化工原理习题流体流动答案

化工原理习题：第一部分流体流动一、填空.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而流速不变，则阻力损失为原来的1/4倍。.离心泵的特性曲线通常包括H-Q曲线、4-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。.处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是静止的、连同着的、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。.牛顿粘性定律的表达式r=^,其应用条件是牛顿型流体层(滞)流流体。d第.如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出：2单位质量流体的机械能衡算式为Ez1-p常数；2gg2单位重量流体的机械能衡算式为Egz—u—p常数；功率增加.雷诺准数的表达式为Re=dup/<。当密度p=1000kg.m3,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.—。.当地大气压为750mmHg寸，测得某体系的表压为100mmH捌该体系的绝对压强为850mmHgK空度为-100mmHg..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。.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—。.当Re为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数入=64/Re在管内呈湍流时，摩擦系数入与Re、//d有关。.牛顿粘性定律的表达式为—p=ndu/dy,动力粘度（简称为粘度）N的SI单位为Pa.s或N.s.m.。运动粘度v的SI单位为m.s.。.水由敞口包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。.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性。.在大气压为101.3KPa的地区，某真空蒸储塔塔顶真空表的读数为81x104Pa,若在大气压为8.73x104Pa的地区使塔内绝对压强维持相同的数值，则真空表读数为8.41104Pa,相当于0.8576Kgf/cm2。.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作简化、可靠。.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,倍。.离心泵的特性曲线通常包括H-Q曲线、n-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。.处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是静心的、连通着的、同一种连续的液体。.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zipg+(ui2p/2)+pi+Wp=z2Pg+(u22P/2)+p2+p2hf各项单位为Pa(N/舟。.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。.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。.流体流动的连续性方程是u[Ap]=u2Ap乏…=uAp;适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为uidi2=u2d22=••二ud2。.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。.离心泵的轴封装置主要有两种：♦料密封和机械密封。.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。.P/(pg)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。.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,.某输水的水泵系统，经管路计算得，需泵提供的压头为He=i9mK柱，输水量为0.0079m3/s,则泵的有效功率为i472w...离心泵的安装高度超过允许吸上高度时，会发生气蚀。现象。.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__,扬程蹭大。.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。.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o.离心泵起动时，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。.离心泵的流量常用出口阀调节。.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，可以断定泵内发生一气缚.现象:应检查进口管路有否一泄漏现象。.离心泵的性能曲线通常包括H—Q曲线、4一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。.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。.离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生—气蚀一现象。.当离心泵出口阀门开大时，流量变大,，泵出口压力降低。.离心泵的流量调节阀安装在离心泵_凄口管路上.关小出口阀门后，真空表的读数减小，压力表白勺读数.增大0.理想流体是指—黏度为零—的流体。.雷诺准数的物理意义是惯性力与黏性力之比。.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。.提高悬浮液的固体含量，单位过滤时间所得滤液量将减小。.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。.用压滤机分离悬浮物，滤饼不可压缩，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TOC\o"1-5"\h\z倍。二、选择.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.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.离心泵的调节阀开大时，BA吸入管路阻力损失不变B泵出口的压力减小C泵入口的真空度减小D泵工作点的扬程升高.水由敞口包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_C0A增大B减小C不变D不能判断.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.在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数数值_CA与光滑管一样B只取决于ReC取决于相对粗糙度D与粗糙度无关.已知列管换热器外壳内径为600mm壳内装有269根25X2.5mm的换热管，每小时有5X104kg的溶液在管束外侧流过，溶液密度为810kg/m3,粘度为1.91X10-3Pa・s,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.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.某液体在内径为d°的水平管路中稳定流动，其平均流速为u。，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2（d2=d/2）的管子时，若流体为层流，则压降P为原来的C倍。A4B8C16D32.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管路总阻力不变D压头上升.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.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短倍（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亚倍.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也倍（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.恒压过滤，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）增大至原来的虚倍（D）增大至原来的1.5倍.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.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.当不可压缩理想流体在水平放置的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C（A）不变（B）增大（C）减小（D）不确定.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.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.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一在直管中的流动。(A)牛顿型流体(B)非牛顿型流体(C)酒精(D)空气2.局部阻力损失计算式hf=勺中的u是指A。(A)小管中流速uio(B)大管中流速U2(C)小管中流速ui与大管中流速U2的平均值(Ui+uJ/2(D)与流向有关.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.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.由离心泵和某一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.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.Um=1/2UmaxB.Um=0.8UmaxC.Um=3/2Umax.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)

与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关.推导过滤基本基本方程时,一个基本的假设是D(B)滤液在介质中呈层流流动(D)(B)滤液在介质中呈层流流动(D)滤液在滤渣中呈层流流动(B)过滤面积(D)滤饼的压缩性(C)滤液在滤渣中呈湍流流动.过滤常数K与B无关(A)滤液的黏度(C)滤浆的浓度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＜湍流的雷诺数；D.层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。。.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(C)倍A.2B.8C.4.表压与大气压、绝对压的正确关系是(A)。A.表压=绝对压-大气压B.表压=大气压-绝对压C.表压=绝对压+真空度32.流体流动产生阻力的根本原因是，因为流体流动(C)。A.遇到了障碍物；B.与管壁产生摩擦C.产生了内摩擦切向力.在稳定连续流动系统中，单位时间通过任一截面的(B)流量都相等。A.体积B.质量C.体积和质量.稳定流动是指流体在流动系统中，任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量(A)。A.仅随位置变，不随时间变B.仅随时间变、不随位置变C.既不随时间变，也不随位置变35.将管路上的阀门关小时，其阻力系数(B)0A.变小B.变大C.不变32.过滤操作中，滤液流动遇到的阻力是D0A.介质阻力B.空气阻力C.滤渣阻力D.介质和滤渣阻力之和33包压过滤且介质阻力忽略不计时，如黏度降低20%则在同一时、时刻滤液增加A。A.11.8%B.9.54%C.20%D.44%.在板框过滤机中，如滤饼不可压缩，介质阻力不计，当过滤压差增加一倍时，其过滤速率为原来的C倍。A.-B.1C.2D.4.过滤基本方程式基于D的假设基础推导出来的。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17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.1/4B.1/2C.2倍设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强（B）。A.愈大B.愈小C.愈接近大气压、一般情况下，温度升高，液体的粘度（B）;气体的粘度（A）0A.增大B.减小C.不变（2分）园管的摩擦系数入=64/Re公式的适用范围是（A）。A.滞流B.过渡流C.湍流21.离心泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致超负荷工作，这是因为（A）A.Q=0,N=0B.Q〉0,N〉0C.Q<0,N<022.离心泵的吸液高度与（A）无关A.排出管路的阻力大小B.吸入管路的阻力大小C.当地大气压D.被输送液体的密度.离心泵是依靠作旋转运动的（B）进行工作的。A.齿轮B.叶轮C.活塞.离心泵的实际安装高度，应（B）允许吸上高度。A.高于B.低于C.等于.用离心泵向某设备供液，如果设备内的压强突然增大，则泵扬程会（A）,流量会（B）。A.变大B.变小C.不变.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27.4B型水泵中的4是代表（C）.A.扬程4mB.流量4m.sC.吸入口径为4英寸28.B型离心泵属（B）泵A.耐腐蚀泵B.清水泵C.油泵.离心泵启动之前要先灌满液，目的是防止（C）现象发生。A.堵塞B.气蚀C.气缚.离心泵铭牌上所标的性能参数是指（B）时的值，A.工作点B.最高效率C.最大扬程D.最大功率31为减少电机的启动功率，离心泵在启动前应将（A）.A.出口阀关闭B.进口阀关闭C.出口阀打开D.进口阀打开.离心泵的允许吸上真空度随泵的流量增大而（B）A.增大B.减少C.不变.由于泵内存有气体，启动离心泵而不能送液的现象，称为（B）现象。A.气蚀B.气缚C.喘振.一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是（D）A.忘了灌水B.吸入管路堵塞C.压出管路堵塞D.吸入管路漏气.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.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.离心泵的调节阀开大时，BA吸入管路阻力损失不变B泵出口的压力减小C泵入口的真空度减小D泵工作点的扬程升高.水由敞口包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.流体流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的_C一项。A动能B位能C静压能D总机械能.在完全湍流时（阻力平方区）,粗糙管的摩擦系数数值_CA与光滑管一样B只取决于ReC取决于相对粗糙度D与粗糙度无关.孔板流量计的孔流系数G当R增大时，其值B。A总在增大B先减小，后保持为定值C总在减小D不定.已知列管换热器外壳内径为600mm壳内装有269根25X2.5mm的换热管，每小时有5X104kg的溶液在管束外侧流过，溶液密度为810kg/m3,粘度为1.91X10-3Pa・s,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.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.某液体在内径为d。的水平管路中稳定流动，其平均流速为u。，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2（d2=W2）的管子时，若流体为层流，则压降p为原来的C倍。

C16D32C16D32.当管路的特性曲线写为H=A+BQ寸，（B）A.A只包括单位重量流体增加的位能B.A只包括单位重量流体增加的位能与静压能之和BQ2代表管路系统损失的阻力BQ2代表单位重量流体增加的动能三、判断题：.化工单元操作是一种物理操作，只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。（V）.当输送流体的管径一定时，增大流体的流量，雷诺准数减少。（X）.当流体充满导管（圆形）作稳态流动时，单位时间通过任一截面的体积流量相等。（x）.牛顿粘性定律是：流体的粘度越大，其流动性就越差。（X）.经过大量实验得出，雷诺Re<2000时，流型肯定是层流，这是采用国际单位制得出的值，采用其他单位制应有另外数值。（X）.表压强代表流体的真实压强。（X）.流体流动状态的判断依据是雷诺数Re（，）.一般情况下气体的粘度随温度的升高而增大（V）;液体的粘度随温度的升高而减小。（V）.流体在园管内流动时，管的中心处速度最大，而管壁处速度为零。（，）.流体阻力产生的根本原因是流体与壁面之间的摩擦而引起的。（x）.原油在园形管中作湍流流动时，其它条件不变，而管长增加一倍，则阻力损失增加一倍，（V）.在并联的各条管路中稳定流动时，流体的能量损失皆相等。（V）.液体的相对密度是指液体的密度与水的密度的比值。（V）.稳定流动时，液体流经各截面的质量流量相等（，；）;则流经各截面处的体积流量也相等（V;）.离心泵启动时，为减小启动功率，应将出口阀门关闭，这是因为流量增加而功率增大。（V）.离心泵的特点之一是有很大的操作弹性，能在相当广泛的流量范围内操作。泵的铭牌上标明的数值是该泵在效率最高点上的性能。（V）.离心泵开泵之前要先灌液，目的是防止气蚀现象发生。（X）.若将同一转速的同一型号离心泵分别装在一条阻力很大，一条阻力很小的管路中进行性能测量时，具测出泵的性能曲线就不一样（x）。其实际供给管路的最大流量也不一样（，）。.离心泵的扬程又称压头，即升扬高度（x）。.用离心泵输送密度比水大的液体时，泵的流量不会减少（，），但扬程却会减少（x）.为减少吸入管路的阻力损失，一般应使吸入管径小于排出管径（X）.当关小离心泵的出口阀时，泵的扬程增大了，其升扬高度提高了（X）。四、简答题：.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？pa/p+Zg=p/p+2hf；当（pa/p+Zg）＞p/p时，由1流向2,当（pa/p+Zg）＜p/p时，由2流向1。.理想流体和实际流体如何区别？答：理想流体是流体没有粘性，流动时，不产生摩擦阻力，液体体不可压缩,受热不膨胀；而实际流体是具有粘性，有摩擦阻力，液体是可以压缩，受热是膨胀。

3.Z+p/pg=Z+p/pg(1),3.Z+p/pg=Z+p/pg(1),P=P+Pgh(2)这两个静力学方程式说明些什么？答：(1)说明静止的连续的同一流体，同一水平面上的各点，深度相同，它的压强亦相等；说明液体内部任一点的压强是液面深度的函数，距离液面越深，则压强越大，当液面压强变化，必将引起液体内部各点发生同样大小的变化。4.在常温下输送水，若管径一定，流量增大一倍，雷诺准数增加多少？若流量一定，管径增大一倍,则雷诺准数又如何变化？答：V=(兀/4)d.uu'=2uRe=du//Re'增大一倍V=(兀/4)(2d).u'u'=u/4Re'=Re/2.何谓层流流动？何谓湍流流动？用什么量来区分它们？层流：流体质点沿管轴作平行直线运动，无返混，在管中的流速分布为抛物线，平均流速是最大流速的0.5倍。湍流：流体质点有返混和径向流动，平均流速约为最大流速的0.8倍。以Re来区分，Re<2000为层流、Re>4000为湍流。.何谓牛顿型流体？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。。.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u00这种说法对吗？为什么？

(1)因为输水，按连续性方程知V(1)因为输水，按连续性方程知V=V(2)「V=V而d<d..u>u⑶.Z+P/(pg)+u/(2g)=Z+P/(pg)+u/(2g)+Hf而水平管Z=Z又u>u若H=0贝UP/(pg)<P/(pg);若HW0则P/(pg)和P(gg)哪个大？要由u和u、H之值决定。.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.B处的气体密度近似相等）（1）阀C关闭时，流体为静止状态，同一水平面上一.P=P（2）阀C打开，流体流动，有阻力，为Z=Z,d=d且p=p则u=uP＞P.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？16.在相同管径的两条园形管道中，同时分别流动着油和清水（以油＞以水），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水而口油＞口水，u油＞口水.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(Z-Eh)]/当阀门A关小时，汇hfT,但Z不变，则u；,d不变则VJ即流量变小。.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、蒸储、吸收、萃取、干燥等。.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：He-Qe扬程曲线，Ne-Qe功率曲线，刀-Q效率曲线。.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，同时也避免出口管线的水力冲击。.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。.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。.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。.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/pg和动压头的增量Au/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。.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。.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；电机接线不正确致使叶轮反转等。.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℃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/m3。试求贮槽内液体的贮存量为多少吨？解：由题意得：R=130mmh=20cmD=2m980kg/m3,Hg13600kg/m3。观察瓶压缩空气(1)管道内空气缓慢鼓泡u=0,可用静力学原理求解。观察瓶压缩空气(2)空气的很小，忽略空气柱的影响HgRHggHg13600H.R0.131.8m98012W—D2(Hh)40.78522(1.80.2)9806.15(吨)2.如图所示，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83X3.5mm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H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36nVh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2.452X105Pa,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:gH?22U2P2U3P3————gH————22hf,23其中,hf,234.9J/kg,U3=0,P3=0,____5___________2=2.452X10Pa,H2=5m,u2=Vs/A=2.205m/s代入上式得:H5巫29.81一一一5一2.45210当29.74m10009.819.81(2)泵所需的实际功率在贮槽液面0-0'与高位槽液面3-3'问列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有:gH02U02包WegH2U3P32hf,03其中,hf,036.864.9J/kg,U2=U3=0,p2=p3=0,H0=0,H=29.4m代入方程求得:W=298.64J/kg,WsVs363600100010kg/s故NeWsWe2986.4W,4=70%NNe4.27kw(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:其中,代入上式得,gH02U0P0gH12U12P1hf,01hf,01Pi1.96J/kg,1000(9.810.525kgf/cm2代=0,U0=0,2,c2.20524.823.两敞口贮槽的底部在同一水平面上长200m的水平管和局部阻力系数为连，一贮槽直径为7m盛水深7mp0=0,H1=4.8m,u1=2.205m/s1.96)5.15104Pa，其间由一内径75mm0.17的全开闸阀彼此相另一贮槽直径为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0.02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=-7238.465m2,4小罐截面积=:5219.625m2,

4当大罐水面下降到H时所排出的体积为：Vt(7H)38.465,这时小罐水面上升高度为x;所以x38.465(7H)/19.62513.721.96H而hx316.721.96H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：2U1Piz1-z22gg其中UiU20z1H,hf,01(代入方程得：2.96H16.722.96H16.72u.2.7272U2P22ggP1P2hf,12大气压,u为管中流速,z216.721.96H2lu-)(0.17d2g'2.727u20.022200u2^00)—2.727u20.0752g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:—(0.075)2J(2.96H416.72)/2.727dt38.465dHdt116dt1168785H6.1317.1.46438.465dH8722.16dH38.465dH0.785(0.0752J(2.96H16.72)/2.727Ji.085H6.131605t8711.167(1.085H6.131)dH1.08510.58711.16—2-..0.3791.0859543.4s4.用泵将20c水从敞口贮槽送至表压为1.5X105Pa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108X4mm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3(m/h)；⑵压强表读数(Pa)；⑶泵的压头(项；⑷若泵的轴功率为10kW求泵的效率；(5)若离心泵运行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(m3/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：22Uo__P0_红包z0一z1一hf,012gg2gg

llu220u22其中，hf010.02——1—0.204u12,d2g0.129.81z0=0,U0=0,p0=0（表压），zi=3m,pi=-42700Pa（表压）代入上式，得：u1=2.3m/s,Q=—d2u65m3/h4⑵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:Z22u22gP2gZ32u32ghf,2Z22u22gP2gZ32u32ghf,233.52.32P2

1000g161.51051000g0.021000.12.3229.81解得，p2=3.23X105Pa（表压）(3)泵的压头(项;在真空表与压力表所在截面间列柏努利方程，可得,H（Z2Zi）PH（Z2Zi）P2P1g一一一5一一一cl3.23100.427Hf0.510009.8110537.8m(4)泵的有效功率Ne故HQ10237.8651000Ne故HQ10237.865100036001026.687kwNe/N66.87%(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,水的密度为1000kg/m3,泵的效率为0.8,输水量为15n3/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，uVs152.12m/sA(36000.052-)TOC\o"1-5"\h\z22则hf--0.03侬212-135.1J/kgd20.052(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：22一u0P03rUiPi」gH0WegHhf,0122其中，hf135.1J/kg,uo=Ui=0,pi=p0=0(表压)，H0=0,H=20m代入方程得：WegHhf9.8120135.1331.3J/kg15.又WsVs10004.17kg/s3600故NeWsWe1381.5W,n=80°%NNe/1727w1.727kwTOC\o"1-5"\h\z6.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57X1一干3.5mm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BIF7I指示剂水银柱的读数分别为R=40mnftR'=1200mm右边压差计的左侧指示剂液|g面与截面A的垂直距离H=1000mm右侧I开口支管的水银面上灌有一段R〃=20mmR^—-的清水。A、B两截面间的管长(即垂直一=A2距离)为hAB=6m。管路中的摩擦系数为0.02。当地大气压强为1.0133Xl05Pa,取水的密度为1000kg/m3,水银的密度为HR'13600kg/m3。试求：(1)截面AB间的R管路摩擦阻力损失三hf,AB,J/kg;(2)水在管路中的流速u,m/s;(3)截面B上ts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三hf,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：TOC\o"1-5"\h\z22gZA+号+2=gZB+崂+压+八3(1)则：22hfAB=(Za-ZB)g+u^B+2^(2)2其中：Za-ZB=(0-6)=-6m22u^B=02(Pa-Pb)=hABpWg+R(pHg—pWg=6X1000X9.8+0.04(13600-1000)X9.8=63800Pa

将诸值带入(2)式，得:hfAB=-6X9.8+63800+1000=4.94J/kg(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)hfAB=亶(3)d2其中，l=6m,d=0.05m,=0.02,hfAB=4.94J/kg,带入(3)式:4.94=0.022xJLx^-0.054.94=0.02可得，u=2.029m/s(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)pwg=Pa+RpWg+RpHgg整理得：PB=Pa+Rpwg+RpHgg-(hAB+H)pwg=1.0133X105+0.02X1000X9.81+1.2X13600X9.81-(6+1)X1000X9.81=193000Pa(4)截面A上的压强Pa,Pa。FA=Pb+APab=PB+hABPWg=193000+6X1000X9.81=256000Pa7.某石油化工厂每小时将40吨重油从地面油罐输送到20m高处的贮槽内，输油管路为小108X4mm勺钢管，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/m3粘度，cP平均比热，kJ/kg?C15c的冷油96034301.67550c的热油8901871.675（1）试比较在15c及50c两种温度下输送时，泵所消耗的功率（该泵的效率为0.60）0（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50c再输送，比直接输送15c冷油的经济效果如何？（1atm蒸汽潜热为2257.6kJ/kg）解：（1）首先判断重油的流动类型，d=108-4X2=100mm重油在管内流速为：40100015c时u11.474m/s36009600.7850.140100050c时u21.59m/s36008900.7850.12雷诺准数：15c时Re10.11.47496041.252000（层流）343010350c时Re20.11.59890756.732000（层流）187103（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：15c时hf1321lu11gd2323430(43020)1.474~_210009609.810.1773.06m50c时322lu22gd232187(43020)1.5910008909.810.1249.04m泵在两种温度下输送重油的压头:15c时15c时hf1321lu11gd2323430(43020)1.474~_210009609.810.1773.06m50c时322lu22gd232187(43020)1.5910008909.810.1249.04m泵在两种温度下输送重油的压头:15c时He12ghf120,_21.47429.81773.06793m50c时He22g201.59229.8149.0469m泵的轴功率输送15c重油时40000793960981144.06kw36009600.60100040000698909.8112.5kw输送40000698909.8112.5kw输送50c重油时(5)经济效果的比较：输送15c重油比输送50c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：1X132.52X0.20=26.304元将重油从15c加热至50C,每小时所需热量为：Q400001.675(5015)2345000kJ/h消耗蒸汽量DQ23450001038.71kg/h1.04t/hr2257.6加热重油所需消耗蒸汽的费用：1.04X1.80=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利的。8.内截面为10001200mm的矩形烟囱的高度为30m。平均分子量为30kg/kmol、平均温度为400C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20C,地面处的大气压强为101.33103Pao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kg/h0解：取烟囱底端为上游截面11、顶端内侧为下游截面22,并以截面11为基准水平面。在两截面间列柏式，即:TOC\o"1-5"\h\z22UiPiU2P2gZ1——gZ2——hf式中Z10Zhf式中Z10Z230mUiU2由于烟道气压强变化不大，烟道气的密度可按1.0133105Pa及400C计算，即:PMRTPMRT,_30.543kg/m,_30.543kg/m8.316103(273400)以表示大气的密度，Pa1与Pa2分别表示烟囱底端与顶端大气压强，即

P1Pa149Pa因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强，故P2Pa2Pa1gZ2标准状况下空气的密度为1.293kg/m3,所以1.0133105Pa、20C时空气的密度为:273a1.2931.2kg/m327320于是PaPa11.29.8130Pa1353Pa将以上各值代入柏式，解得:hf(Pa149)(Phf(Pa149)(Pa1353)0.5439.8130266J/kghf_Lu!de2其中de其中de411.09m2(11.2)烟道气的流速为:u2661.09219.7m/s0.0530烟道气的流量为:wa3600uA36004346210kg/h9.某工业燃烧炉产生的烟气由烟囱排入大气。烟囱的直径d=2m/d0.0004。烟气在烟囱内的平均温度为200C,在此温度下烟气的密度烟气0.67kg/m3,粘度0.026mPas,烟气流量qV80000m3/h0在烟囱高度范围内，外界粘度大气的平均密度air1.15kg/m大气的平均密度air1.15kg/m3,设烟囱内底部的压强低于地面大气压P,（真空）0.2kPa,试求烟囱应有多少高度?试讨论用烟囱排气的条件是什么？增高烟囱对烟囱内底部压强有何影响?解：列烟囱底部（1截面）与顶部（2截面）柏努利方程

n——gz1烟2U1"2P2gz2hn烟1adiU2z2n——gz1烟2U1"2P2gz2hn烟1adiU2z2HP1PaR(真)P2PaairgHqvuw480000/3600=7.08(m/s)0.78522udRe0.677.08230.026103.65105/d0.0004,查表得0.0171-2截面问柏努利方程为Pi(真)_30.2100.67(1.159.810.67_30.2100.67(1.159.810.679.810.017逅)H26.82H298.5H43.8(m)烟囱得以排气的必要条件是右烟《外时，P140,即无法起到抽吸作用。H增加，P1降低（即真空度增加），抽吸量增加。10.用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为38.4T.h，高位槽中液面比油池中液面高20m,管路总长（包括阀门及管件的当量长度）430m,进出口阻力不计。管径为小108X4mm若油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cp,求泵所需的实际功率，设泵的效率4=50%对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程:He=AZ+入He=AZ+入[(l+Ale)/d](u/2g)△Z=20ml+2le=430md=108-2X4=100mm=0.1mu=Vs/0.785d=38400/3600X0.785X0.1X960=1.415m.sRe=dup/p=0.1X1.415乂960/3430乂10=39.6<2000入=64/Re=64/39.6=1.616He=20+1.616X(430/0.1)乂(1.415/2X9.81)=729.2mN=QHe・pg/q=38400X729.2乂9.81/(3600乂0.5乂1000)=152.6kw11.用离心泵将水由水槽送至水洗塔中，水洗塔内的表压为9.807X10N.m,水槽液面包定，其上方通大气，水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m,在某送液量下，泵对水作的功为317.7J.kg,管内摩擦系数为0.018,吸入和压出管路总长为110m(包括管件及入口的当量长度，但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为小108x4mm水的密度为1000kg.m。求输水量为多少m.h。Zg+(p/P)+(u/2)+W=Zg+(p/P)+(u/2)+2hf已知数据：Z=0;P(表)=0;u=0;W=317.7[J.kg];Z=20[m];p=9.807乂10[N.m](表)；p=1000[kg.m]简化上式：W=Zg+(p/p)+(u/2)+2hf又2hf=Xlu/2d=9.9u317.7=9.81X20+9.807X10/1000+u/2+9.9u10.4u=23.43「u=1.5[m.s]V=(兀/4)DXuX3600=0.785X0.12X1.5X3600=42.41[m.h]12.如图所示，要求将20c水（黏度为1cP）从一贮水池打入水塔中，每小时送水量不低于75t,贮水池和水塔的水位设为恒定，且与大气相通，水塔水面与贮水池水面的垂直距离为13m输水管为140mm4.5mm的钢管，所需铺设的管长为50m管线中的所有局部阻力当量长度为20m摩擦因数=0.3164Re0250现库存有两台不同型号的清水泵A、B,它们的性能如表所示，试从中选一台合适的泵。泵流量/（品/h）扬程/m轴功率/kW效率/%A8015.24.3576B7914.84.1078解：首先应计算输送系统所需的流量和扬程，然后根据二者的数值大小，并本着效率最高、功率最小的原则从两种型号的泵中选出较为合适的

管路所需的流量一3管路所需的流量一3Qm75103—100075m3h管径d=140-2X4.5=131mm=0.131m故U-Q-753600155ms取u1d2厂0.13121.55ms44Re虹^^W02.0311050.3164Re-0.250.015在1-1面与2-2面之间列机械能衡算方程:z11leu2

d2gP1Uz