽内的液面应比塔的进料口高4.37 m。
26.如图所示,用泵将储槽中密度为1200 kg/m3的溶液送到蒸发器内。储槽内液面维持恒定,其上方与大气相同。蒸发器内的操作压强为200mmHg(真空度),蒸发器进料口高于储槽内的液面15 m,输送管道的直径为 684 mm,送料量为20 m3/h,溶液流径全部管道的能量损失为120 J/kg,求泵的有效功率。
解:以储槽的液面为上游截面1-1',管路出口内侧为下游截面2-2',并以截面1-1'为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。
式中 Z1 = 0,Z2 = 15 m, p1 = 0(表压), Pa(表压)
u1 ≈0, m/s,Σhf = 120 J/kg
将以上各项数值代入柏努利方程中
we
J/kg
ws
kg/s
Ne = wews =246.96.67 = 1647 W
27.附图中所示的高位槽液面维持恒定,管路中ab和cd两段的长度、直径及粗糙度均相同。某液体以一定流量流过管路,液体在流动中温度可视为不变。问:(1)液体通过ab和cd两管段的能量损失是否相等?(2)此两管段的压强差是否相等?写出它们的表达式。
解:(1)直管的能量损失
管段ab与cd中,长度、直径均相同;流量不变则流速相同;温度不变,密度相同,粘度相同,则雷诺数相同;又由于粗糙度相同,则摩擦系数相同,所以两管段的能量损失相等。
(2)两管段的压强差不相等。
在两管段上分别列柏努利方程式
ab管段
式中 ua = ub,则
cd管段
式中 uc = ud,Zc = Zd,则
28.有两个液面高度相差6m的贮槽,其底部彼此用管道连接(本题附图所示)。A槽底面出口连接一根直径为600mm、长为3000m的管道BC,在接点C管路分为两支管分别与下槽相通,支路CD和CE的长度皆为2500m、直径均为250mm,若已知摩擦系数值均为0.04,试求A槽向下槽的流量为多少?(忽略所有的局部阻力)
解:在分支点C所在截面与F水槽液面之间分别列支路CD和CE的机械能衡算式可确定:
由于dCD=dCE,故可判断出uCD=uCE
VBC=2VCD
即
在两水槽液面之间列机械能衡算方程:
(a)
式中:pA=pF=0(表压),uA=uF≈0,zA-zF=6m,
将以上数据代入(a)式中,并整理解得.
29.如本题附图所示用泵将20℃水经总管分别打人容器A、B内,总管流量为176m3/h,总管直径为Φ168x5mm,C点处压力为1. 97kgf/cm2 (表) ,求泵供给的压头及支管CA、CB的阻力(忽略总管内的阻力)。
解:(1)总管流速
在图示的O-O与C-C截面之间列机械能衡算方程:
式中:
(2)求支路阻力
在C-C和A-A截面之间列机械能衡算方程:
式中:,故支路CA的阻力为
液柱
同理
液柱
流体输送设备一章习题及答案
一、选择题
1、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。
2、离心泵最常用的调节方法是 ( )。B
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。
3、离心泵的扬程,是指单位重量流体经过泵后获得的( )。B
A. 包括内能在内的总能量;B. 机械能;C. 压能;D. 位能(即实际的升扬高度)。
4、离心泵的扬程是 ( )。D
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。
5、某同学进行离心泵特性曲线测定实验,启动泵后,出水管不出水,泵进口处真空计指示真空度很高,他对故障原因作出了正确判断,排除了故障,你认为以下可能的原因中,哪一个是真正的原因( )。C
A. 水温太高;B. 真空计坏了;C. 吸入管路堵塞;D. 排出管路堵塞。
6、为避免发生气蚀现象,应使离心泵内的最低压力( A )输送温度下液体的饱和蒸汽压。
A. 大于;B. 小于;C. 等于。
7、流量调节,离心泵常用( ),往复泵常用( )。A;C
A. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀
8、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中,应采用( )。输送大流量,低粘度的液体应采用( )。C;A
A. 离心泵;B. 往复泵;C. 齿轮泵。
9、1m3 气体经风机所获得能量,称为( )。A
A. 全风压;B. 静风压;C. 扬程。
10、往复泵在启动之前,必须将出口阀( )。A
A. 打开;B. 关闭;C. 半开。
11、用离心泵从河中抽水,当河面水位下降时,泵提供的流量减少了,其原因是( )。C
A. 发生了气缚现象;B. 泵特性曲线变了;C. 管路特性曲线变了。
12、离心泵启动前_____,是为了防止气缚现象发生。D
A 灌水;B 放气;C 灌油;D 灌泵。
13、离心泵装置中_____的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。A
A. 吸入管路;B. 排出管路;C. 调节管路;D. 分支管路。
14、为提高离心泵的经济指标,宜采用 _____ 叶片。B
A 前弯;B 后弯;C 垂直;D 水平。
15、离心泵最常用的调节方法是( )。B
A. 改变吸入管路中阀门开度;B. 改变排出管路中阀门开度; C. 安置回流支路,改变循环量的大小;D. 车削离心泵的叶轮。
16、往复泵的 _____ 调节是采用回路调节装置。C
A. 容积;B. 体积;C. 流量;D. 流速。
二、填空题
1、某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为H = 19m水柱,输水量为20kgs-1,则泵的有效功率为_________。3728w
2、离心泵的主要部件有如下三部分:______,_____,_______。泵壳;叶轮;泵轴
3、调节泵流量的方法有:___________,___________,____________。改变阀门的开度;改变泵的转速;车削叶轮外径
4、泵起动时,先关闭泵的出口开关的原因是______________________________。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
5、离心泵的流量调节阀安装在离心泵______管路上,关小出口阀门后,真空表的读数______,压力表的读数______。出口;减小;增大
6、离心泵的工作点是______曲线与______曲线的交点。离心泵特性;管路特性
7、泵的扬程的单位是______,其物理意义是______。M;泵提供给单位重量流体的能量
8、离心泵输送的液体粘度越大,其扬程______,流量_______,轴功率______,效率________。越小;越小;越大;越小
9、离心泵输送的液体密度变大,则其扬程_________,流量________,效率_________,轴功率_________。不变;不变;不变;变大
10、通风机的全风压是指_________的气体通过风机所获得的能量,单位常用_________;习惯上以_________单位表示。单位体积;Pa;mmH2O
11、水环真空泵可以造成的最大真空度为85%,即真空泵能达到的最低压力(绝压)是_________mmHg。114
12、启动往复泵时 灌泵。不需要
13、齿轮泵的流量 _____ 而扬程 ______。
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