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1 第一章 流體流動 [一]名詞解釋（每小題 2 分） 1.法定計量單位 由國家以命令形式規(guī)定允許使用的計量單位。 2.穩(wěn)定流動 流動系統(tǒng)中各截面上的流速、壓強(qiáng)、密度等各有關(guān)物理量僅隨位置變化不隨時間變化。 3.不穩(wěn)定流動 流動系統(tǒng)中各截面上的流速、密度、壓強(qiáng)等隨位置及時間而變。 4.流動邊界層 流體流過壁面時，如果流體潤濕壁面，則必然形成速度梯度很大的流體層 ： 叫流動 邊界層。 5.邊界層分離 流體在一定條件下脫離壁石的現(xiàn)象叫邊界層的分離。 6.速度梯度 7.牛頓粘度定律 8.當(dāng)量長度 Le 把流體流過某一管件或閥門的局部阻力折算成相當(dāng)于流過一段與它直徑相同，長度為 的直管阻力。所折算的直管長度稱為該管件或閥門的當(dāng)量長度。 9.因次分析法 用位數(shù)不多的無因次數(shù)群代替較多的變量，對一個復(fù)雜的物理現(xiàn)象可簡化實驗工作，該 方法稱為因次分析法。 10.相對粗糙度 ε /d - 相對粗糙度。 11.粘性與粘度 運(yùn)動流體內(nèi)部產(chǎn)生的阻礙流體向前運(yùn)動的特性。 12.點(diǎn)速度 流通截面上某一點(diǎn)的速度，可直接測量 m/S。 13.絕壓 以絕對零壓作起點(diǎn)計算的壓強(qiáng)，稱為絕對壓強(qiáng)。 el 2 14.表壓 表示被測流體的絕對壓強(qiáng)比大氣壓強(qiáng)高出的數(shù)值，稱為表壓強(qiáng)。 15.真空度 真空度等于大氣壓強(qiáng)減去絕對壓強(qiáng)。 [二]單選擇題（每小題 2 分） 1 某物體的質(zhì)量為 1000kg，則其重量為____________。B A 1000N B 9810N C 9810kgf D 1000/9.81kgf 2 4℃水在 SI 制中密度為________；重度為________；在工程單位制中密度為________； 重度為________。 B D C A A 1000kgf/m 3 B 1000kg/m 3 C 102kgfs 2/m4 D 9810N/m 3 3 如圖所示,若液面恒定,忽略流動阻力損失,則放水管的出口速度 U 與____有關(guān) 。 A A H B H、 d C d D Pa E H、 d 、Pa 4 用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計測量管中的流量，采用如圖所示三種裝置，兩測壓孔距離 h 相等， d1＝ d2＝ d3，各管流速相等。其讀數(shù)分別為 R1， R2， R3。則＿＿＿。 （流體皆為水，指示液 皆為汞） 。 D A R2＜ R1＜ R3 B R1＜ R2＝ R3 C R1＜ R2＜ R3 D R1＝ R2＝ R3 E 3 R1＞ R2＝ R3 5 圖示所表示的 R 值大小反映______。 A A Ａ、Ｂ兩截面間壓差值 B Ａ－Ｂ截面間流動壓降損失 C Ａ、Ｂ兩截面間動壓頭變化 D 突然擴(kuò)大或縮小流動損失 6 一敞口容器,底部有一出水管(如圖示)。容器內(nèi)水面保持恒定,管內(nèi)水流動 的速度頭為 0.5m 水柱。水由容器流入管內(nèi),則 2 點(diǎn)的表壓 p2=( )水柱。 C A 1.5m B 1.0m C 0.75m D 0.5m 7 如圖所示,用 U 形壓差計與管道 A、B 兩點(diǎn)相連。已知各圖中管徑、A、B 間的管長 L 及管 道中流體流量均相同,管內(nèi)流體均為 20℃水,指示液均為汞,則________。 B A R1≠ R2 , R1 = R2 = R4 B R1 = R2 = R3 = R4 C R1 = R2 ? R3 ? R4 D R1≠ R2≠ R3≠ R4 8 如圖表明,管中的水處于________。C A 靜止 B 向上流動 C 向下流動 D 不一定 9 層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是：________。 D A 湍流流速>層流流速； 流道截面大的為湍流，截面小的為層流； C 流的雷諾數(shù)③ C >②=③ D 能肯定 11 一個工程大氣壓等于_______Pa； _______Kgf/cm 2。 B G A .01310 5 B .8110 4 C 60 D 35.6 E 0.33 F 0 G 12 如圖所示，連接 A、B 兩截面間的壓差計的讀數(shù) R 表示了 的大小。C A A、B 間的壓頭損失 HFab B A、B 間的壓強(qiáng)差△P C A、B 間的壓頭損失及動壓頭差之和 D A、B 間的動壓頭差( uA2－ uB2)/2g 13 轉(zhuǎn)子流量計的主要特點(diǎn)是________。 （從流道截面與壓差改變考慮） 。C A 恒截面、恒壓差 B 變截面、變壓差 C 恒流速、恒壓差 D 變流速、恒壓差 14 下圖中高位槽液面保持恒定,液體以一定流量流經(jīng)管路,ab 與 cd 兩段長度相等, 管徑與 管壁粗糙度相同,則:(1)U 形壓差計讀數(shù) _____。 B A R1?R2 B R1=R2 C R1?R2 D 不定 (2)液體通過 ab 與 cd 段能量損失______。B A hfab ? hfcd B hfab = hfcd 15 有一并聯(lián)管路，如圖所示，兩段管路的流量，流速、管徑、管長及流動阻力損失分別 為 v1， u1， d1， L1，Σ hf1及 v2， u2， d2， L2，Σ hf2。若 d1＝2 d2 ， L1＝2 L2，則： 1. Σ hf1/Σ hf2＝（ ） E A 2 B 4 C 1/2 D 1/4 E 1 2. 若兩段管路中流體均作滯流流時， u1/u2＝（ ） A 5 A 2 B 4 C 1/2 D 1/4 E 1 . . 16 一敞口容器,底部有一進(jìn)水管(如圖示)。容器內(nèi)水面保持恒定,管內(nèi)水流動 的速度頭為 0.5m 水柱。 水由水管進(jìn)入容器,則 2 點(diǎn)的表壓 p2=( )水柱。 B A 2.0m B 1.5m C 1.0m D 0.75m 17 孔板流量計的孔流系數(shù) Co，當(dāng) Re 數(shù)增大時，其值________。B A 總在增大 B 先減小，當(dāng) Re 數(shù)增大到一定值時，Co 保持為某定值 C 總是 減小 D 不定 18 在完全湍流(阻力平方區(qū))時，粗糙管的摩擦系數(shù) λ 數(shù)值 ________。C A 與光滑管一樣 B 只取決于 Re C 只取決于相對粗糙度 D 與粗糙度無關(guān) 19 如圖，U 形壓差計測得：________。A A A、B 間的阻力損失 B A、B 間的壓強(qiáng)差 C A、B 間的位頭差加阻力損失 D A、B 間位頭差 20 下圖中高位槽液面保持恒定,液體以一定流量流經(jīng)管路, ab 與 cd 兩段長度相等,管徑與管 壁粗糙度相同,則: (1) ab 與 cd 兩段靜壓差______。 C A ? Pab ? ?Pcd B ?Pab = ?Pcd C ?Pab ? ?Pcd D 不定 (2) R1值表示_______。 C A ab 段的壓差值 B ab 段位能變化 C ab 段流動能量損失 D ab 段壓差值及流動能量損失 6 21．氣體是（ ）的流體。 B A 可移動 B 可壓縮 C 可流動 D 可測量 22．在靜止的流體內(nèi)，單位面積上所受的壓力稱為流體的（ ）。 C A 絕對壓強(qiáng) B 表壓強(qiáng) C 靜壓強(qiáng) D 真空度 23．以絕對零壓作起點(diǎn)計算的壓強(qiáng)，稱為（ ）。 A A 絕對壓強(qiáng) B 表壓強(qiáng) C 靜壓強(qiáng) D 真空度 24．真空表上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強(qiáng)（ ）大氣壓強(qiáng)的讀數(shù)。 A A 低于；B 等于；C 高于；D 近似于 25．絕對壓強(qiáng)等于（ ）與表壓強(qiáng)之和。 A A 大氣壓強(qiáng) B 表壓強(qiáng) C 相對壓強(qiáng) D 絕對壓強(qiáng) 26．單位時間內(nèi)流過管道任意截面的流體量稱為（ ）。 C A 流速 B 流線 C 流量 D 流函數(shù) 27．（ ）內(nèi)流體在流動方向上所流過的距離稱為流速。 B A 無限時間 B 單位時間 C 長時間 D 短時間 ．柏努利方程式中的（ ）項表示單位質(zhì)量流體所具有的位能。 A A gz B C D w e 28．柏努利方程式中的 項表示單位質(zhì)量流體因克服流動阻力而（ ）的能量。 D A 增加 B 擴(kuò)大 C 需求 D 損失 29．流體在直管中流動，當(dāng)（ ）≤2000 時，流體的流動類型屬于層流。 A A Re B Pr C Nu D Gr 30．流體在管內(nèi)作（ ）流動時，其質(zhì)點(diǎn)作不規(guī)則的雜亂運(yùn)動。 B A 層流 B 湍流 C 過渡流 D 漩渦流 7 31．流體在圓管內(nèi)（ ）流動時，最大速度是平均速度的二倍。 A A 層流 B 湍流 C 過渡流 D 漩渦流 32．對于（ ），當(dāng)量直徑等于四倍的流通截面積除以潤濕周邊。 B A 圓形管 B 非圓形管 C 矩形管 D 直管 [三]填空題（每小題 2 分） 1 當(dāng)計算流體由粗管進(jìn)入細(xì)管的流動局部阻力時，其公式中的流速應(yīng)該用_______管中的速 度。流體在管內(nèi)作湍流流動時(不是阻力平方區(qū)) 其摩擦系數(shù) λ 隨 Re 和_________而變。 細(xì)管 e/d 2 牛頓粘性定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為____________，牛頓粘性定律適用于_______型流體。 τ=μdu/dy 牛頓 3 在畢托管中，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_______________________。 動靜壓頭之和 靜壓頭 4 穩(wěn)定流動中，點(diǎn)流速只與_________有關(guān)，而不穩(wěn)定流動中，點(diǎn)流速除與位置有關(guān)外，還 與__________有關(guān)。 位置 時間 5 列伯努利方程時選取的截面，期中的兩個必須具備的條件是____________， ___________。連續(xù)、垂直流動方向或流體流線平行 6 流體在圓形管道中作層流流動，如果只將流速增加一倍，則阻力損失為原來的_____倍； 如果只將管徑增加一倍，流速不變，則阻力損失為原來的__________倍。 2； 1/4 7 下圖表示流體在圓形直管進(jìn)口段內(nèi)流動時邊界層發(fā)展的情況,圖中 ab 截面管中心 a 點(diǎn)的 流速為 us ,b 點(diǎn)的流速為 u,圖示中所表示的符號意義是 ?1為 ， ?2為 _______ ?3為 , us 表示 。 滯流邊界層厚度 湍流邊界層厚度 滯流內(nèi)層 主流區(qū)流速 8 在 SI 制中壓強(qiáng)的因次為_____________；功率的因次為____________速度梯度。 MT-2L-1 MT-3L2 9 實際流體在管道內(nèi)流動時產(chǎn)生阻力的主要原因是:________。 流體具有粘性 10 圖示并聯(lián)管路。流體由高位槽經(jīng) A、B 兩路流出。當(dāng)開大閥門 A 后，管路 A 中流速 UA ，O 點(diǎn)壓強(qiáng) P0 。 增大 降低 8 11 流體流動的連續(xù)性方程是：___________________________；適用于園形直管內(nèi)不可壓 縮流體流動的連續(xù)性方程是：____________________________ u1A1ρ 1 = u2A2ρ 2= 常數(shù) u1d12 = u2d22= 常數(shù) 12 流體在一段圓形水平直管中流動，測得平均流速為 0.5m/s，壓強(qiáng)降為 10Pa，Re 為 1000，問管中心處點(diǎn)速度為_________m/s，若平均流速增加為 1m/s，則壓強(qiáng)降為 ________Pa。 1m/s 20Pa 13 LZB-40 轉(zhuǎn)子流量計其轉(zhuǎn)子為不銹鋼（比重：7.92） ，刻度標(biāo)值以水為基準(zhǔn)，量程范圍 為 0.25 ~ 2.5m3/h，若用此轉(zhuǎn)子流量計來測量酒精（比重：0.8） ，則酒精的實際流量值要比 刻度值______，測量酒精時，此流量計的最大流量值為___________________。大 2.84m3/h 14 如圖所示，液體在等徑傾斜管中穩(wěn)定流動，則閥的局部阻力系數(shù) ζ 與壓差計讀數(shù) R 的 關(guān)系式為____________________。 ??21uRg???? 15 如附圖所示 ,容器中盛有油 (ρ =800kg/m3)。油上界面 a2 以上是空氣。U 形管中指示液 為水( ρ =1000kg/m3),a1 ,a2 ,a3 在同一水平面上,b 1 ,b2 ,b3 點(diǎn)也在同一高度上, h1=100mm,h2=200mm,則各點(diǎn)的表壓 Pa1＝________,Pa 2＝________,Pb 1＝__________,Pb 3＝____________。(表壓值以 mm 水柱 表示) Pa1＝0 Pa2＝ 100mmH 2O Pb1＝300mmH 2O Pb3＝_ pa2 + (h1+h2)ρ 油 /ρ 水 =340mmH2O 9 16 流體動力黏度(簡稱為黏度 )μ 的 SI 單位為_____________ 。運(yùn)動黏度 ν 的 SI 單位為 ____________。 Pa?s 或 N?s/m2、 m 2/s 17 邊長為 0.4m 的正方形通風(fēng)管道，其潤濕周邊長為 _________，當(dāng)量直徑為_________。 1.6m 當(dāng)量直徑為 0.4m 18 米糠油在管中作層流流動，若流量不變， μ 、L 不變，管徑增加一倍，則摩擦阻力損 失________________________。 1/16 19 流體機(jī)械能衡算式如衡算基準(zhǔn)以 J/kg 表示, 則該方程可表示為 ， 若用 N/m2(N?m/m3)表示則可表示為 。 （無外加機(jī)械能） ????hfuPgzuPgz2211???fZZ211 20 如圖所示，液體在等徑管中穩(wěn)定流動，則閥的局部阻力系數(shù) ζ 與壓差計讀數(shù) R 的關(guān)系 式為 。 21 層流時,管內(nèi)平均流速是最大流速的________；湍流時,管內(nèi)平均流速約是最大流速的 ________。 0．5 0．8 22 如圖所示系統(tǒng)，其大管內(nèi)徑 d1 = 45mm ，液體在管內(nèi)流速為 0.5m/s ，小管內(nèi)徑 d2 =19mm ，從 1-1 到 2-2 斷面的阻力損失為 15J/kg ，則 2-2 斷面處的流速為 __________m/s，是根據(jù)＿＿＿＿＿＿＿＿方程而得。2.8m/s 連續(xù)性 23 空氣在內(nèi)徑一定的圓管中穩(wěn)定流動，若氣體質(zhì)量流量一定，當(dāng)氣體溫度升高時，Re 值 將________________。 下降 24 ___________________的流體稱為理想流體。無粘性 25 某種油漆服從冪率方程 τ =10（d u/dy） -0.5，Pa。在剪切速率 du/dy=1 1/s 時的黏度 為_______ Pa. s；當(dāng) du/dy=100 1/s 時其黏度為 Pa.s。 10 1 26 并聯(lián)管路的特點(diǎn)是：A)并聯(lián)各管段壓強(qiáng)降 _______________；B)主管流量等于并聯(lián)的各 管段__________________。 相等 流量之和 27 LZB-40 轉(zhuǎn)子流量計其轉(zhuǎn)子為不銹鋼（比重：7.92） ，刻度標(biāo)值以水為基準(zhǔn)，量程范圍為 0.25 ~ 2.5m3/h，若上述轉(zhuǎn)子流量計改用形狀完全相同的鉛轉(zhuǎn)子（比重：10.67）代替原不銹 2)(ugRi???? 10 鋼轉(zhuǎn)子，測量的流體仍為水，則實際流量值要比刻度值________， 實際量程范圍為 _________________m3/h.。 大 0.295～2.95 28 測流體流量時，隨著流體流量增加，孔板流量計兩側(cè)壓差值將___________，若改用轉(zhuǎn) 子流量計測量，當(dāng)流量增大時，轉(zhuǎn)子兩端壓差值將______________。 增加 不變 29 已知攪拌器功率 P 是攪拌槳直徑 D、轉(zhuǎn)速 N、流體密度 ρ 及黏度 μ 的函數(shù)，即 P=f(D,N,ρ ,μ )，利用因次分析法處理，最終所得準(zhǔn)數(shù)關(guān)系式中共有 個準(zhǔn)數(shù)。2 30 壓強(qiáng)表上的讀數(shù)表示被測流體的（ ）比大氣壓強(qiáng)高出的數(shù)值，稱為表壓強(qiáng)。 絕 對壓強(qiáng) [四]問答題 （每小題 2 分） 1．如何判斷一流體的流動類型? Re≤2000 的流動稱為層流流動，Re＞4000 的流動稱為湍流流動 2．層流與湍流是如何定義的？ Re≤2000 的流動稱為層流流動，Re＞4000 的流動稱為湍流流動 3．簡述層流與湍流的區(qū)別。 流體在管內(nèi)作層流流動時，其質(zhì)點(diǎn)沿管軸作有規(guī)則的平行運(yùn)動，各質(zhì)點(diǎn)互不碰撞，互不 混合。流體在管內(nèi)作湍流流動時，其質(zhì)點(diǎn)作不規(guī)則的雜亂運(yùn)動，并相互碰撞，產(chǎn)生大大小 小的漩渦 4．什么是“當(dāng)量直徑”? 對非圓形截面的通道, 可以找到一個與圓形管直徑相當(dāng)?shù)摹爸睆健眮泶? 此直徑即稱為 “當(dāng)量直徑” 5．當(dāng)量直徑是如何計算的? 當(dāng)量直徑等于四倍的流通橫截面積除以潤濕周邊長 11 6．某液體分別在本題附圖所示的三根管道中穩(wěn)定流 過，各管絕對粗糙度、管徑均相同，上游截面 1-1’ 的壓強(qiáng)、流速也相等。問：在三種情況中，下游截面 2-2’的流速是否相等？ 三種情況中，下游截面 2-2’的流速相等 7．某液體分別在本題附圖所示的三根管道中穩(wěn)定流 過，各管絕對粗糙度、管徑均相同，上游截面 1-1’ 的壓強(qiáng)、流速也相等。問：在三種情況中，下游截面 2-2’的壓強(qiáng)是否相等？如果不等，指出哪一種情況 的數(shù)值最大，哪一種情況的數(shù)值最?。科淅碛珊卧?？ 三種情況中，下游截面 2-2’的壓強(qiáng)不相等，其中（a）的壓強(qiáng)最大，（c）的壓強(qiáng)最小。 這是因為（c）管上不僅有一個閥門消耗能量，且管子末端垂直上升一段，又使得靜壓強(qiáng)降 低 8 活塞在汽缸中以 0.2m/s 速度移動，見附圖?；钊c汽缸之間的油膜厚度為 0.1mm，求油 膜的速度梯度是多少？ 9 漆刷以 0.8m/s 速度在平板表面移動，漆膜厚度為 0.2mm，見附圖。 問漆膜中形成的速度 梯度為多少？ 201.03????yud4012.083?????udy 12 10 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？ 時，水向低位槽流動?2Pzga?? [五]判斷題 （每小題 1 分） 1 已知攪拌器功率 P 是攪拌槳直徑 D、轉(zhuǎn)速 N、流體密度 ρ 及黏度 μ 的函數(shù)，即 P=f(D,N,ρ ,μ )，利用因次分析法處理，最終所得準(zhǔn)數(shù)關(guān)系式中共有 3 個準(zhǔn)數(shù)。 錯 2 某物體的質(zhì)量為 1000kg，則其重量為 9810N 。 對 3 一敞口容器,底部有一出水管(如圖示)。容器內(nèi)水面保持恒定,管內(nèi)水流動 的速度頭為 0.5m 水柱。水由容器流入管內(nèi),則 2 點(diǎn)的表壓 p2=0.75m 水柱。 對 4 層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是湍流流速>層流流速。 錯 5 一個工程大氣壓等于 1.013105Pa 。 錯 6 孔板流量計的孔流系數(shù) Co，當(dāng) Re 數(shù)增大時，其值 先減小，當(dāng) Re 數(shù)增大到一定值時， Co 保持為某定值 。 對 7 流體在圓形管道中作層流流動，如果只將流速增加一倍，則阻力損失為原來的 2 倍。對 8 流體在一段圓形水平直管中流動，測得平均流速為 0.5m/s，Re 為 1000，問管中心處點(diǎn)速 度為 1m/s。 對 9 邊長為 0.4m 的正方形通風(fēng)管道，當(dāng)量直徑為 0.6。 錯 10 測流體流量時，隨著流體流量增加，孔板流量計兩側(cè)壓差值將增加。 對 13 [六]計算題 1、 某牛頓型流體在圓、直、等徑管內(nèi)流動，在管截面上的速度分布可表達(dá)為： v=20y- 200y2，式中： y—截面上任一點(diǎn)至管壁的徑向距離，m； v—該點(diǎn)的點(diǎn)流速，m/s。試求：⑴ 管半徑中點(diǎn)處的流速；⑵管壁處的剪應(yīng)力。該流體的黏度為 0.05 Pa?s 。 5 分 (1)已知 v=20y－200 y2，則 04dvy?? 令 ，解得 y=0.05m，即管半徑 R=0.05m 當(dāng) =0.05/2=0.025m， 0d? 2? V =20y－200 y2=20?0.025－200?(0.025) 2=0.375 m/s 3 分 (2) =20(m/s)/m 則 ?w=? =0.0520=1.0N/m2 2 分0ydv??????? 0ydv??????? 2、 水在水平管內(nèi)流動，截面 1 處管內(nèi)徑 d1為 0.2m，截面 2 處管內(nèi)徑 d2為 0.1m?，F(xiàn)測得 水在某流量下截面 1、2 處產(chǎn)生的水柱高度差 ｈ 為 0.20m，若忽略水由 1 至 2 處的阻力損失， 試求水的流量 m3/h。 10 分 4 分 221uPuPZgZg????? zi、 pi均按管中心線取值，因 z1=z2， u2=4u1 得 ?? 2 21145??????? ∴h= =0.20 ∴ u1=0.511m/s 4 分 21215pug?? 2 分 332210.0.657.84mvds???? 3、 水從噴嘴口 1-1 截面垂直向上噴射至大氣。設(shè)在大氣中流束截面保持圓形。已知噴嘴 內(nèi)直徑 d1=25mm,現(xiàn)要求在高于噴嘴出口 5m 處水流的直徑 d2為 d1的 1.2 倍，試計算出噴嘴 14 口的水流速 u1。忽略阻力。 5 分 令高于噴嘴出口 5m 處水流截面為 2－2 截面 1－2 截面間：p 1=p2 ∵d 2=1.2d1， u1d12= u2d22 ?u2= 3 分..4????????????? 由 即 ? u1=13.76 m/s 2 分 21zg?22119.85.u?? 4、 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, 輸液管規(guī)格為 φ 382.5mm,已知料液在管中的流速為 u m/s,系統(tǒng)的 Σ hf=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? 10 分 ∵ u1≈0≈ u2 p1=p2 于是 gZ1=gZ2+Σ hf g(Z1-Z2)=Σ hf =20.6 4 分 2u u= =2.39m/s 2 分?? 0.50.5129.86.6gz??????????????? Z1′= Z2+20.6 =15.14m 2 分?? 2`2.13.598ug? 增高為： Z1′- Z1=15.14-11=4.14m 2 分 5、 用泵自貯油池向高位槽輸送礦物油，流量為 38.4T/h。池及槽皆敞口。高位槽中液面 15 比池中液面高 20m,管路總長(包括局部阻力)430m，進(jìn)出口阻力不計。管徑為 φ 108?4mm， 油的粘度為 3430cP，密度為 960kg/m3, 泵的效率為 50%，求泵的實際功率。 10 分 2 分 328.410.4596mus??? 層流 =1.62 2 分.39.64edR???64eR?? 列兩截面柏方 820.81ewzghff??????0,upA224351.6697..luJfdkg? 4 分957.0.8ew????? 2 分 31.4156eseNWKW? 6、 用離心泵經(jīng) φ 573.5mm 的鋼管,將敞口貯槽內(nèi)的有機(jī)溶液(密度為 800kg/m3, 粘度為 20cP)輸送到反應(yīng)器中。設(shè)貯槽內(nèi)的液面離反應(yīng)器內(nèi)的液面高度保持 16m，見附圖。已知鋼 管總長度(包括局部阻力當(dāng)量長度)為 25m，反應(yīng)器內(nèi)的壓力恒定為 4kgf/cm2(表壓)，有機(jī) 溶液輸送量為 6m3/h，泵的效率為 60%，試確定泵的軸功率。 10 分 層流 2 分30.58.491682eduR??????64198?? 2 分26..4ms? 列兩截面柏方 2 分2ePWZghf???? 250.uf?? 4 分 349.87164.8916. 654.39e Jkg???? 16 2 分 3654.380.41.5eseNWKW???? 7、 40℃水由高位槽經(jīng)異徑收縮管向下流動，40℃水的密度為 992kg/m3，飽和蒸汽壓 pv=7.38kPa，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?97kPa?，F(xiàn)擬 d0取 135mm，試問：當(dāng)不計阻力損失，水在流經(jīng) 收縮管時會不會汽化？ 10 分 管子出口流速 u= = =14.0 m/s 2 分2gh19.8? ∵14.0?(0.15) 2 =u0?(0.135) 2 ∴ u0=17.28m/s 2 分 由水槽液面至收縮管處排伯努利方程： 309717..8P?? ∴ p0=17.0?103Pa 4 分 ∵ p0?pv，故收縮管處不會發(fā)生水汽化。 2 分 8、如圖所示，水從槽底部沿內(nèi)徑為 100mm 的管子流出，槽中水位穩(wěn)定。閥門關(guān)閉時測得 R=50cm， h=1.8m。 求：⑴閥門全開時的流量 17 ⑵閥門全開時 B 處的表壓(閥全開時 Le/d=15，入管口及出管口的阻力系數(shù)分別為 0.5 及 1.0，設(shè)摩擦系數(shù) λ =0.018 15 分 閥關(guān)時：( ZA+1.8)1000=0.513600 ZA=5m 2 分 ⑴閥全開：對 A-A 和 C-C 截面外側(cè)列伯努利方程： 取 Zc=0(基準(zhǔn)面), 22CCApuugghf????? 4 分 220,,0A 解出： u=3.02m/s 259.81.1.5.Cu????????? 3 分 320.3608.44mVh??? ⑵對 A-A 到 B-B 截面列伯努利方程： 2BApugZhf???? 4 分 2 23.0503.9.815.18B???????? 解出 pB=1.76104N/m2（表） 2 分 18 9．在圖示裝置中，水管直徑為 Φ573.5 mm。當(dāng)閥門全閉時，壓力表讀數(shù)為 0.3 大氣壓, 而在閥門開啟后，壓力表讀數(shù)降至 0.2 大氣壓。設(shè)管路入口至壓力表處的壓頭損失為 0.5 mH2O，求水的流量為若干 m3/h？ 10 分 解：閥門全閉時，由 P2 =ρ gH， 即水槽液面距閥門中心線 50.313.19.8Hm??? 的高度為 3.1 m。 2 分 閥門開啟時，以水槽液面為上游截面 1-1，壓力表處為下游截面 2-2，管路中心線為基 準(zhǔn)水平面。在兩截面間列柏努利方程式 4 分 Z1 = H = 3.1 m，Z 2 = 0，P 1 = 0，P 2 = 0.21.013105 Pa，u 1≈0，Σhf/g = 0.5 mH 2O 代入上式 3 . 解得 u2 = 3.24 m/s 2 分 52.359.8.u???? 2 分 32360.94mVduh?? 10、 如圖示常溫水由高位槽以 1.5m/s 流速流向低位槽，管路中裝有孔板流量計和一個截 止閥, 已知管道為 φ 57?3.5mm 的鋼管，直管與局部阻力的當(dāng)量長度(不包括截止閥)總和為 60m,截止閥在某一開度時的局部阻力系數(shù) ζ 為 7.5。設(shè)系統(tǒng)為穩(wěn)定湍流,管路摩擦系數(shù) ?為 0.026。 求：⑴管路中的質(zhì)量流量及兩槽液面的位差△ Z； ⑵閥門前后的壓強(qiáng)差及汞柱壓差計的讀數(shù) R2 。 若將閥門關(guān)小，使流速減為原來的 0.8 倍，設(shè)系統(tǒng)仍為穩(wěn)定湍流，?近似不變。問: ⑶截止閥的阻力系數(shù) ζ 變?yōu)槎嗌? ⑷閥門前的壓強(qiáng) Pa 如何變化?為什么? 20 分 19 (1) 220.51.02.94510.64S KgTWduSh????? 1-1.2-2 截面列伯努利方程 Zghf?? 5 分 216.0.2754.38Zgm?????????? (2)閥前后： 231..0.10uPPa?? ∵ ? p = (?i??)gR 即 8.438?10 3= (13.6?1) ?103?9.81R2 ∴ R2 = 0.06826 m=6mm 5 分 (3) 1-1.2-2 截面列伯努利方程 當(dāng) u?= 0.8u = 0.8 ?1.5 = 1.2 m/s 2luZghfd???????????24.38lgdu???? ∴ 5 分29.814360.9.5?? (4)因高位槽水位不變，流量減小，閥前管路阻力減小，必引起 a 點(diǎn)壓強(qiáng) pa增大。 5 分 11 計算題 水塔供水系統(tǒng)如附圖所示。管路總長 50m(不包括局部阻力當(dāng)量長度)，水塔內(nèi) 水位高 9.8m，管內(nèi)徑 d=45mm，現(xiàn)測得流量 V 為 12m3/h，摩擦系數(shù) λ 可按 0.02 計，試計 算所有局部阻力當(dāng)量管長 Le 之值。 10 分 1-1.2-2 截面列伯努利方程 4 分 21uZghf??? 20 2 分21.360.45muS??? eluhfd??? 221eluZgd?? 2 分 250.9.81.4el?? 2 分2.98.1504.82el m???????? 12 計算題 有一內(nèi)徑 d＝50mm 的管子，用孔板流量計測量水的流量，孔板內(nèi)孔直徑 d0=25mm，U 形 壓差計的指示液為汞 ，孔流系數(shù) C0=0.62。當(dāng)需測的最大水流量為 18m3/h，問：U 形壓差 計最大讀數(shù) Ｒ max為多少？ 5 分 期中 3 分??002is gRVAuC??? ??02igRuC???29.813618.5.6364i??22 .2.0..30R???????? m 2 分19R? 13、計算題 密度為 103kg/m3、粘度為 1cP 的水，以 10m3/h 的流量在 φ 513mm 的水平光滑管內(nèi)流 過。在管內(nèi)某處 p1=1.5at(表壓)，若局部阻力不計，問距該處 100m 下游處 p2為多少 Pa? (Re=3000～110 5， ?= 0.3164/Re0.25) 10 分 21 2 分221010.7536.44musd??? 2 分3.578010eR???? 1 分0.253649187?? 列兩面的柏方 3 分 2122fPPluhd?????? (表) 2 分 2 24 421 10.751.59807.908.1lu Pad?????? 14、內(nèi)截面為 1000mm1200mm 的矩形煙囪的高度為 30m。平均摩爾質(zhì)量為 30kg/kmol， 平均溫度為 400℃的煙道氣自下而上流動。煙囪下端維持 49pa 的真空度。在煙囪高度范圍 內(nèi)大氣的密度可視為定值，大氣溫度為 20℃，地面處的大氣壓強(qiáng)為 101.33103pa。流體流 經(jīng)煙囪時的摩擦系數(shù)可取為 0.05，試求煙道氣的流量為若干？ 20 分 解:煙囪底端為上游截面 1—1’、頂端內(nèi)側(cè)為下游截面 2—2’，并以截面 1—1’為基準(zhǔn)水平 面。在兩截面間列柏式，即： 12fupupgZgZh?????? 式中 Z1=0，Z 2=30m， u1≈u 2 4 分 由于煙道氣壓強(qiáng)變化不大，煙道氣的密度可按 1.033105pa 及 400℃計算，即： 2 分?? 5 33.00.4/847pMkgmRT????? 以 表示大氣的密度，p a，1 與 pa，2 分別表示煙囪底端與頂端大氣壓強(qiáng)，即： P1= pa，1 —49Pa 因煙囪頂端內(nèi)側(cè)壓強(qiáng)等于同高度處的大氣壓強(qiáng)，故 p2= pa，2 = pa，1 — gZ2 2 分? 標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣的密度為 1.293kg/m3，所以 1.0133105Pa、20℃時的密度為 2 分271.931./0kgm????? 于是 p2= pa，1 —1.29.8130= pa，1 —353 Pa 將以上各值代入 柏式，解得 2 分???,1,1 4359081326/0.aafh Jkg?????? 22 2 分 2feluhd??? 其中 2 分??1.4.092e m?? 煙道氣的流速為 2 分61.2.7/53us??? 煙道氣的流量為 2309.10.543621/sAkgh??? 分 15、已知輸水量為 15m3/h，管徑 53mm，總機(jī)械能損失為 40J/kg，泵的效率 0.6，求泵的軸 功率。 15 分 20m P1=0(表壓 ) P2=500 kN/m2 取池內(nèi)水面為截面 1，作為基準(zhǔn)面；輸水管出口為截面 2，則有 z1=0, z2=20m,p1=0, p2=500103Pa u1=0, 2 分 2 分5.89360.4muS??? 3 分 221e fPuPZgWZgh????? 代入數(shù)值，得 We=738J/kg 2 分 質(zhì)量流量: W S=(15/3600)(1000)=4.17kg/s 2 分 有效功率:Ne= 4.17738=3080J/s=3.08kw 2 分 泵的軸功率: 2 分kWPe 13.56.08.3??? 23 16 某液體密度為 800 kg/m3，粘度為 73cP，在連接兩常壓容器間的光滑管中流動，管徑 300mm，總長為 50m（包括全部局部阻力當(dāng)量長度） ，兩容器液面差為 3.2m（如圖示） 。 求：(1)管內(nèi)流量為多少？ (2)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：λ=64/Re；湍流 λ=0.316/Re 0.25 15 分 解：（1）在 1-1，2-2 兩截面間列柏努力方程， u1=u2=0，p 1=p2=0，We=0 4 分 2flugzhd???? 由 ， 代入上式0.25316Re??? 得 u=3.513m/s 2 分 驗證 Re=0.33.513800/0.073=11550﹥4000 假設(shè)正確，V=Au=893.95m 3/h 2 分 （2）流量減半，流速減半，即 u=1.7565m/s Re=5775 符合伯拉修斯式 列 1-1，2-2 間柏努力方程 210.2536Relugzd??????????? 則 3 分4.?2220.25.316eR80.316eelluuddl m???????? 4 分 17.右圖，有一直徑為 Φ382.5mm，長為 30m 的水平直管段 AB，在其中裝有孔徑為 16.4mm 的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計來測量流量，流量系數(shù) Co 為 0.63，流體流經(jīng)孔板的永久壓降(局 部損失)為 6104Pa，AB 段摩擦系數(shù) λ 取為 0.022，試計算：(1)流體流經(jīng) AB 段的壓力差； 24 (2)若泵的軸功率為 800W，效率為 62%，求 AB 管段消耗的功率為泵的有效功率的百分率， 已知：操作條件下液體密度為 870kg/m3，U 管指示液為汞，其密度為 13600kg/m3。 15 分 ????0 23320.6981307.61.4750/.5/.4seffRgVCAmsVu????????? 3 分 （1）由 A、B 兩點(diǎn)列柏努力方程222 2344,,0.05.187619.610Be fABfaPuPuZhZhggldP??????????????? 5 分 （2） 862%49eNW??軸 AB 段消耗的功率： 4 分341.7509.619.0sefpmVuW??????? 則 3 分169.0534.4eN???? 18．一敞口高位水槽 A 中水流經(jīng)一喉徑為 14mm 的文丘里管，將濃堿液槽 B 中的堿液（密 謀為 1400 kg/ ）抽吸入管內(nèi)混合成稀堿液送入 C 槽，各部分標(biāo)高如附圖所示；輸水管規(guī)3m 格為 φ573mm，自 A 至文丘里喉部 M 處管路總長（包括所有局部阻力損失的當(dāng)量長度在 內(nèi)）為 20m，摩擦系數(shù)可取 0.025。 25 1 當(dāng)水流量為 8m3/h 時，試計算文丘里喉部 M 處的真空度為多少 mmHg； 2 判斷槽的濃堿液能否被抽吸入文丘里內(nèi)（說明判斷依據(jù)） 。如果能被吸入，吸入量 的大小與哪些因素有關(guān)？ 15 分 主管道 smAVsu /09.1]5.)4/[(360/8(/ 2???? (1)文丘里喉部 M 處 3 分ss /4.1])4/[(368222 在高位水槽上面與 M 處界面間的列柏努利方程得： 真 空 度 ）(2316.3 )2/09.1)5./0./48()(/2mHgOguduZgp??????? 5 分 (2) h 堿 堿 ＝ 水 h 水 h 水 ＝1.51400/1000＝2.1m (<3.6m )? OH22 故濃堿液能被吸入管內(nèi)。 3 分 在 B 槽液面與 M 處水平截面間的列柏努利方程得： 吸f22h)/()/()/( ????gPugPa?吸 f2??h? 可見吸入量的大小不僅與 M 處的真空度、B 槽液面與 M 處的位差有關(guān)，而且與吸入管的 管路情況（管徑、管長、粗糙度等）有關(guān)。 4 分 A CB 8 m 1. 5 m 1 m M 26 第二章 流體輸送機(jī)械 一、名詞解釋（每題 2 分） 1. 泵流量 泵單位時間輸送液體體積量 2. 壓頭 流體輸送設(shè)備為單位重量流體所提供的能量 3. 效率 有效功率與軸功率的比值 4. 軸功率 電機(jī)為泵軸所提供的功率 5. 理論壓頭 具有無限多葉片的離心泵為單位重量理想流體所提供的能量 6. 氣縛現(xiàn)象 因為泵中存在氣體而導(dǎo)致吸不上液體的現(xiàn)象 7. 離心泵特性曲線 在一定轉(zhuǎn)速下，離心泵主要性能參數(shù)與流量關(guān)系的曲線 8. 最佳工作點(diǎn) 效率最高時所對應(yīng)的工作點(diǎn) 9. 氣蝕現(xiàn)象 泵入口的壓力低于所輸送液體同溫度的飽和蒸汽壓力，液體汽化，產(chǎn)生對泵損害或吸不上 液體 10. 安裝高度 泵正常工作時，泵入口到液面的垂直距離 11. 允許吸上真空度 泵吸入口允許的最低真空度 12. 氣蝕余量 泵入口的動壓頭和靜壓頭高于液體飽和蒸汽壓頭的數(shù)值 27 13. 泵的工作點(diǎn) 管路特性曲線與泵的特性曲線的交點(diǎn) 14. 風(fēng)壓 風(fēng)機(jī)為單位體積的流體所提供的能量 15. 風(fēng)量 風(fēng)機(jī)單位時間所輸送的氣體量，并以進(jìn)口狀態(tài)計 二、單選擇題（每題 2 分） (1) 用離心泵將水池的水抽吸到水塔中，若離心泵在正常操作范圍內(nèi)工作，開大出口閥門 將導(dǎo)致（ ） Ａ 送水量增加，整個管路阻力損失減少 Ｂ 送水量增加，整個管路阻力損失增大 Ｃ 送水量增加，泵的軸功率不變 Ｄ 送水量增加，泵的軸功率下降 A (2) 以下不是離心式通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)( ) Ａ 風(fēng)量 Ｂ 揚(yáng)程 Ｃ 效率 Ｄ 靜風(fēng)壓 B (3) 往復(fù)泵適用于( ) Ａ 大流量且流量要求特別均勻的場合 Ｂ 介質(zhì)腐蝕性特別強(qiáng)的場合 Ｃ 流量較小，揚(yáng)程較高的場合 Ｄ 投資較小的場合 C (4)離心通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓等于 ( ) Ａ 靜風(fēng)壓加通風(fēng)機(jī)出口的動壓 Ｂ 離心通風(fēng)機(jī)出口與進(jìn)口間的壓差 Ｃ 離心通風(fēng)機(jī)出口的壓力 Ｄ 動風(fēng)壓加靜風(fēng)壓 D (5) 以下型號的泵不是水泵 ( ) Ａ Ｂ型 Ｂ Ｄ型 Ｃ Ｆ型 Ｄ ｓｈ型 C (6)離心泵的調(diào)節(jié)閥 ( ) Ａ 只能安在進(jìn)口管路上 Ｂ 只能安在出口管路上 Ｃ 安裝在進(jìn)口管路和出口管路上均可 Ｄ 只能安在旁路上 B (7) 離心泵的揚(yáng)程，是指單位重量流體經(jīng)過泵后以下能量的增加值 ( ) Ａ 包括內(nèi)能在內(nèi)的總能量 Ｂ 機(jī)械能 28 Ｃ 壓能 Ｄ 位能（即實際的升揚(yáng)高度） B (8) 流體經(jīng)過泵后，壓力增大? p N/m2，則單位重量流體壓能的增加為 ( ) A ?p B ?p/? C ?p/?g D ?p/2g C (9) 離心泵的下列部件是用來將動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴耗?( ) A 泵殼和葉輪 B 葉輪 C 泵殼 D 葉輪和導(dǎo)輪 C (10) 離心泵停車時要 ( ) Ａ 先關(guān)出口閥后斷電 Ｂ 先斷電后關(guān)出口閥 Ｃ 先關(guān)出口閥先斷電均可 Ｄ 單級式的先斷電，多級式的先關(guān)出口閥 A (11) 離心通風(fēng)機(jī)的銘牌上標(biāo)明的全風(fēng)壓為 100mmH2O 意思是 ( ) A 輸任何條件的氣體介質(zhì)全風(fēng)壓都達(dá) 100mmH2O B 輸送空氣時不論流量多少，全風(fēng)壓都可達(dá) 100mmH2O C 輸送任何氣體介質(zhì)當(dāng)效率最高時，全風(fēng)壓為 100mmH2O D 輸送 20℃，101325Pa 空氣，在效率最高時，全風(fēng)壓為 100mmH2O D (12)離心泵的允許吸上真空高度與以下因素?zé)o關(guān) ( ) Ａ 當(dāng)?shù)卮髿鈮毫? Ｂ 輸送液體的溫度 Ｃ 流量 Ｄ 泵的吸入管路的長度 D (13) 如以?h, 允 表示汽蝕余量時， p1,允 表示泵入口處允許的最低壓力， pv為操作溫度下液體 的飽和蒸汽壓， u1為泵進(jìn)口處的液速，則 ( ) A p1,允 = pv + ?h,允 B p1,允 /?g = pv/?g + ?h,允 － u12/2g C p1,允 /?g = pv/?g + ?h,允 D p1,允 /?g = pv/?g + ?h,允 ＋ u12/2g B (14) 以下種類的泵具有自吸能力 ( ) Ａ 往復(fù)泵 Ｂ 齒輪泵與漩渦泵 Ｃ 離心泵 Ｄ 旋轉(zhuǎn)泵與漩渦泵 A (15) 如圖示，列 1--1 與 2--2 截面的伯努利方程，為： He＝? z＋? p/?g＋?( u2/2g)＋? Hf,1-2 ，則 ? hf,1-2為 ( ) A 泵的容積損失，水力損失及機(jī)械損失之和 B 泵的容積損失與水力損失之和 C 泵的水力損失 D 測壓點(diǎn) 1 至泵進(jìn)口，以及泵出口至測壓點(diǎn) 2 間的阻力損失 29 D (16)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 A (17) 某同學(xué)進(jìn)行離心泵特性曲線測定實驗，啟動泵后，出水管不出水，泵進(jìn)口處真空計 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 真空計壞了 Ｃ 吸入管路堵塞 Ｄ 排出管路堵塞 C (18) 由閥門全開的條件算出在要求流量為 V 時所需揚(yáng)程為 He/。在離心泵的性能曲線上查 得與 V 對應(yīng)的揚(yáng)程為 He，H e?He/，在流量為 V 時泵的效率為?，則泵的軸功率 N 為( ) A VHe/?g/1000?kw B VHe?g/1000? kw B (19)用離心通風(fēng)機(jī)將空氣輸入加熱器中，由 20℃加熱至 140℃。該通風(fēng)機(jī)安于加熱器前， 或加熱器后,則 ( )。 Ａ 輸送的流量不變 Ｂ 需要的全風(fēng)壓不變 Ｃ 需要的全風(fēng)壓不變，但流量要變 Ｄ 輸送的流量和需要的全風(fēng)壓都要變 D (20) 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 B (21)