化工原理復(fù)習(xí)題

“化工原理”第一章復(fù)習(xí)題及參考答案（化0703班、0704班，2009-9-1）、填空題：（3分）雷諾準(zhǔn)數(shù)的表達(dá)式為。當(dāng)密度p=1000kg/m3,粘度產(chǎn)1厘泊的水,在內(nèi)徑為d=100mm,以流速為1m/s在管中流動時(shí)，其雷諾準(zhǔn)數(shù)等于，其流動類型為.（Re=dup〃；105；湍流）（2分）某流體在圓管中呈層流流動，今用皮托管測得管中心的最大流速為2m/s,此時(shí)管內(nèi)的平均流速為.（1m/s）（2分）牛頓粘性定律用粘滯力的表達(dá)式為.用剪應(yīng)力的表達(dá)式為.（FfAdu/dy; T=gdu/dy）（2分）當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?50mmHg時(shí),測得某體系的表壓為100mmHg,則該體系的絕對壓強(qiáng)為mmHg,真空度為mmHg.（850;-100）（2分） 圓管中有常溫下的水流動,管內(nèi)徑d=100mm,測得其中的質(zhì)量流量為11.8kg/s/,其體積流量為.平均流速為.（0.0118m3/s1.5m/s）（4分）當(dāng)20℃的水（p=998.2kg/m3中=1.005厘泊）在內(nèi)徑為100mm的光滑管內(nèi)流動時(shí),若流速為1.0m/s時(shí)，其雷諾準(zhǔn)數(shù)Re為，直管摩擦阻力系數(shù)為為.（9.93x104；0.0178）7.（2分）某長方形截面的通風(fēng)管道，其截面尺寸為30x20mm,其當(dāng)量直徑de為_.（24mm）8.（3分）測量流體流量的流量計(jì)主要有如下四種:,,,，測量管內(nèi)流體點(diǎn)的速度，則用―.（轉(zhuǎn)子流量計(jì);孔板流量計(jì);丘里流量計(jì);濕式氣體流量計(jì)；皮托管）9.（2分）測量流體壓強(qiáng)的儀器主要有如下兩種:,.（U管壓差計(jì);彈簧壓力計(jì)）10.（4分）計(jì)算管道流體局部阻力的方法有: , ,其相應(yīng)的阻力計(jì)算公式為,,（當(dāng)量長度法；阻力系數(shù)法;hf=Mle/d）（u2/2g）;hf=（u2/2g））11.（3分） 題號1038 第1章知識點(diǎn)400 難度容易在流體阻力計(jì)算中,當(dāng)量長度的定義是（能產(chǎn)生與某局部阻力相當(dāng)?shù)闹惫荛L度,稱為該局部阻力的當(dāng)量長度。）12（.2分）管出口的局部阻力系數(shù)等于 ,管入口的局部阻力系數(shù)等于 .（1.0;0.5）（3分）理想流體是指；而實(shí)際流體是指。（沒有粘性、沒有摩擦阻力、液體不可壓縮；具有粘性、有摩擦力、液體可壓縮、受熱膨脹、消耗能量。）（3分）流體體積流量用來計(jì)算；質(zhì)量流量用來計(jì)算；而流體流速用來計(jì)算。（Vs=u.A ms=u.A.p u=Vs/A）（3分）流體在園直管內(nèi)流動，當(dāng)Re>4000時(shí)的流型稱為，其平均速度與最大流速的關(guān)系為,而Re<2000的流型稱為，其平均速度為（湍流，（湍流，Um=0.8Umax，滯流， um=0.5umax。）16.（316.（3分）流體體積流量一定時(shí),有效截面擴(kuò)大,則流速,動壓頭，靜壓頭（填增加,減少,不變）（減少,減少,增加。）.（2分） 當(dāng)量直徑的定義是de=，在套管環(huán)間流動的流體,外管的內(nèi)徑是d1,內(nèi)管的外徑是d2,則當(dāng)量直徑de=。（de=4x流通截面積/浸潤周邊；de=d]—d2.流體的粘度指 。粘度值隨溫度變化而變化,對于液體，溫度升高，粘度 ；對于氣體，溫度升高，粘度 。（流體流動時(shí),相鄰流體層間,在單位接觸面上,速度梯度為1時(shí),所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力;減少; 增大）.（2分）米糠油在管中作流動,若流量不變,管徑不變,管長增加一倍,則摩擦阻力損失為原來的 倍。（2倍）.（3分）柏努利方程如衡算基準(zhǔn)以J/kg表示,柏努利方程可表示為,若用J/m3表示則可表示為 。（gZ1+P1/p+u12/2=gZ2+P2/p+u22/2+XWf；pgZ1+P1+u12/2xp=pgZ2+P2+u22/2xp+XWfg）..（2分）孔板流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)的最主要區(qū)別在于：前者是恒 ,變 ；后者是恒 ,變 。（截面；壓差；壓差；截面）.（2分）在測速管中,測壓孔正對水流方向的測壓管液位代表 ,流體流過測速管側(cè)壁小孔的測壓管液位代表 。（沖壓頭；靜壓頭）.（3分）某流體在圓形直管中作滯流流動時(shí),其速度分布是 型曲線,其管中心最大流速為平均流速的倍，摩擦系數(shù)為與Re的關(guān)系為。（拋物線;;2倍;X=64/Re）.（3分）水由敞口恒液位的高位槽通過一管道流向壓力恒定的反應(yīng)器,當(dāng)管道上的閥門開度減小后,水流量將 ,摩擦系數(shù) ,管道總阻力損失 。（減小;增大;不變）.（2分）流體流動時(shí)產(chǎn)生摩擦阻力的根本原因是流體具有 。（粘性）.（2分）液體在等直徑的管中作穩(wěn)態(tài)流動,其流速沿管長 ,由于有摩擦阻力損失,靜壓強(qiáng)沿管長 。（不變;降低）.（4分）流體在圓形直管中作層流流動,如果流量等不變,只是將管徑增大一倍,則阻力損失為原來的 。（1/16）28（4分）液體在園管內(nèi)作穩(wěn)定連續(xù)滯流流動時(shí),其摩擦阻力損失與管內(nèi)徑的 次方成反比。（2）.（2分）水塔內(nèi)的水能通過管路引至各車間使用,這是因?yàn)樗?nèi)的水具有 。（高位壓頭）.（4分）流體在園管內(nèi)流動時(shí),由于流體具有粘性,使得 處速度為零,管的 處速度最大。（管壁；中心）.（4分）測量流體的流量一般可采用 等流量計(jì)。測量管內(nèi)流體點(diǎn)速度，則用。（孔板；文丘里；轉(zhuǎn)子；皮托管。）32..（3分）在輸送液體的管路中，要使P1-P2=APf的條件。（管徑相等，處于同一水平面，無外加能量。）33.（2分）圓管中有常溫下的水流動,管內(nèi)徑d=100mm,測得中的體積流量為0.022mm3/s,質(zhì)量流量為，平均流速為。（22kg/s2.8m/s）二、選擇題.（2分）一個被測量體系外柱按上一個U型壓差計(jì)，出現(xiàn)如圖情況,說明體系與大氣壓是（）關(guān)系（答案A）A.體系〉大氣壓B.體系〈大氣壓 C.體系=大氣壓.（3分）從流體靜力學(xué)基本方程了解到U型管壓力計(jì)測量其壓強(qiáng)差是（）（答案A）A.與指示液密度、液面高度有關(guān)，與U形管粗細(xì)無關(guān)B.與指示液密度、液面高度無關(guān)，與U形管粗細(xì)有關(guān)C.與指示液密度、液面高度無關(guān)，與U形管粗細(xì)無關(guān).（2分）層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是：（ ）。（*答案*D）A.湍流流速＞層流流速； B.流道截面大的為湍流，截面小的為層流；C.層流的雷諾數(shù)〈湍流的雷諾數(shù)；D.層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈動。.（2分）在穩(wěn)定流動系統(tǒng)中,水由粗管連續(xù)地流入細(xì)管,若粗管直徑是細(xì)管的2倍，則細(xì)管流速是粗管的（ ）倍。 ***答案*** （*答案*C）

A.2B.8C.4.（2分）柏努利方程的物理意義可以從題圖中得到說明,若忽略A,B間的阻力損失，試判斷B玻璃管水面所處的刻度。（）（*答案*A）A.a位置B.c位置C.b位置.（2分）流體在管路中作穩(wěn)態(tài)流動時(shí),具有（ ）特點(diǎn).（D）A.呈平緩的滯流B.呈勻速運(yùn)動在任何截面處流速、流量、壓強(qiáng)等物理參數(shù)都相等；任一截面處的流速、流量、壓強(qiáng)等物理參數(shù)不隨時(shí)間而變化7.（2分）園管的摩擦系數(shù)X=64/Re公式的適用范圍是（ ）。（*答案*A）A.滯流B.過渡流C.湍流8（.4分）流體在園管內(nèi)作滯流流動時(shí),阻力與流速的（ ）成比例,作完全湍流時(shí),則呈（ ）成比例。（*答案*C；A）A.平方 B.五次方 C.一次方.（2分） 穩(wěn)定流動是指流體在流動系統(tǒng)中,任一截面上流體的流速、壓強(qiáng)、密度等與流動有關(guān)的物理量（ ）。（*答案*A）A.僅隨位置變，不隨時(shí)間變B.僅隨時(shí)間變、不隨位置變C.既不隨時(shí)間變，也不隨位置變.（4分）如圖所示，當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí),E、F、G的壓強(qiáng)關(guān)系為：PE（ ）PG（ ）PF.當(dāng)閥門打開后：PE（ ）PG（ ）Pf（***答案***A;A;C;C）A.等于 B.小于 C.大于三、判斷題：.（2分）流體在園管內(nèi)作穩(wěn)定流動時(shí)，其流速與管徑的一次方成反比。（ ）（*答案*x）.（2分）當(dāng)輸送流體的管徑一定時(shí)，增大流體的流量，雷諾準(zhǔn)數(shù)減少。（）（*答案*刈.（2分）牛頓粘性定律是：流體的粘度越大,其流動性就越差。（ ）（*答案*x）.（2分）流體在管內(nèi)以湍流流動時(shí)，在近管壁處存在層流內(nèi)層，其厚度隨Re的增大而變薄。（）（*答案*N）.（2分）當(dāng)量直徑即可用來計(jì)算非園形管的雷諾數(shù)（ ）；也可用來計(jì)算流體在非園形管內(nèi)的流速。（ ）（*答案*7，）.（2分）流體在園管內(nèi)流動時(shí)，管的中心處速度最大,而管壁處速度為零。（）（*答案*7）.（2分）流體在園形管道中流動時(shí)，管壁處的流速為中心處流速的0.5倍。（）（*答案*x）8.（2分）液體在園形管中作滯流流動時(shí),其它條件不變,而流速增加一倍,則阻力損失增加一倍（ ）（*答案*7）9（2分）轉(zhuǎn)子流量計(jì)可用來測量高壓蒸汽（）和腐蝕性流體（）的流量。（*；7）10．（2分） 題號1288第1章 知識點(diǎn)100 難度容易在靜止的處于同一水平面上的各點(diǎn)的液體的靜壓強(qiáng)都相等。（ ）實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)流體在管內(nèi)流動達(dá)完全湍流時(shí)入與雷諾數(shù)的大小無關(guān)。（ ）（*答案*x;7）四、問答題1.（8分）什么是流體連續(xù)穩(wěn)定流動？流體流動的連續(xù)性方程的意義如何？***答案***流體連續(xù)穩(wěn)定流動是指流體在流動時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)連續(xù)的充滿其所在空間，流體在任一截面上的流動的流速、壓強(qiáng)和密度等物理量不隨時(shí)間而變化。流體流動的連續(xù)性方程是流體流動過程的基本規(guī)律，它是根據(jù)質(zhì)量守恒定律建立起的，連續(xù)性方程可以解決流體的流速、管徑的計(jì)算選擇，及其控制。2.(8分)Z12.(8分)Z1+p1/pg=Z2+p2/pg(1)，p=pa+pgh(2)；這兩個靜力學(xué)方程式說明些什么？***答案***(1)說明靜止的連續(xù)的同一流體,同一水平面上的各點(diǎn)，深度相同，它的壓強(qiáng)亦相等；(2)(1)說明靜止的連續(xù)的同一流體,同一水平面上的各點(diǎn)，深度相同，它的壓強(qiáng)亦相等；(2)說明液體內(nèi)部任一點(diǎn)的壓強(qiáng)是液面深度的函數(shù)，距離液面越深，則壓強(qiáng)越大，當(dāng)液面壓強(qiáng)變化，必將引起液體內(nèi)部各點(diǎn)發(fā)生同樣大小的變化。.(6分)如圖,有一敞口高位槽,由管線與密閉的低位水槽相連接,在什么條件下,水由高位槽向低位槽流動？為什么？***答案***Pa/P+Zg=P2/P+^hf ；當(dāng)(pa/p+Zg)>p2/p時(shí)，由1流向2,當(dāng)(pa/p+Zg)<p2/p時(shí)，由2流向1。.(10分) 用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置得實(shí)驗(yàn)記錄如下表所示：皮托管編號1234管內(nèi)直徑mm12.7211212皮托管測壓孔高度mm72727221關(guān)閉閥A，玻管水柱高度mm472472472472全開閥A皮托管測壓孔柱高度mm(平行水流方向)435.5407.5405.1376.5全開閥A皮托管測壓孔柱高度mm(正對水流方向)389.5401.8347.6322根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，回答下列問題：(1)、第4點(diǎn)的位壓頭，靜壓頭和動壓頭各為多少mmH2O?(2)、水由第2點(diǎn)處流到3點(diǎn)處的阻力損失壓頭為多少mmH2O？(3)、第1點(diǎn)的速度為多少m/s?***答案******答案***Z4=21(mmH2O),P4/(pg)=H4-Z4=322-21=301(mmH2O)；h動4=u42/(2g)=376.5-322=54.5(H2O)hf(2-3)=407.5-405.1=2.4(mmH2O)⑶???u12/(2g)=435.5-389.5=46(mmH2O)；,u1=0.95m/s五、計(jì)算題1.(12分)水塔供水系統(tǒng)，管路總長Lm(包括局部阻力在內(nèi)當(dāng)量長度),1-1'到2-2'的高度H(m),規(guī)定供水量Vm3/h。當(dāng)忽略管出口局部阻力損失時(shí)，試導(dǎo)出管道最小直徑dmin的計(jì)算式。若L=150m，H=10m,V=10m3/h,入=0.023，求dmin

***答案***在1/與2-2間列柏努利方程，以通過水平管的中心線為水平基準(zhǔn)面gZA+uA〃2+PA/P=gZB+uB2/2+PB/P+XWf(Z1-Z2)+(p1-p2)/pg=Wf=ML/d)%2/2g；由(p1-p2)=0 (Z「Z2)二H.??H=ML/d)u22/2g 而u2=Vh/[3600(^d2/4)]代入上式H=M8VhL/3600ngd2)=>d2=M8LVh/3600ngH)..d=[X(8LVh/3600ngH)]0.5代入數(shù)據(jù)：d=[0.023x(8xl50xl0/3600xnx9.81xl0)]=0.0466m=46.6mm(12分)某廠如圖所示的輸液系統(tǒng)將某種料液由敞口高位槽A輸送至一敞口攪拌反應(yīng)槽B中，輸液管為p38x2.5mm的銅管,已知料液在管中的流速為um/s,系統(tǒng)的ZWf=20.6u2/2[J/kg],因擴(kuò)大生產(chǎn)，須再建一套同樣的系統(tǒng),所用輸液管直徑不變，而要求的輸液量須增加30%,問新系統(tǒng)所設(shè)的高位槽的液面需要比原系統(tǒng)增高多少？***答案***低液面2-2為基準(zhǔn)，在1-1與2-2間列柏努力方程：gZA+uA2/2+PA/P=gZB+uB2/2+PB/P+ZWf\，u1-0-u2;p1=p2于是gZ1=gZ2+SWfg(Z1-Z2)=SWf=20.6u2/2u=[2g(Z1-Z2)/20,6]0-5=(2x9.81x6/20.6)0.5=2.39m/sZ1'=Z2+20.6u‘2/2g=5+20.6(1.3x2.39)2/(2x9.81)=15.14m增高為：Z1‘-Z1=15.14-11=4.14m(15分)如圖所示的管路系統(tǒng)中，有一直徑為Q38*2.5mm、長為30m的水平直管段AB,并裝有孔徑為16.4mm的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)來測量流量，流量系數(shù)Co=0.63。流體流經(jīng)孔板永久壓強(qiáng)降為3.5x104N/m2,AB段的摩擦系數(shù)可取為0.024。試計(jì)算：⑴液體流經(jīng)AB管段的壓強(qiáng)差；⑵若泵的軸功率為500W,效率為60%,則AB管段所消耗的功率為泵的有效功率的百分率。***答案***⑴在A-B之間列柏方程(管中心線為基準(zhǔn)面)：gZA+uA2/2+pA/P=gZB+uB2/2+pB/P+ZWfpA-p2=PZWf=P^Lu2/2d+^p孔u(yù)0=C0[2gR(p2-p)/p]=0.63[2x9.81x0.6(13600-867)/867]=8.284m/su二(16.4/33)2x8.284=2.046m/s.?.pA-pB=0.024x(30/0.033)x(2.0462/2)x867+3.5x104=74590N/m2⑵)Ne=We.Ws=(74590/867)[(n/4)d2up]=86(0.785x0.0332x2.046x867)=130w有效功率百分?jǐn)?shù)=130/(500x0.6)x100%=43.3%4.(18分)如本題附圖所示,槽內(nèi)水位維持不變。槽底部與內(nèi)徑為100mm鋼管相連，管路上裝有一個閘閥，閥前離管路入口端15m處安有一個指示液為汞的U管壓差計(jì)，測壓點(diǎn)與管路出口端之間距離為20m。.當(dāng)閘閥關(guān)閉時(shí)測得R=600mm,h=1500mm；當(dāng)閘閥部分開啟時(shí)，測得R=400mm,h=1400mm,管路摩擦系數(shù)取0.02,入口處局部阻力系數(shù)取0.5,問每小時(shí)從管中流出水量為多少m3。.當(dāng)閥全開時(shí)(取閘閥全開le/d=15,入=0.018),測壓點(diǎn)B處的靜壓強(qiáng)為若干N/m2

(表壓)。***答案***(1)當(dāng)閘閥全關(guān)時(shí),根據(jù)靜力學(xué)關(guān)系：(Z+h)pg=R.p汞g 得水槽液位高度：Z=Rp汞/p—h=0.6x13.6-1.5=6.66m列A—A與B-B截面柏努利方程式： ’Z=u2/2g+PB/pg+XhfPB/pg=(Rp汞—hp)/p=(0.4x13600-1.4x1000)/1000=4.04mZ—PB/pg=u2/2g+(X(1/d)+Z)u2/2g=(1+入(1/d)+Z)u2/2g6.66—4.04=(1+0.02x15/0.1+0.5)u2/2g=4.5u2/2gAu=(2.62x2x9.81/4.5)0.5=3.38m/sV=0.785x0.12x3.38x3600=95.5m3/h(2)當(dāng)閘閥全開時(shí)，列A—A與C-C截面柏努利方程：u‘2/2g解得u'=4.02m/s,(1/d)+Z)u’2/2gZ=u,2/2g+￡hf,=(1+X(l+le)/d+Z)6.66=(1+0.018(35/0.1+15)+0.5)u’2u‘2/2g解得u'=4.02m/s,(1/d)+Z)u’2/2gZ=u’2/2g+PB’/pg+Xhf, =PB'/pg+(1+入???PB′/pg=Z—(1+入(1/d)+Z)u'2/2g=6.66—(1+0.018x15/0.1+0.5)x4.02/(2x9.81)=3.2m,APB,=31392N/m2(15分)有一內(nèi)徑為d=50mm的管子，用孔板流量計(jì)測量水的流量，孔板的孔流系數(shù)C0=0.62，孔板內(nèi)孔直徑d0=25mm,U形壓差計(jì)的指示液為汞：(1)U形壓差計(jì)讀數(shù)R=200mm,問水的流量為多少？(2)U形壓差計(jì)的最大讀數(shù)Rmax=800mm,問能測量的最大水流量為多少？(3)若用上述U形壓差計(jì)，當(dāng)需測量的最大水流量為V=30m3/h時(shí)，則孔板的孔徑應(yīng)該用多大？(假設(shè)max孔板的孔流系數(shù)不變)(1)u0=C0(2gR(ps—p)/p)0.5=0.62(2x9.81x0.2x12.6)0.5=4.36m/sAV=0.785x0.0252x4.36x3600=7.7m3/h(2)umax=0.62(2Rmaxg(p—p)/p)0.5=0.62(2x0.8x9.81x12.6)0.5=8.72m/sAVmax=0.785x0.0252x8.72x3600=15.4m3/h(3)umax=8.72m/s;Vmax=30m3/h30=0.785xd02x8.72x3600解得： d0=0.0349m=34.9mm即應(yīng)該用d0=35mm孔徑的孔板。(12分)用內(nèi)徑為300mm的鋼管輸送20℃的水，為了測量管內(nèi)水流量，在2m長主管上并聯(lián)了一根總長為10m(包括局部阻力的當(dāng)量長度)內(nèi)徑為53mm的水煤氣管，支管上流量計(jì)讀數(shù)為2.72m3/h,求總管內(nèi)水流量為多大？取主管的摩擦系數(shù)為0.018,支管的摩擦系數(shù)為0.03。***答案***設(shè)主管中水流量為V1,支管中水流量為v2則UV=V1+V2V2=0.785d22u2x3600=2.72m3/hu2=2.72/(3600x0.785x0.0532)=0.343m/s￡Wf2=X2(l2/d2)u22/2=0.03x10/0.053x0.3432/2=0.333J/kgZWf2=ZWf1=^1(l1/d1)u12/2A0.018x2/0.3xu12/2=0.333J/kg

解得u1=2.36m/s二Vs=n/4xd12u1x3600=0.785x0.32x2.36x3600=600m3/h.?.總流量V=600+2.72=602.72m3/h***答案***uo=Co[2gR(p'-p)/p]=0.63[2x0.6x9.81(13600-870)/870]=8.27m/su=(do/d)2uo=(16.4/33)2x8.27=2.043m/sWs=2.043*[(n/4)x0.0332]x870=1.52kg/s⑴流體流經(jīng)AB段的壓強(qiáng)差：在A與B兩截面間列柏努利方程(管中心線為基準(zhǔn)面)ZAg+(PA/p)+(uA2/2)=ZBg+(PB/p)+(uB2/2)+ZWfZA=ZB UA=UBSWf=X(l/d)(u2/2)+(6x10***答案***uo=Co[2gR(p'-p)/p]=0.63[2x0.6x9.81(13600-870)/870]=8.27m/su=(do/d)2uo=(16.4/33)2x8.27=2.043m/sWs=2.043*[(n/4)x0.0332]x870=1.52kg/s⑴流體流經(jīng)AB段的壓強(qiáng)差：在A與B兩截面間列柏努利方程(管中心線為基準(zhǔn)面)ZAg+(PA/p)+(uA2/2)=ZBg+(PB/p)+(uB2/2)+ZWfZA=ZB UA=UBSWf=X(l/d)(u2/2)+(6x10/p)=0.022x(30/0.033)x(2.0432/2)+(6x104/870)=111J/kg沁—PB=PZWf=870x111=96570Pa⑵)Ne=800x0.62=496wAB段所消耗的功率N：N=WsZWf=1.52x111=168.7w.N/Ne=118.7/496=0.34=34%（18分）某液體密度800kg/m3,粘度73cp,在連接兩容器間的光滑管中流動，管徑300mm,總長為50m（包括局部當(dāng)量長度），兩容器液面差為3.2m（如圖示）。求： ⑴管內(nèi)流量為多少？⑵若在連接管口裝一閥門，調(diào)節(jié)此閥的開度使流量減為原來的一半，閥的局部阻力系數(shù)是多少？按該管折算的當(dāng)量長度又是多少?層流％=64/Re;湍流入=0.3164/Re0.25***答案***⑴在1-1面和2-2面之間，列柏式以2-2面為基準(zhǔn)面：u1~u2~0 gz=ZWf=X(l/d)(u2/2)設(shè)流體流動符合柏拉修斯公式：X=0.3164/Re0.25； Re=dup/g.gz=0.3164/Re025(l/d)(u2/2)=[0.3164/(p/g)0.25](l/d1.25)(u1.75/2);,u1.75=2gz/{[0.3164/(p/g)0.25]x(l/d1.25)}=9,01542；Au=3.513m/s驗(yàn)證：Re=0.3x3.513x800/0.073=11550>4000,假設(shè)正確.V=(n/4)d2u=(n/4)(0.3)2x3.513x3600=893.95(m3/h)⑵流量減半，即是流速減半u=3.513/2=1.7565m/sRe=5775,符合柏拉斯式條件，列1-1面至2-2之間的柏式:gz=[(0.3164/Re0.25)(l/d)+ZKu2/2);??.Z=2gz/u-(0.3164/Re0.25)(l/d)=2x9.81x3.2/1.7565-(0.3164/57750.25)x(50/0.3)=14.3又Z(u2/2)=X(le/d)(u2/2)=(0.3164/Re0.25)(le/d)(u2/2);.Z=(0.3164/Re0.25)(le/d)le=(dZ/0.3164)Re0.25=(0.3x14.3/0.3164)x57750.25=118.2(m)(20分)粘度為30cp，密度為900kg/m3的液體，自A經(jīng)內(nèi)徑為40mm的管路進(jìn)入B,兩容器均為敞口，液面視為不變。管路中有一閥門。當(dāng)閥全關(guān)時(shí)，閥前后壓力表讀數(shù)分別為0.9atm和0.45atm。現(xiàn)將閥門打至1/4開度，閥門阻力的當(dāng)量長度為30m,閥前管長50m,閥后管長20m(均包括局部阻力的當(dāng)量長度)。試求:(1)管路的流量m3/h?(2)閥前后壓力表讀數(shù)有何變化？***答案*** (1)閥關(guān)時(shí)P1=Z1pg,Z1=P1/pg=0.9x9.81x104/(900x9.81)=10mZ2=P2/pg=0.45x9.81x104/(900x9.81)=5m閥開時(shí)，兩槽面間列柏式：PA/p+ZAg+uA2/2=PB/p+ZBg+uB2/2+ZWf(1)(zA-zB)g=Swf(10—5)x9.81=49.05=￡WfWf=X(1/d)u2/2=X((50+20+30)/0.04)u2/2=1250^2代入(1) 49.05=1250^2設(shè)為=0.02,則u=(49.05/(1250x0.02))0.5=1.4m/sRe=0.04x1.4x900/(30x10-3)=1680層流入=64/1680=0.038〉入設(shè)分析：曾，u],??.仍為層流49.05=1250x64/(0.04x900u/(30x10-3))u2?u=0.736m/sVs=0.785x0.042x0.736x3600=3.33m3/h(2)閥開后，PJ,PJ(20分)用離心泵將密閉儲槽中20℃的水通過內(nèi)徑為100mm的管道送往敞口高位槽。兩儲槽液面高度差為10m,密閉槽液面上有一真空表P1讀數(shù)為600mmHg(真)，泵進(jìn)口處真空表P2讀數(shù)為294mmHg(真)。出口管路上裝有一孔板流量計(jì)，其孔口直徑d0=70mm,流量系數(shù)a=0.7,U形水銀壓差計(jì)讀數(shù)R=170mm。已知管路總能量損失為44J/kg,試求：⑴出口管路中水的流速。⑵泵出口處壓力表P3(與圖對應(yīng))的指示值為多少?(已知P2與P3相距0.1m)。***答案***⑴：u0=a(2△P/p)0.5△P=Rg(po-p)=0.17x9.81x(13600-1000)=2.1x104V=0.7(n/4)x(0.07)2(2.1x104x2/1000)0.5=0.7x0.785x(0.07)2(4.2x10)0.5=0.0174m3/s?u=V/(0.785d2)=0.0174/(0.785x0.12)=2.22[m/s]⑵選低位水池的水平為基準(zhǔn)面，取1-1、2-2兩截面建立柏努利方程：Z1+(p1/pg)+(u12/2g)+He=Z2+(p2/pg)+(u22/2g)+Zh；u1=u2=0, Z1=0, p2/pg-0?He=Z2+Zhf'-(p1/pg)=10+(44/9.81)+0.6x13.6=22.7(mH2O)再選泵入口管所在面為基面,取3-3、4-4兩截面建立柏努利方程：Z3+(p3/pg)+(u32/2g)+He=Z4+(p4/pg)+(u42/2g)(P4/pg)=H-ho-[(u42-u32)/2g]+(p3/pg)；(u42-u32)/2g-0p4=pg(H-ho+(p3/pg))=1000x9.8(22.7-0.1-0.294x13.6)=1.83x105Pa=1.8大氣壓(表)p4=1.8kgf.cm-2(表)泵出口處的指示值為1.8kgf.cm-2(18分)如圖所示，槽內(nèi)水位維持不變，在水槽底部用內(nèi)徑為100mm的水管引水至用戶C點(diǎn)。管路上裝有一個閘閥，閥的上游距管路入口端10m處安有以汞為指示液的U管壓差計(jì)(ps=13600kg/m3),壓差計(jì)測壓點(diǎn)與用戶C點(diǎn)之間的直管長為25m。問：(1)當(dāng)閘閥關(guān)閉時(shí)，若測得R=350mm,h=1.5m,則槽內(nèi)液面與水管中心的垂直距離Z為多少m?(2)當(dāng)閘閥全開時(shí)(Z閥=0.17"=0.02),每小時(shí)從管口流出的水為若干m3/h?

***答案******答案***（1）閘閥關(guān)閉，系統(tǒng)內(nèi)處于靜止，由U管處等壓面得:P水g億+h戶psgR???Z=ps.R/p水-h=13600x0.35/1000-1.5=3.26m(2)以槽液面為1-1，管出口內(nèi)側(cè)為2-2，管中心線為基準(zhǔn)面，列柏式：Z1+U12/(2g)+P.1/(pg尸Z2+u22/(2g)+P2/(pg)+Xhf又丁Zhf=(九.L/d+XZ). u22/(2g) =(0.02x35/0.1+0.5+0.17)xu22/(2g)=7.67u22/(2g)則3.26+0+0=0+u22/(2g)+0+7.67u22/(2g)解得u2=2.72m/sV=n.d2.u2/4=n.（0.1）2x2.72x3600/4=76.87m3/h（20分）如下圖所示的輸水系統(tǒng),用泵將水池中的水輸送到敞口高位槽,管道直徑均為①83x3.5mm,泵的進(jìn)、出管道上分別安裝有真空表和壓力表，真空表安裝位置離貯水池的水面高度為4.8m,壓力表安裝位置離貯水池的水面高度為5m。當(dāng)輸水量為36m3/h時(shí)，進(jìn)水管道的全部阻力損失為1.96J/kg,出水管道的全部阻力損失為4.9J/kg,壓力表的讀數(shù)為2.5kgf.cm-2,泵的效率為70%,試求：⑴兩液面的高度差H為多少m?⑵泵所需的實(shí)際功率為多少kw?⑶真空表的讀數(shù)多少kgf.cm-2?***答案***⑴取截面0-0,1-1,2-2,3-3如圖,在截面2-2和3-3間列柏努利方程以2-2為基準(zhǔn)面(目的求H3)Z2g+(P2/P)+(u22/2)=Z3g+(p3/p)+(u32/2)+Wf???1[at]=9.807x104N/m2=1[kgf.cm-2];u=Q/A=(36/3600)[(n/4)0.0762]=2.21m/s(2.5x9.807x104/103)+(2.212/2)=H3x9.81+4.9245.2+2.44=9.81H3+4.9 TH『242.74/9.81=24.74[m];,H=H3+5=24.74+5=29.74[m]⑵在0-0和3-3間列柏努利方程以0-0為基準(zhǔn)面(求We)Z0g+(P0/p)+(u02/2)+We=Hg+(p3/p)+(u32/2)+WfWe=Hg+Wf=29.74x9.81+(1.96+4.9)=298.62[J/kg]ms=Vsp=(36/3600)x103=i0[kg/s]；Ne=Ms-We=10x298.62[w]N實(shí)=^加=2986.2/0.70=4267皿]=4.266儂]⑶在0-0和1—1間列柏氏方程以0—0為基準(zhǔn)面Z0g+(P0/p)+(u02/2)=Z1g+(p1/p)+(u12/2)+Wf(p0-p1)/p=4.8x9.81+(2.2l2/2)+1.96=51.49[J/kg](p0-p1)=51.49x1000/(9.81x103)=0.525kgf.cm-2“化工原理”第二章流體輸送機(jī)械復(fù)習(xí)題（化0703、0704班；2009-09-01）一、填空題：.（3分）某輸水的水泵系統(tǒng),經(jīng)管路計(jì)算得,需泵提供的壓頭為He=19m水柱,輸水量為

TOC\o"1-5"\h\z0.0079m3/s，則泵的有效功率為.***答案*** 1472w.（2分）離心泵的主要部件有如下三部分:,,.***答案***泵殼;葉輪;泵軸3.（2分）離心泵的主要參數(shù)有: , , , .***答案***流量;揚(yáng)程;功率;效率4．（3分）離心泵的特性曲線有: , , .***答案***壓頭H?流量Q曲線；功率N?流量Q曲線；效率n?流量Q曲線5．（2分）離心泵的最大安裝高度不會大于 .***答案***10m6.（2分）離心泵的工作點(diǎn)是如下兩條曲線的交點(diǎn)： , .***答案*** 泵特性曲線H--Q； 管路特性曲線H--Q7．（3分）調(diào)節(jié)泵流量的方法有： , , .***答案*** 改變出口閥門的開度；改變泵的轉(zhuǎn)速；車削葉輪外徑.（3分）液體輸送設(shè)備有： , , , , .***答案***離心泵;往復(fù)泵;齒輪泵;螺桿泵;旋渦泵.（3分）氣體輸送設(shè)備有: , , .***答案*** 通風(fēng)機(jī);鼓風(fēng)機(jī);壓縮機(jī).（3分）泵起動時(shí)，先關(guān)閉泵的出口開關(guān)的原因是**答案**降低起動功率，保護(hù)電機(jī)，防止超負(fù)荷而受到損傷;同時(shí)也避免出口管線水力沖擊。.（3分）若被輸送的流體粘度增高，則離心泵的壓頭,流量,效率,軸功率。 ***答案***減小減小下降 增大.離心泵的流量調(diào)節(jié)閥安裝在離心泵管路上，關(guān)小出口閥門后，真空表的讀數(shù)——，壓力表的讀數(shù)。 ***答案*** 出口減小增大（2分）流體輸送設(shè)備按工作原理大致可分為四類即,,,。***答案*** 離心式，往復(fù)式，旋轉(zhuǎn)式，流體動力作用式（2分）離心泵的安裝高度超過允許安裝高度時(shí)，離心泵會發(fā)生現(xiàn)象。***答案.***答案.（2分）***答案.（2分）***答案***離心泵的揚(yáng)程含義是 ***離心泵給單位重量的液體所提供的能量。******離心泵葉輪按有無蓋板可分為,,。敞式半敞式 閉式（或開式，半開式，閉式）***.（2分）離心泵銘牌上標(biāo)明的流量和揚(yáng)程指的是時(shí)的流量和揚(yáng)程。***答案***效率最高.（3分） 用離心泵在兩敞口容器間輸液，在同一管路中，若用離心泵輸送p=1200kg/m3的某液體（該溶液的其它性質(zhì)與水相同），與輸送水相比，離心泵的流量 ，揚(yáng)程 ，泵出口壓力，軸功率。（變大，變小，不變，不確定）***答案***不變不變變大變大.（5分）離心泵用來輸送常溫的水，已知泵的性能為：Q=0.05m3/s時(shí)H=20m；管路特性為Q=0.05m3/s時(shí)，He=18m,則在該流量下，消耗在調(diào)節(jié)閥門上的壓頭增值△H=—m；有效功率△N=kw。***答案***2;0.981.（2分）離心泵起動時(shí)，如果泵內(nèi)沒有充滿液體而存在氣體時(shí)，離心泵就不能輸送液體。這種現(xiàn)象稱為 現(xiàn)象。***答案*** 氣縛.（2分）離心泵采用并聯(lián)操作的目的是 ，串聯(lián)操作的目的是 。***答案*** 提高流量；提高揚(yáng)程

.（2分）風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓是指 的氣體通過風(fēng)機(jī)而獲得的能量。***答案**單位體積.（2分） 離心通風(fēng)機(jī)的性能曲線比離心泵的性能曲線多了一條 曲線。***答案*** 流量與靜風(fēng)壓二、選擇題：1.（1.（2分）離心泵起動時(shí)，應(yīng)把出口閥關(guān)閉，以降低起動功率，保護(hù)電機(jī)，不致超負(fù)荷工作，這是因?yàn)椋ǎ〢.Q啟動這是因?yàn)椋ǎ〢.Q啟動=0,***答案***N啟動”0;B.Q啟動〉0,AN啟動〉0；C.Q啟動0,N啟動〈02.（2分） 題號2073第2章知識點(diǎn)100難度容易離心泵開動以前必須充滿液體是為了防止發(fā)生（ ）A.氣縛現(xiàn)象 B.汽蝕現(xiàn)象C.汽化現(xiàn)象 D.氣浮現(xiàn)象***答案***A.3.（***答案***A.3.（2分）題號2074第2章知識點(diǎn)100難度容易離心泵最常用的調(diào)節(jié)方法是（離心泵最常用的調(diào)節(jié)方法是（A.改變吸入管路中閥門開度）B.改變壓出管路中閥門的開度C.安置回流支路,改變循環(huán)量的大小 D.車削離心泵的葉輪**答案***B.4.（2分）離心泵的揚(yáng)程,是指單位重量流體經(jīng)過泵后能量的值（ ）A.包括內(nèi)能在內(nèi)的總能量 B.機(jī)械能C.壓能 D.位能（即實(shí)際的升揚(yáng)高度）***答案***B..（2分）已知流體經(jīng)過泵后，壓力增大APN/m2,則單位重量流體壓力能增加為（）A.AP***答案***B.AP/pC.AP/(pA.AP***答案***B.AP/pC.AP/(pg)D.AP/(2g)C..（2分）當(dāng)離心泵內(nèi)充滿空氣時(shí),將發(fā)生氣縛現(xiàn)象,這是因?yàn)椋?）A.氣體的粘度太小 B.氣體的密度太小氣體比液體更容易起漩渦氣體破壞了液體的連續(xù)性***答案***B.***答案***B..（2分）某同學(xué)進(jìn)行離心泵特性曲線測定實(shí)驗(yàn),啟動泵后,出水管不出水,泵進(jìn)口處真空計(jì)指示真空度很高,他對故障原因作出了正確判斷,排除了故障,你認(rèn)為以下可能的原因中,哪一個是真正的原因（ ）A.水溫太高B.真空計(jì)壞了C.吸入管路堵塞C.吸入管路堵塞D.排出管路堵塞***答案***C.***答案***C..（2分） 題號2089第2章知識點(diǎn)100難度較難在某校離心泵特性曲線實(shí)驗(yàn)裝置中泵的安裝高度為一1m，泵的入口處裝一U形管壓差計(jì),則測得入口處的壓力（ ）自始至終大于大氣壓力隨著流量的增大,經(jīng)歷大于大氣壓力,等于大氣壓力,小于大氣壓力三個階段 C.自始至終小于大氣壓力 D.自始至終等于大氣壓力***答案***B.***答案***B..（2分）一臺試驗(yàn)用離心泵,開動不久,泵入口處的真空度逐漸降低為零,泵出口處的壓力表也逐漸降低為零,此時(shí)離心泵完全打不出水。發(fā)生故障的原因是（ ）A.忘了灌水 B.吸入管路堵塞C.壓出管路堵塞D.吸入管路漏氣***答案C.壓出管路堵塞D.吸入管路漏氣***答案***D..（2分）離心泵的允許吸上真空度隨泵的流量增大而（）A.增大 B.減少C.不變***答案******答案***.（2分）用離心泵將液體從低處送到高處的垂直距離，稱為（）A.揚(yáng)程***答案***B.升揚(yáng)高度B12.（2分）流量調(diào)節(jié)，離心泵常用（A.A.揚(yáng)程***答案***B.升揚(yáng)高度B12.（2分）流量調(diào)節(jié)，離心泵常用（A.出口閥***答案***A、B.進(jìn)口閥CC.吸液高度），往復(fù)泵常用（C.旁路閥13.（2分）輸送氣體的密度越大，則風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓（）A.越高 B.越低C.不變***答案******答案***14.（14.（2分）欲送潤滑油到高壓壓縮機(jī)的氣缸中，應(yīng)采用（體應(yīng)采用（）A.離心泵 B.往復(fù)泵）。輸送大流量，低粘度的液C.齒輪泵***答案***C***答案***C、15（.2分）用離心泵從河中抽水，當(dāng)河面水位下降時(shí)，泵提供的流量減少了，其原因是（ ）。A.發(fā)生了氣縛現(xiàn)象B.A.發(fā)生了氣縛現(xiàn)象B.泵特性曲線變了C.管路特性曲線變了***答案******答案***.（2分）當(dāng)離心泵輸送的液體的粘度增大時(shí)，則其（）A.揚(yáng)程減少，流量、效率、軸功率均增大；B.揚(yáng)程、流量、效率均降低，軸功率增大C.揚(yáng)程、效率增大，流量，軸功率減少；C.揚(yáng)程、效率增大，流量，軸功率減少；D.揚(yáng)程、流量、效率均增大，軸功率減少***答案******答案***.（2分）離心泵的吸液高度與（）無關(guān)A.排出管路的阻力大小；B.吸入管路的阻力大小C.當(dāng)?shù)卮髿鈮?D.被輸送液體的密度***答案******答案***三、問答題：.（12分）何謂離心泵的“氣縛”和“氣蝕”現(xiàn)象，它們對泵的操作有何危害？應(yīng)如何防止？***答案******答案***“氣縛”：由于泵內(nèi)存氣，啟動泵后吸不上液的現(xiàn)象，稱“氣縛”現(xiàn)象?！皻饪`”現(xiàn)象發(fā)生后，泵無液體排出，無噪音，振動。為防止“氣縛”現(xiàn)象發(fā)生，啟動前應(yīng)灌滿液體?！皻馕g”：由于泵的吸上高度過高，使泵內(nèi)壓力等于或低于輸送液體溫度下的飽和蒸汽壓時(shí)，液體氣化，氣泡形成，破裂等過程中引起的剝蝕現(xiàn)象，稱“氣蝕”現(xiàn)象，“氣蝕”發(fā)生時(shí)液體因沖擊而產(chǎn)生噪音、振動、使流量減少，甚者無液體排出。為防止“氣蝕”現(xiàn)象發(fā)生；泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)不高于允許吸上高度。.（10分）為什么離心泵可用出口閥來調(diào)節(jié)流量？往復(fù)泵可否采用同樣方法調(diào)節(jié)流量？為什么？***答案***由離心泵的工作點(diǎn)知，改變泵出口閥的開度，使局部阻力改變，而管路特性曲線改變，流量隨之改變，此法雖不經(jīng)濟(jì)，但對泵運(yùn)轉(zhuǎn)無其它影響；而往復(fù)泵屬容積式泵，壓頭與流量基本無關(guān)，若關(guān)閉出口閥，則因泵內(nèi)壓力急劇升高，造成泵體。管路和電機(jī)的損壞，故不宜用出口閥來調(diào)節(jié)流量。

.（6分）離心泵的揚(yáng)程和升揚(yáng)高度有什么不同？***答案***離心泵的揚(yáng)程是指泵給以單位重量液體的有效能量、液體獲得能量后，可將液體升揚(yáng)到一定高度^Z，而且還要用于靜壓頭的增量^P/pg和動壓頭的增量^u/2g及克服輸送管路的損失壓頭，而升揚(yáng)高度是指將液體從低處送到高處的垂直距離，可見，升揚(yáng)高度僅為揚(yáng)程的一部分，泵工作時(shí)，其揚(yáng)程大于升揚(yáng)高度。.（8分）當(dāng)離心泵啟動后不吸液，其原因主要有哪些？***答案***不吸液的原因可能是：由于灌液不夠或底閥不嚴(yán)密而漏液，使泵內(nèi)存有空氣；由于底閥或吸入管路堵塞；安裝高度過高；電機(jī)接線不正確致使葉輪反轉(zhuǎn)等。.（8分）按圖寫出離心泵開泵及停泵操作程序。***答案***開泵：關(guān)閉閥B一打開閥A一灌液一關(guān)閉閥.（8分）按圖寫出離心泵開泵及停泵操作程序。***答案***開泵：關(guān)閉閥B一打開閥A一灌液一關(guān)閉閥A—啟動鍵K一全開閥B一調(diào)節(jié)閥A至合適流量。停泵：關(guān)閉閥A一關(guān)閉閥B（若長期停泵可不關(guān)，以便放完管路中的液體）一按停止電鍵K.（18分）不同類型的離心泵，其Q-H曲線的形狀不同，有的較平（如圖A線），有的較陡（圖中B線），問：（1）當(dāng)用離心泵來輸送含有泥漿的液體，其部分泥漿會在管道內(nèi)沉積，在此種情況下，宜選哪一類型Q-H線的離心泵才能避免流量發(fā)生過大的波動？（2）若用出口閥調(diào)節(jié)流量，對于哪一種形狀的Q-H線離心泵較為理想？***答案***（1）選用Q?H線較陡的泵（即圖中的B線），設(shè)曲線I為原來的管路特性曲線；曲線II為后來（阻力增大）的管路特性曲線，從圖中可看出對A泵來說，工作點(diǎn)由M1變?yōu)镸2對應(yīng)的流量由Qm1到Qm2；對B泵來說工作點(diǎn)由C1變到C2對應(yīng)的流量由 Qc1到Qc2兩泵流量變化（皆變?。┑姆菳泵＜A泵即（Qm1-Qm2）＜（Qc1-Q；）（2）對調(diào)節(jié)流量來說，A泵較好，而調(diào)節(jié)流量較為靈敏（變化幅度較大），由圖中工作點(diǎn)變化可知。四、計(jì)算題：.（10分）將20℃的水由水池打至一敞口高位槽中，槽內(nèi)的水面與水池內(nèi)的水面的垂直距離為31.6m。管路總能量損失為50J/kg，流量為20m3/h，試求理論功率為多少kw？***答案***在水池液面1-1與高位槽液面2-2間列柏努利方程（1-1為基準(zhǔn)）：gZ1+u12/2+P1/p+We=gZ2+u22/2+P2/p+IWfZ1=0，Z2=31.6m，P1=P2，u產(chǎn)0，u尸0， XWf=50J/kgWe=gZ2+^Wf=9.81x31.6+50=360J/kgms=20/3600X1000=5.556kg/s; N=Wems=360x5.556=2000J/s=2kw.（16分）如圖所示輸水系統(tǒng)。已知:管路總長度（包括所有局部阻力當(dāng)量長度）為100m，從壓力表至高位槽所有管長（包括所有局部阻力當(dāng)量長度）為80m,管路摩擦系數(shù)九=0.025,管子內(nèi)徑為0.05m，水的密度p=1000kg/m3,泵的效率為0.8，輸水量為10m3/h，求:（1）泵軸功率N軸=?（2）壓力表的讀數(shù)為多少kgf/cm2**答案***⑴N軸=Ne/n,Ne=ms?We,ms=10xl000/3600=2.778kg/s

We--泵對單位質(zhì)量流體所做的有效功。選取1-1與2-2截面，并以1-1截面的基準(zhǔn)面。在兩截面間做能量衡算：Z1+u12/2g+P1/pg+He=Z2+u22/2g+P2/pg+!hfVZ1=0 Z2=2+18=20m p1=p2=0 u產(chǎn)0,u尸0,We=g-Z2+￡hf Ehf=M￡L/d)(u2/2)u=(V/3600)/[(n/4)d2]=(10/3600)/(0.7852X0.052Eh=0.025x(100/0.05)(1.4152 )=1.415m/sf /2尸50.06%;濾8馴0搬55W46.25J/kg(⑵再焰-3與2-2忸做能量衡算，，并取3-3為基準(zhǔn)面gZ3+(p3/p)+(u32/2)=gZ2+(p2/p)+(u22/2)+hf???Z3=0 Z2=18 p2=0 u2=0.??p3/p=gZ2+hf-(u32/2)=9.81x18+k(l/d)(u32/2)-(u32/2)=176.58+0.025(80/0.05)X(1.4152/2)-(1.4152/2)=176.58+40.04-1.0=215.62J/kg;P3=px215.62=215620N/m2P3=215620/(9.81X104)=2.198kgf/cm2(表)3.(18分)如圖3B57離心泵將20℃的水由敞口水池送到一壓力為2.5at的塔內(nèi),管徑為僦08x4mm管路全長100m(包括局部阻力的當(dāng)量長度，管的進(jìn)、出口當(dāng)量長度也包括在內(nèi))。已知：水的流量為56.5m3/h,水的粘度為1厘泊，密度為1000kg/m3,管路摩擦系數(shù)可取為0.024,試計(jì)算并回答：(1)水在管內(nèi)流動時(shí)的流動形態(tài)；(2)管路所需要的壓頭和功率；***答案***已知：d=108-2x4=100mm=0.1mA=(n/4)d2=3.14x(1/4)x0.12=0.785x10-2m2l+Ele=100mQ=56.5m3???u=Q/A=56.5/(3600x0.7815x10-2_A=1cp=10-3Pa?S p=1000kg/m3)2nl/s⑴;Re=dup/A=0.1x2x1000/10-3=2x105>40微4.?.水在管內(nèi)流動呈湍流⑵以1-1面為水平基準(zhǔn)面,在1-1與2-2面間列柏努利方程：Z1+u12/2g+P1/pg+He=Z2+u22/2g+P2/pg+^hf?.??.?Z1=0u1=0p1=0(表壓)Z2=18mu2=0;P2/pg=2.5x9.81x103/(1000x9.81)=25mEhf=k[(l+Ele)/d](u2/2g)=0.024x(100/0.1)x[22/(2x9.81)]=4.9m;?He=18+25+4.9=47.9mNe=HQpg=47.9x1000x9.81x56.5/3600=7.4kw4.(20分)如圖所示,用離心泵將水從貯水池輸送到敞口高位槽中,已知高位槽的水面離貯水池的水面高度保持為10m,輸送水量用孔板流量計(jì)測得?？装灏惭b在離高位槽水面0.8m處，孔徑為20mm,孔流系數(shù)為0.61。管路為①57x3.5mm的鋼管，直管長度和局部阻力當(dāng)量長度之和(包括孔板局部阻力當(dāng)量長度)為250m,其中貯水池至孔板前測壓點(diǎn)A的直管長度和局部阻力當(dāng)量長度之和為50m。水的密度為1000kg/m3,水的粘度為1cp,摩擦系數(shù)近似為九=0.3164/Re0.25。U形管中指示液均為水銀，其密度為13600kg/m3。當(dāng)水的流量為6.86m3/h時(shí)，試確定：(1)水通過泵所獲得的外加能量為多少?(2)在孔板前測壓點(diǎn)A處安裝的U形管壓力計(jì)中指示液讀數(shù)R1為多少？⑶孔板流量計(jì)的U形管中指示液讀數(shù)R2為多少？***答案***⑴u=Vs/(0.785d2)=6.86/(0.785x0.052x3600)=0.971m/s

Re=0.05x0.971x1000/(1x10-3)=48550九二0.3164/Re0.25=0.l364/485500.25=0.0213取貯水池液面為1-1截面,高位槽液面為2-2截面,列柏努利方程式：Z1g+P1/P+u12/2+We=Z2g+P2/P+u22/2+Zh(f1-2)W=Z2g+Zh(f1-2)=Z2g+M(l+Xle)/d](u2/2)二10x9.81+0.0213x(250/0.05)x(0.9712⑵以A點(diǎn)為2‘-2截面,在1-1與2‘-2截面間列柏努利方程式Z1g+P1/P+u12/2+We=Z2'g+P27p+u2'2/2+Xh(f1-2’)(P2'-P1)/P=(PA-Pa)/p=We-Z2'g-(u2/2)-M(l+”e)/d](u2/2)=148.3-9.2x9.81-0.9712/2-0.0213(50/0.05)(0.9712/2)=148.3-90.252-0.4714-10.04=47.53J/kg;pA-pa=47.5366x1000=47.53x103N/m2R1=(pA-pa)/[g(po-p)]=47.53x103/[9.81x(13600-1000)]=0.3846m=38.46cm⑶根據(jù)Vs=CoAo[2gR2(po-p)/p]; R2=(Vs/CoAo)p/[2g(po-p)]式中:Co=0.61,Ao=0.785x0.022=3.14x10-4m2;Vs=6.86/3600m3/s,R2={(6.86/3600)[(1/(0.61x3.14x10-4)}x1000/[2x9.81x(13600-1000)]=0.4m=40cm5.(12分)欲用離心泵將20℃水以30m3/h的流量由水池打到敝口高位槽，兩液面均保持不變，液面高差為18m，泵的吸入口在水池液面上方2m處。泵的吸入管路全部阻力為1mH2O柱，壓出管路全部阻力為3mH2O柱，泵的效率為0.6,求泵的軸功率。若已知泵的允許吸上真空高度為6m，問上述安裝高度是否合適？(動壓頭可忽略)。水的密度可取1000kg/m3。***答案***如圖取1－1，2－2截面，并以1－1截面為基準(zhǔn)面，列柏努里方程：Z1+P1/Pg+uJ/2g+He=Z2+P2/pg+u22/2g+^hfH=AZ+Zh4Y1,、=18+1+3=22mf(1-2)???N軸=QHp/(102n)=(30/3600)x22x1000/(102x0.6)=3kwHg允=小允—u2/2g—hf吸=6—1=5m>2mVHg實(shí)<Hg允 ?,?安裝高度合適。6(15分)如附圖所示，計(jì)劃在蓄水池A的一側(cè)安裝一臺離心泵，將水輸送至列管換熱器B的殼程內(nèi)作冷卻用，要求水的流量為18m3/%水自換熱器出來后流進(jìn)高位水槽C中，回收他用。已知：(1)蓄水池A水面標(biāo)高3m,高位槽C處進(jìn)水管末端標(biāo)高23m；(2)輸水管為①60x3.5mm的鋼管；(3)管路部份的壓頭損失Xhf=19xu2/(2g)mH2O,換熱器B殼程的壓力損失AP=73.6xu2/(2g)kN.m-2；(式中，u為管內(nèi)流體流速，m/s)p水=1000kg/m3今庫存有一臺2B-31型離心泵，其性能參數(shù)如下表所示，試核算選用此泵是否合適。流量揚(yáng)程軸功率允許吸入真空度m3/hmkwm1034.51.878.72030.82.607.230243.075.7本題目有題圖：titu066.bmp***答案***選擇計(jì)算截面1-1，2-2面如題圖所示；地平面為基

準(zhǔn)面。u=Vs/A=18/3600/((兀/4)(0.06-2義0.0035)2=2.27m/Z.1+P/Pg+uJ/2g+He=Z2+P2/pg+u22/2gf^hfP1=P2；U1=0He=(23-3)+(2.272/(2x9.81))+19x2.272/(2x9.81)+73.6x2.272/(2x9.81)x1000/(1000x9.81)=27.2mH2O由2B—31型離心泵特性曲線圖查得：Q=18m3/h, He=31.5m(〉27.2m)且n=62%,而nma*=65%;65%x90%=58.5%（＜62%） 故此泵通用。7（15分）如圖所示輸水系統(tǒng)，管長、管徑（均以m計(jì)）和各局部阻力的阻力系數(shù)Z均標(biāo)于圖中。直管部分的九值均為0.03。求：（1）以流量Qm3/min和壓頭He（m）表示的管路特性17m3m曲線方程,（2）輸水量為15m3/h時(shí)，要求泵提供的有效功率（以kw計(jì)）17m3m***答案*** (a)u1=(d