流體力學泵及風機題庫

1、流體力學、泵與風機題庫一、選擇題1、 流體運動的兩種重要參數(shù)是(A)。（A）壓力、速度；（B）壓力、溫度；（C）比容、密度；比容、速度。2、雷諾數(shù)Re可用來判別流體的流動狀態(tài)，當(A )時是紊流狀態(tài)。(A) Re>2000 (B) Re<2000； Re>1000； Re<1000。3、流體流動時引起能量損失的主要原因是（D ）。（A）流體的壓縮性；（B）流體膨脹性；（C）流體的不可壓縮性；（D）流體的粘滯性。4、（ C）管路各段阻力損失相同。（A）短管管系；（B）串聯(lián)管系；（C）并聯(lián)管系；（D）分支管系。5、溫度升高對流體粘度影響是（B ）（A）液體粘度上升，氣體粘度

2、下降（B）液體粘度下降，氣體粘度上升；（C）液體和氣體粘度都上升；(D) 液體和氣體粘度都下降6、下列四種泵中，相對流量最高的是(B )。(A)離心泵；(B)軸流泵；(C)齒輪泵；(D)螺桿泵。7、效率最高的葉輪葉片型式是（C ）（A) 前向型 (B)徑向型 (C) 后向型 (D)軸向型8、機械密封裝置屬于（B ）(A)級間密封裝置； (B) 軸封裝置； (C)內密封裝置 （D）填料密封裝置9、站在電機側的端面，面對風殼，風輪為順時針旋轉的風機是(A)風機。(A)右旋 (B)左旋； (C)左右旋；10、某臺水泵在運行過程中，出現(xiàn)了軸承潤滑不良，軸承處的機械摩擦比較嚴重，轉速沒有明顯變化，這時相

3、應地會出現(xiàn)（D ）。A 流量減小、揚程降低、電動機功率增大；B 流量減小、揚程降低、電動機功率減??；C 流量減小、揚程降低、電動機功率變化不明顯；D 流量和揚程不變、電動機功率增大。一、填空題1流體力學中三個主要力學模型是（1）連續(xù)介質模型（2）不可壓縮流體力學模型（3）無粘性流體力學模型。2在現(xiàn)實生活中可視為牛頓流體的有水 和空氣 等。3流體靜壓力和流體靜壓強都是壓力的一種量度。它們的區(qū)別在于：前者是作用在某一面積上的總壓力；而后者是作用在某一面積上的平均壓強或某一點的壓強。4均勻流過流斷面上壓強分布服從于水靜力學規(guī)律。5和液體相比，固體存在著抗拉、抗壓和抗切三方面的能力。6空氣在溫度為K，

4、壓強為mmHg時的密度和容重分別為 kg/m3和N/m3。7流體受壓，體積縮小，密度增大 的性質，稱為流體的壓縮性 ；流體受熱，體積膨脹，密度減少 的性質，稱為流體的熱脹性 。8壓縮系數(shù)的倒數(shù)稱為流體的彈性模量 ，以來表示9工程大氣壓等于98.07千帕，等于10m水柱高，等于735.6毫米汞柱高。10靜止流體任一邊界上壓強的變化，將等值地傳到其他各點（只要靜止不被破壞），這就是水靜壓強等值傳遞的帕斯卡定律。11流體靜壓強的方向必然是沿著作用面的內法線方向。12液體靜壓強分布規(guī)律只適用于靜止、同種、連續(xù)液體。13靜止非均質流體的水平面是等壓面，等密面和等溫面。14測壓管是一根玻璃直管或形管，一端

5、連接在需要測定的容器孔口上，另一端開口，直接和大氣相通。15在微壓計測量氣體壓強時，其傾角為，測得cm 則h=10cm。16作用于曲面上的水靜壓力的鉛直分力等于其壓力體內的水重。17通過描述物理量在空間的分布來研究流體運動的方法稱為歐拉法。18 流線不能相交（駐點處除外），也不能是折線，因為流場內任一固定點在同一瞬間只能有一個速度向量，流線只能是一條光滑的曲線或直線。19靜壓、動壓和位壓之和以表示，稱為總壓。20液體質點的運動是極不規(guī)則的，各部分流體相互劇烈摻混，這種流動狀態(tài)稱為紊流。21由紊流轉變?yōu)閷恿鞯呐R界流速小于 由層流轉變?yōu)槲闪鞯呐R界流速，其中稱為上臨界速度，稱為下臨界速度。22對圓管

6、來說，臨界雷諾數(shù)值。23圓管層流的沿程阻力系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關，且成反比，而和管壁粗糙無關。24根據(jù)繁榮變化特征，尼古拉茲實驗曲線可分為五個阻力區(qū)，分別是層流區(qū)；臨界區(qū)；紊流光滑區(qū)；紊流過渡區(qū)和紊流粗糙區(qū)。25紊流過渡區(qū)的阿里特蘇里公式為。26速度的大小、方向或分布發(fā)生變化而引起的能量損失，稱為局部損失。27正方形形斷面管道(邊長為a)，其水力半徑R等于，當量直徑de等于。28正三角形斷面管道(邊長為a)，其水力半徑R等于，當量直徑de等于。29濕周是指過流斷面上流體和固體壁面接觸的周界。30層流運動時，沿程阻力系數(shù)與有關，紊流運動沿程阻力系數(shù)在光滑管區(qū)與有關，在過渡區(qū)與有關，在粗糙區(qū)與有關。3

7、1串聯(lián)管路總的綜合阻力系數(shù)S等于各管段的阻抗疊加。32并聯(lián)管路總的綜合阻力系數(shù)S與各分支管綜合阻力系數(shù)的關系為。管嘴與孔口比較,如果水頭H和直徑d相同，其流速比V孔口/V管嘴等于,流量比Q孔口/Q管嘴等于。33不可壓縮流體的空間三維的連續(xù)性微分方程是。34即氣流速度與當?shù)匾羲傧嗟?，此時稱氣體處于臨界狀態(tài)。35淹沒出流是指液體通過孔口出流到另一個充滿液體的空間 時的流動。36氣體自孔口、管路或條縫向外噴射 所形成的流動，稱為氣體淹沒射流。37有旋流動是指流體微團的旋轉角速度在流場內不完全為零 的流動。38幾何相似是指流動空間幾何相似。即形成此空間任意相應兩線段夾角相同，任意相應線段長度保持一定的

8、比例 。39因次是指物理量的性質和類別。因次分析法就是通過對現(xiàn)象中物理量的因次以及因次之間相互聯(lián)系的各種性質的分析來研究現(xiàn)象相似性的方法。他是一方程式的因次和諧性為基礎的。40容積泵與風機又可分為往復式和回轉式。41根據(jù)流體的流動情況，可將泵和風機分為以下四種類別：離心式泵與風機；軸流式泵與風機；混流式泵與風機和貫流式泵與風機。42風機的壓頭（全壓）是指單位體積氣體通過風機所獲的的能量增量。43單位時間內泵或風機所輸送的流體量稱為流量。風機的容積流量，特指風機進口處的容積流量。44泵或風機所提供的流量與設備本身效率之間的關系，用來表示。45泵或風機的工作點是泵與風機的性能曲線 與管路的性能曲線

9、 的交點。46泵的揚程H的定義是：泵所輸送的單位重量流量的流體從進口至出口的能量 增值。47安裝角是指葉片進、出口處的切線 與圓周速度反方向 之間的交角。48泵和風機的全效率等于容積效率 ，水力效率 及機械效率 的乘積。49當泵的揚程一定時，增加葉輪轉速可以相應的減少 輪徑。50附面層的分離發(fā)生在減速增壓 區(qū)。附面層外主流區(qū)的流動屬于有勢 流動。附面層內的流動屬于有旋 流動。51.隨著壓力的增加，流體體積縮??；隨著溫度的升高，流體體積增大52. 鍋爐汽包壓力表讀數(shù)為9.604MPa，大氣壓力表的讀數(shù)為101.7kPa，汽包內工質的絕對壓力為9.7057MPa53. 尼古拉茲實驗揭示，在紊流水力

10、光滑管區(qū)，沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)有關。54.螺旋流是點渦和點匯的疊加。55. 串聯(lián)管道的流量特點是各管段中的流量相等；并聯(lián)管道的能量損失特點是各并聯(lián)支管的能量損失都相同56. 離心式水泵按工作葉輪數(shù)目分為單級泵和多級泵57. 泵與風機的損失有機械損失、容積損失和流動損失58. 比轉數(shù)是反映某一系列泵或風機在最高效率工況時其流量和揚程以及轉速的一個綜合性參數(shù)。59.FAF20101型風機其中第一個F表示送風機，最后的F表示 動葉可調二、判 斷 題1當平面水平放置時，壓力中心與平面形心重合。 對2一個工程大氣壓等于98kPa,相當于10m水柱的壓強。對3靜止液體自由表面的壓強，一定是大氣壓。錯4靜止

11、液體的自由表面是一個水平面，也是等壓面。對5當靜止液體受到表面壓強作用后，將毫不改變地傳遞到液體內部各點。對6當相對壓強為零時，稱為絕對真空。錯7某點的絕對壓強小于一個大氣壓強時即稱該點產生真空。對8流場中液體質點通過空間點時，所有的運動要素不隨時間變化的流體叫恒定流。對9恒定流時，流線隨的形狀不隨時間變化，流線不一定與跡線相重合。錯10漸變流過水斷面上動水壓強的分布規(guī)律可近似地看作與靜水壓強分布規(guī)律相同。對 11流線是光滑的曲線，不能是折線，流線之間可以相交。錯12一變直徑管段，A斷面直徑是B斷面直徑的2倍，則B斷面的流速是A斷面流速的4倍。對 13彎管曲率半徑Rc與管徑

12、d之比愈大，則彎管的局部損失系數(shù)愈大。錯14隨流動雷諾數(shù)增大，管流壁面粘性底層的厚度也愈大。錯15水泵的揚程就是指它的提水高度。錯16管嘴出流的局部水頭損失可有兩部分組成，即孔口的局部水頭損失及收縮斷面處突然縮小產生的局部水頭損失。錯17當流速分布比較均勻時，則動能修正系數(shù)的值接近于零。錯18流速分布越不均勻，動能修正系數(shù)的值越小。錯19在水流過水斷面面積相等的前提下，濕周愈大，水力半徑愈小。對20圓形管的直徑就是其水力半徑。錯21為了減少摩擦阻力，必須把物體做成流線型。錯22在研究紊流邊界層的阻力特征時，所謂粗糙區(qū)是指粘性底層的實際厚度小于粗糙高度。對23水泵的安裝高度取決于水泵的允許真空值

13、、供水流量和水頭損失。對24大孔口與小孔口都可認為其斷面上壓強、流速分布均勻，各點作用水頭可以認為是一常數(shù)。錯25.水泵填料密封的填料箱處不允許有任何滴水現(xiàn)象。錯26.軸流式泵與風機適用于當能頭變化大時，要求流量變化不大的場合。對27.大容量高參數(shù)的多級泵采用平衡孔或平衡管平衡軸向推力。錯28.我國離心式風機的支承與傳動方式已經定型，共有A、B、C、D四種型式。錯29.泵與風機的最佳工況點是效率最高時所對應的工況點。對30.虹吸管虹吸高度取決于管內真空值。錯31.靜止流體中任意一點的靜壓力不論來自哪個方向均相等。對32.壓力表實際測得的壓力是絕對壓力。錯33.作用在流體上的靜壓力為質量力。錯3

14、4.理想不可壓縮流體是指沒有粘性且密度為常數(shù)的流體。對三、簡 答 題1什么是粘滯性？什么是牛頓內摩擦定律？不滿足牛頓內摩擦定律的流體是牛頓流體還是非牛頓流體？ 答： 粘滯性是當流體流動時，在流體內部顯示出的內摩擦力性質。 牛頓內摩擦定律是： ；不滿足牛頓內摩擦定律的流體是非牛頓流體。2在流體力學當中，三個主要的力學模型是指哪三個？答：（1）連續(xù)介質；（2）無粘性流體；（3）不可壓縮流體。3什么是理想流體？答：理想流體即指無粘性流體，是不考慮流體的粘性的理想化的流體。4什么是實際流體？答：考慮流體的粘性的流體。5什么是不可壓縮流體？答：不計流體的壓縮性和熱脹性的而對流體物理性質的簡化。6為什么流

15、體靜壓強的方向必垂直作用面的內法線？答：由于流體在靜止時，不能承受拉力和切力，所以流體靜壓強的方向必然是沿著作用面的內法線方向。7為什么水平面必是等壓面？答：由于深度相等的點，壓強也相同，這些深度相同的點所組成的平面是一個水平面，可見水平面是壓強處處相等的面，即水平面必是等壓面。8什么是等壓面？滿足等壓面的三個條件是什么？答： 在同一種液體中,如果各處的壓強均相等由各壓強相等的點組成的面稱為等壓面。滿足等壓面的三個條件是同種液體連續(xù)液體靜止液體。9什么是阿基米德原理？答：無論是潛體或浮體的壓力體均為物體的體積，也就是物體排開液體的體積。10潛體或浮體在重力G和浮力P的作用，會出現(xiàn)哪三種情況？答

16、：（1）重力大于浮力，則物體下沉至底；（2）重力等于浮力，則物體可在任一水深處維持平衡；（3）重力小于浮力，則物體浮出液體表面，直至液體下部分所排開的液體重量等于物體重量為止。11等角速旋轉運動液體的特征有那些？答：（1）等壓面是繞鉛直軸旋轉的拋物面簇；（2）在同一水平面上的軸心壓強最低，邊緣壓強最高。12什么是絕對壓強和相對壓強？答： 絕對壓強：以毫無一點氣體存在的絕對真空為零點起算的壓強。相對壓強：當?shù)赝叱痰拇髿鈮簭姙榱泓c起算的壓強。13什么叫自由表面？答： 和大氣相通的表面叫自由表面。14什么是流線？什么是跡線？流線與跡線的區(qū)別是什么？答： 流線是某一瞬時在流場中畫出的一條空間曲線，此

17、瞬時在曲線上任一點的切線方向與該點的速度方向重合，這條曲線叫流線。 區(qū)別：跡線是流場中流體質點在一段時間過程中所走過的軌跡線。流線是由無究多個質點組成的，它是表示這無究多個流體質點在某一固定瞬間運動方向的曲線。而跡線則是在時間過程中表示同一流體質點運動的曲線。15什么是流場？答：我們把流體流動占據(jù)的空間稱為流場，流體力學的主要任務就是研究流場中的流動。16什么是歐拉法？答：通過描述物理量在空間的分布來研究流體運動的方法稱為歐拉法。17什么是拉格朗日法？答：通過描述每一質點的運動達到了解流體運動的方法。18什么是恒定流動？什么是非恒定流動？答： 動平衡的流動，各點流速不隨時間變化，由流速決定的壓

18、強、粘性力也不隨時間變化，這種流動稱之為恒定流動反之為非恒定流動。19什么是沿程損失？答： 在沿程不變的管段上，流動阻力沿程也基本不變，稱這類阻力為沿程阻力，克服沿程阻力引起的能量損失為沿程損失。20什么是局部損失？答：在邊壁急劇變化的區(qū)域，阻力主要地集中在該區(qū)域中及其附近，這種集中分布的阻力稱為局部阻力?？朔植孔枇Φ哪芰繐p失為局部損失。21什么叫孔口自由出流和淹沒出流？答： 在容器側壁或底壁上開一孔口，容器中的液體自孔口出流到大氣中，稱為孔口自由出流。如出流到充滿液體的空間，則稱為淹沒出流。 22什么是有旋流動？什么是無旋流動？答： 流體微團的旋轉角速度不完全為零的流動稱為有旋流動，流場中

19、各點旋轉角速度等于零的運動，成為無旋運動。23在流體力學中，拉格朗曰分析法和歐拉分析法有何區(qū)別？答： 拉格朗曰法著眼于流體中各質點的流動情況跟蹤每一個質點觀察與分析該質點的運動歷程然后綜合足夠多的質點的運動情況以得到整個流體運動的規(guī)律。 歐拉法著眼于流體經過空間各固定點時的運動情況它不過問這些流體運動情況是哪些流體質點表現(xiàn)出來的也不管那些質點的運動歷程因此拉格朗曰分析法和歐拉分析法是描述流體的運動形態(tài)和方式的兩種不同的基本方法 。24什么叫流管、流束、過流斷面和元流？答：在流場內，取任意非流線的封閉曲線L，經此曲線上全部點做流線，這些流線組成的管狀流面，稱為流管。流管以內的流體，稱為流束。垂直

20、于流束的斷面稱為流束的過流斷面，當流束的過流斷面無限小時，這根流束就稱為元流。25什么是入口段長度？對于層流、紊流分別用什么表示？答：從入口到形成充分發(fā)展的管流的長度稱為入口段長度，以表示。對于層流：；對于紊流：。26什么是單位壓能？答：是斷面壓強作用使流體沿測壓管所能上升的高度，水力學中稱為壓強水頭，表示壓力作功所能提供給單位重量流體的能量，稱為單位壓能。27什么是滯止參數(shù)？答：氣流某斷面的流速，設想以無摩擦絕熱過程降低至零時，斷面各參數(shù)所達到的值，稱為氣流在該斷面的滯止參數(shù)。滯止參數(shù)一下標“0”表示。28氣流速度與斷面的關系有哪幾種？答：M<1為亞音速流動，說明速度隨斷面的增大而減慢

21、；隨斷面的減少而加快。M>1為超音速流動，說明速度隨斷面的增大而加快；隨斷面的減少而減慢。M=1既氣流速度與當?shù)匾羲傧嗟?，此時稱氣體處于臨界狀態(tài)。29什么是幾何相似、運動相似和動力相似？答： 幾何相似是指流動空間幾何相似，即形成此空間任意相應兩線段交角相同，任意相應線段長度保持一定的比例。運動相似是指兩流動的相應流線幾何相似，即相應點的流速大小成比例，方向相同。動力相似是指要求同名力作用，相應的同名力成比例。30要保證兩個流動問題的力學相似所必須具備的條件是什么？答：如果兩個同一類的物理現(xiàn)象，在對應的時空點上，各標量物理量的大小成比例，各向量物理量除大小成比例外，且方向相同，則稱兩個現(xiàn)象

22、是相似的。要保證兩個流動問題的力學相似，必須是兩個流動幾何相似，運動相似，動力相似，以及兩個流動的邊界條件和起始條件相似。31什么是因次分析法？答： 因次分析法就是通過對現(xiàn)象中物理量的因次以及因次之間相互聯(lián)系的各種性質的分析來研究現(xiàn)象相似性的方法。32為什么虹吸管能將水輸送到一定的高度？答： 因為虹吸管內出現(xiàn)了真空。33什么是泵的揚程？答： 泵所輸送的單位重量流量的流體從進口至出口的能量增值。 也就是單位重量流量的流體通過泵所獲得的有效能量。單位是m。34什么是水力半徑？什么是當量直徑？答：水力半徑R的定義為過流斷面面積和濕周之比，即；當量直徑。35什么是氣蝕現(xiàn)象？產生氣蝕現(xiàn)象的原因是什么？答

23、：氣蝕是指浸蝕破壞材料之意，它是空氣泡現(xiàn)象所產生的后果。原因有下：泵的安裝位置高出吸液面的高差太大；泵安裝地點的大氣壓較低；泵所輸送的液體溫度過高。36為什么要考慮水泵的安裝高度？什么情況下，必須使泵裝設在吸水池水面以下？答： 避免產生氣蝕現(xiàn)象。吸液面壓強處于氣化壓力之下或者吸水高度大于10米時必須使泵裝設在吸水池水面以下。37試述風機的工作原理答： 當葉輪隨軸旋轉時，葉片間的氣體也隨葉輪旋轉而獲得離心力，并使氣體從葉片間的出口處甩出。被甩出的氣體進入機殼，于是機殼內的氣體壓強增高，最后被導向出口排出。氣體被甩出后，葉輪中心部分的壓強降低。外界氣體就能使風機的的吸入口通過葉輪前盤中央的孔口吸入

24、，源源不斷地輸送氣體。38歐拉方程：有哪些特點？答：（1）用動量矩定理推導基本能量方程時，并未分析流體在葉輪流道中途的運動過程，于是流體所獲得的理論揚程，僅與液體在葉片進、出口的運動速度有關，而與流動過程無關；（2）流體所獲得的理論揚程，與被輸送流體的種類無關。也就是說無論被輸送的流體是水或是空氣，乃至其它密度不同的流體；只要葉片進、出口的速度三角形相同，都可以得到相同的液柱或氣柱高度（揚程）。39為什么要采用后向葉型？答：動壓水頭成分大，流體在蝸殼及擴壓器中的流速大，從而動靜壓轉換損失必然較大，實踐證明，了解這種情況是很有意義的。因為在其它條件相同時，盡管前向葉型的泵和風機的總的揚程較大，但

25、能量損失也大，效率較低。因此離心式泵全采用后向葉輪。在大型風機中，為了增加效率或降低噪聲水平，也幾乎都采用后向葉型。40流體流經過泵或風機時，共包括那些損失？答：（1）水力損失（降低實際壓力）；（2）容積損失（減少流量）；（3）機械損失。41.指出離心式風機主要部件名稱42、簡述供熱車間主要有哪些風機？根據(jù)所輸送的氣體性質說明它們在結構上應注意哪些問題？ 答案：主要風機有：一次風機、送風機、引風機等。    一次風機、送風機所輸送的是比較干凈的冷空氣；引風機所輸送的是溫度較高的煙氣，而且煙氣中含有少量的細飛灰和一些腐蝕性氣體   &#

26、160; 根據(jù)所輸送的氣體性質，引風機在結構上應考慮防磨、防積灰和防腐蝕，以及軸承冷卻、機殼熱膨脹和熱變形等問題；43.離心泵的工作原理是什么？答案： 離心泵的工作原理是當將泵和吸入管中灌滿液體而啟動后，由于葉輪的旋轉葉輪中心附近的液體受離心力作用，被甩向葉輪的周圍，這時在葉輪中心附近形成了沒有液體的局部真空，貯液槽內的液體在大氣壓作用下經吸入管進入葉輪中，因此葉輪不斷旋轉，泵便能不斷吸入液體而吸入的液體又不斷地沿排出管排出，并能送到一定高度。44.機械轉動設備所用的潤滑油為何要控制溫度 ？答案： 液體的黏性隨溫度的升高而降低， 當機械轉動設備的潤滑油回油溫度過高，由于黏性降低，妨礙

27、油膜形成，會造成軸承溫度異常升高，甚至引起軸瓦燒毀事故；而溫度過低，由于黏性增大，會造成設備振動。45.發(fā)生繞流阻力的原因是什么？答案：粘性流體繞物體流動時，物體一定受到流體的壓強和切向應力的作用，這些力的合力一般可分解為與來流方向一致的作用力 FD 和垂直于來流方向的升力FL 。由于 FD 與物體運動方向相反，起著阻礙物體運動的作用，所以稱為阻力。繞流物體的阻力由兩部分組成：一部分是由于流體的粘性在物體表面上作用著切向應力，由此切向應力所形成的摩擦阻力；另一部分是由于邊界層分離，物體前后形成壓強差而產生的壓差阻力。摩擦阻力和壓差阻力之和統(tǒng)稱為物體阻力。46.繪出軸流式泵與風機流量與功率的性能

28、曲線，并分析為什么軸流式泵與風機應全開閥門啟動？答案：軸功率P在空轉狀態(tài)(qv 0)時最大，隨流量的增加隨之減小，為避免原動機過載，對軸流式泵與風機要在閥門全開狀態(tài)下啟動。如果葉片安裝角是可調的，在葉片安裝角小時，軸功率也小，所以對可調葉片的軸流式泵與風機可在小安裝角時啟動。47.大型的軸流式、混流式泵與風機采用什么調節(jié)方式經濟性最高？答案：大型的軸流式、混流式泵與風機采用可動葉片調節(jié)，即動葉安裝角可隨不同工況而改變，這樣使泵與風機在低負荷時的效率大大提高，當葉片安裝角增大時，性能曲線的流量、揚程、功率都增大，反之都減小。因而啟動時可減小安裝角以降低啟動功率。改變葉片的安裝角時效率曲線也有變化

29、，但在較大流量范圍內幾乎可保持較高效率，而且避免了采用閥門調節(jié)的節(jié)流損失，所以這種調節(jié)方式經濟性很高。48.離心泵的軸向力是如何產生的？答案：離心泵在運行時，由于作用在葉輪兩側的壓力不相等，尤其是高壓水泵，會產生一個很大的壓差作用力F1，此作用力的方向與離心泵轉軸的軸心線相平行，故稱為軸向力。另外，液體在進入葉輪后流動方向由軸向轉為徑向，由于流動方向的改變，產生了動量，導致流體對葉輪產生一個反沖力F2。反沖力F2的方向與軸向力F1的方向相反。對于立式水泵，轉子的重量是軸向的，也是軸向力的一部分，用F3表示。在這三部分軸向力中，F(xiàn)1是主要的。49.管內流體流動產生的阻力損失有哪幾種？如何減少？答

30、案：管內流體流動產生的阻力損失有沿程阻力損失和局部阻力損失。1 從公式分析減小阻力損失的措施( 1 ）減小沿程阻力損失。1 ）減小管長 L 。沿程阻力損失的大小與管路長度成正比，在滿足需要和保證安全的基礎上，盡量減小管道長度。 2 ）選用合理的經濟流速，適當增大管徑 d 。3）減小管壁的絕對粗糙度 4）提高液體溫度，以減小動力粘滯系數(shù) 5）使用圓管。 （2）減小局部阻力損失 減少局部阻件個數(shù)；改善局部阻件形狀 例如管道進口采用圓弧光滑過渡；改突然變徑管為漸變管；采用較大的轉彎半徑；減小三通阻力 從運行角度考慮減小阻力損失主要是保持各管路部件處于合理的運行狀態(tài)。減少由于節(jié)流、堵塞等非正常流動而造

31、成的阻力損失。50.當粘性流體繞流圓柱體時為什么會發(fā)生邊界層的脫離？答案：在邊界層內的流體質點除了受到摩擦阻力的作用外，還受到流動方向上壓強差的作用。當流體繞過圓柱體最高點 B 流到后半部時，壓強增加，速度減小，從而使動能消耗更大。當達到 S 點時，近壁處流體質點的動能已被消耗完盡，于是一部分流體質點在 S 點停滯下來，過 S 點以后，壓強繼續(xù)增加，在壓強差的作用下，近壁處的流體質點開始倒退。邊界層內流體質點的倒流迅速擴展，而邊界層外的主流繼續(xù)向前流動，以 ST 線為界，在 ST 線內是倒流，在 ST 線外是向前的主流，兩者流動方向相反，從而形成旋渦。使流體不再貼著圓柱體表面流動，而從表面分離

32、出來，造成邊界層分離， S 點稱為分離點。51.什么是水擊現(xiàn)象？如何防止? 答案：在壓力管路中，由于液體流速的急劇變化，從而造成管中液體的壓力顯著、反復、迅速的變化，對管道有一種“錘擊”的特征，稱這種現(xiàn)象為水錘。(或叫水擊。) 防止措施：增加閥門啟閉時間；盡量縮短管道的長度；增大管道直徑；管道上裝設安全閥門等等減壓裝置 ，以限制壓力突然升高的數(shù)值或壓力降得太低的數(shù)值。52.什么是水泵的汽蝕現(xiàn)象？為防止汽蝕現(xiàn)象在泵的結構上可采取哪些措施？答案：泵內反復出現(xiàn)液體的汽化與凝聚過程而引起對流道金屬表面的機械剝蝕與氧化腐蝕的破壞現(xiàn)象稱為汽蝕現(xiàn)象，簡稱汽蝕。1）首級葉輪采用雙吸葉輪，當流量相同時，雙吸葉輪

33、能使葉輪進口的流速降低一半，從而降低 NPSHR 。 2 ）增大葉輪進口面積，可用增大葉輪進口直徑 D和增大葉片進口寬度 B 等方法來達到。3 ）適當增大葉輪前蓋板轉彎處曲率半徑，這樣可以減小液體脫壁程度，從而降低 NPSHR 。 4 ）裝置誘導輪或前置葉輪。5 ）選擇適當?shù)娜~片數(shù)也能提高抗汽蝕性能。53寫出泵有效功率表達式，并解釋式中各量的含義及單位。答：泵有效功率表達式為Pe=gqvPe：有效功率。W：密度，kg/m3g：9.81N/kgqv：體積流量， m3/sH：揚程，m54風機全壓及靜壓的定義式什么？答：風機的能頭風機的能頭稱為全壓或風壓，包括靜壓和動壓。全壓系指單位體積氣體流過風機

34、時所獲得的總能量增加值。對風機來說，由于輸送的是氣體(可壓縮性流體)，即使進出口風管直徑相差不大，但流速仍可相差很大，因此，其動壓改變較大，且在全壓中所占的比例很大，有時甚至可達全壓的50以上。而克服管路阻力要由靜壓來承擔，因此風機的風壓需要用全壓及靜壓分別表示。風機的動壓為風機的靜壓為風機的全壓，包括靜壓和動壓兩部分即55簡述流體在葉輪內的流動分析假設。答：由于流體在葉輪內流動相當復雜，為了分析其流動規(guī)律，常作如下假設：（1）葉輪中的葉片為無限多，即認為葉輪的葉片是一些無厚度的骨線（或稱型線）。受葉片型線的約束，流體微團的運動軌跡完全與葉片型線相重合。（2）流體為理想流體，即忽略了流體的粘性

35、。因此可暫不考慮由于粘性使速度場不均勻而帶來的葉輪內的流動損失。（3）流動為穩(wěn)定流，即流動不隨時間變化。（4）流體是不可壓縮的，這一點和實際情況差別不大，因為液體在很大壓差下體積變化甚微，而氣體在壓差很小時體積變化也常忽略不計。（5）流體在葉輪內的流動是軸對稱的流動。即認為在同一半徑的圓周上，流體微團有相同大小的速度。就是說，每一層流面（流面是流線繞葉輪軸心線旋轉一周所形成的面）上的流線形狀完全相同，因而，每層流面只需研究一條流線即可。56解釋葉輪內流體的牽連運動、相對運動及絕對運動，并畫出速度三角形。答：所謂牽連運動是指：當葉輪旋轉時，流體微團在葉輪作用下沿著圓周方向的運動。這時可以把流體微

36、團看成好象是固定在葉輪上隨葉輪一起旋轉的剛體，其速度稱為牽連速度，表示。顯然它的方向與圓周的切線方向一致，大小與所在的圓周半徑r 和轉速n 有關。所謂相對運動，是指流體微團在葉輪流道內相對于葉片的運動，其速度稱為相對速度，顯然它的方向就是質點所在處葉片的切線方向，大小與流量qV 及流道形狀有關。牽連運動和相對運動的合成運動稱為絕對運動，它是流體相對于機殼等固定件的運動，其速度稱為絕對速度。速度三角形如下圖。57已知葉輪的幾何條件及轉速時，試求圓周速度u 和絕對速度的徑向分速r .答： （1）圓周速度u 為：式中D葉輪直徑（作進，出口速度三角形時，分別以D1，或D2，代入），m；n 葉輪轉速，r

37、/min。（2）絕對速度的徑向分速r 為：式中qVT. 理論流量，即流過葉輪的流量，m3/s；A 有效過流面積（與r 垂直的過流面積），m2。58流體在軸流式葉輪內流動的速度三角形有什么特點？答：在同一半徑上葉柵前后的圓周速度相等，即u1= u2=u，并且由于流體流動的連續(xù)性及不可壓假設，葉柵前后相對速度和絕對速度的軸向分量也相等即w1a= w2a = wa， 1a = 2a = a 。因此可將進、出口速度三角形畫在一起，如圖所示。59試寫出葉片式（離心式和軸流式）泵與風機的能量方程式的兩種形式。答：葉片式泵與風機的能量方程式為：對于風機，習慣上用全壓表示流體所獲得的能量，即單位體積氣體流經葉

38、輪時獲得的能量。由于p T= gHT，所以，風機的能量方程式為：對于軸流式泵與風機，由于u1=u2=u，代入兩式，可得軸流式泵與風機的能量方程式為：60為了提高葉片式泵與風機的理論能頭，可以采取那些措施？答：由能量方程式可知葉輪的理論能頭與葉輪外徑D2、圓周速度u2 成正比。因u2= D2n/60，所以，當其它條件相同時，加大葉輪外徑D2 和提高轉速n 均可以提高理論能頭。但增大D2 會使葉輪的摩擦損失增加，從而使泵預風機的效率下降，同時還會使泵與風機的結構尺寸、重量和制造成本增加，此外，還要受到材料強度、工藝要求等的限制，所以不能過份增大D2。提高轉速，可以減小葉輪直徑，因而減小了結構尺寸和

39、重量，可降低制造成本，同時，提高轉速對效率等性能也會有所改善。因此，采用提高轉速來提高泵與風機的理論能頭是目前普遍采用的方法。目前火力發(fā)電廠大型給水泵的轉速已高達7500r/min。但是轉速的提高也受到材料強度的限制及泵的汽蝕性能和風機噪聲的限制，所以轉速也不能無限制地提高。提高2u也可提高理論能頭，而2u與葉輪的型式即出口安裝角2y 有關，這一點將在第u1 1u反映了泵與風機的吸入條件，減小u1 1u也可提高理論能頭。因此，在進行泵與風機的設計時，一般盡量使190°（即流體在進口近似為徑向流入， 1u0），以獲得較高的能頭。61為了提高葉片式泵與風機的理論能頭，采用加大葉輪外徑D2

40、 的方法與提高轉速n 的方法對泵與風機各有什么影響？答：當其它條件相同時，加大葉輪外徑D2可以提高理論能頭。但增大D2 會使葉輪的摩擦損失增加，從而使泵預風機的效率下降，同時還會使泵與風機的結構尺寸、重量和制造成本增加，此外，還要受到材料強度、工藝要求等的限制，所以不能過份增大D2。提高轉速，可以減小葉輪直徑，因而減小了結構尺寸和重量，可降低制造成本，同時，提高轉速對效率等性能也會有所改善。因此，采用提高轉速來提高泵與風機的理論能頭是目前普遍采用的方法。目前火力發(fā)電廠大型給水泵的轉速已高達7500r/min。但是轉速的提高也受到材料強度的限制及泵的汽蝕性能和風機噪聲的限制，所以轉速也不能無限制

41、地提高。62分別畫出后彎式、徑向式和前彎式葉輪的出口速度三角形。答：a為后向式，b為徑向式，c為前向式63簡述葉片安裝角與理論能頭的關系。答：由出口速度三角形得：代入能量方程式得對一定的葉片、轉速和流量，a、b為定值。，在葉片安裝角可能達到的整個理論范圍內，葉片安裝角越大，流體所獲得的能量就越高。這樣，我們似乎可以得出結論：前向式葉輪的理論能頭大，因而效果好；而后向式葉輪的理論能頭小，因而效果差；徑向葉輪的理論能頭居中，因而效果居中。這種結論是不全面的，因為在理論能頭HT中，還存在著動壓頭和靜壓頭的比例問題，而這個分配比例在考慮到流體的粘性時，卻直接影響著葉輪的運行效率等問題，這正是工程中所十

42、分關心的。因此，還須在討論了2y對HT中的動壓頭和靜壓頭比例的影響之后，才能最終作出結論64簡述葉片安裝角與反作用度的關系。答：反作用度是指靜壓頭和理論能頭的比值，用表示可見，當葉輪的外徑、轉速、流量一定時，反作用度只和出口安裝角有關。隨著2y的增加，反作用度減小。當2y從其最小值2ymin 增大到最大值2ymax 時，反作用度從1 減小到零。由分析不難看出，當2ymin< 2y<90°時，流體所獲得的理論能頭HT中，靜壓頭Hst所占的比例大于動壓頭Hd所占的比例；當90°< 2y< 2ymax 時，則靜壓頭所占的比例小于動壓頭所占的比例。應當說明的

43、是兩種極限情況，只說明的變化范圍，而并無實際意義。因為在這兩種情況下，或者流體不能獲得能量，或者流體得不到輸送。65三種不同型式的葉輪那種效率高，為什么？答：從效率觀點看，后向式高，前向式低，徑向式居中。這是因為1）從葉片間流速來看，前向式葉輪的流道較短，擴散度較大，在一情況下，流動容易發(fā)生分離，因而局部損失大；后向式葉輪流道較長，而且變化均勻，不易產生分離，故局部損失??；而徑向式葉輪則介于兩者之間2） 從葉片的曲率大小來看，前向式葉輪的曲率大，因它迫使流體沿著旋轉方向拋出，使流體的運動方向變化較大，因此，流動損失較大；后向式葉片曲率較小，與前者比較，損失小，效率高3） 從能量轉化觀點看，前向

44、式動壓頭所占比例比后向式大，而工程實際中所希望的是高的靜壓頭以克服管路系統(tǒng)的阻力，而不希望有高的動壓頭。因此，要求葉輪出口的動壓頭要在葉輪后的導葉或蝸殼中部分地轉化為靜壓頭。而這種能量轉化總是伴隨著損失，速度越高，轉化損失越大，所以，前向式能量損失比后向式大66流體流經泵與風機時存在那幾種形式的損失？答：流體流經泵與風機時的損失，按其能量損失的形式不同可分為三種：機械損失、容積損失和流動損失。67圓盤摩擦損失屬于哪種形式的損失？它與那些因素有關？答：圓盤摩擦損失雖然具有流動損失的特點，但它只是消耗原動機的輸入功率而不降低葉輪內輸送流體的能頭，故歸為機械損失。 圓盤摩擦損失Pm2 與轉速n 的三

45、次方、葉輪外徑D2 的五次方成正比；降低葉輪蓋板外表面和殼腔內表面的粗糙度可以降低Pm2，從而提高效率；適當選取葉輪和殼體的間隙，可以降低圓盤摩擦損失。68什么是沖擊損失，它是怎樣產生的？答：當流量偏離設計流量時，流體速度的大小和方向要發(fā)生變化，在葉片入口和從葉輪出來進入壓出室時，流動角不等于葉片的安裝角，從而產生的損失叫沖擊損失。當流量偏離設計流量時（不管是大于還是小于設計流量）可將相對速度分解為兩個分速：一個與葉片進口安裝角一致，用表示；一個與該點的圓周切線方向一致，用ws 表示，稱為沖擊速度。由于沖擊速度的存在，使得流體在葉片背面或葉片工作面上形成渦流，導致很大的能量損失。69機械效率、

46、容積效率和流動效率的定義式是什么，三者與總效率的關系如何？答：機械效率等于軸功率克服機械損失后所剩余的功率（即流動功率Ph）與軸功率Psh 之比，。容積效率為考慮容積損失后的功率與未考慮容積損失前的功率之比，。流動效率等于考慮流動損失后的功率（即有效功率）與未考慮流動損失前的功率之比。三者與總效率的關系是：。70泵啟動時，為避免啟動電流過大，離心式泵和軸流式泵的出口閥門狀態(tài)如何？為什么？答：離心式泵與風機的Psh-qV 曲線隨著流量的增加呈上升趨勢，混流式泵與風機的Psh-qV 曲線幾乎不變或者變化很小，而軸流式泵與風機的Psh-qV 曲線隨著流量的增加，急劇下降。一般說，對軸流泵，當關閉閥門

47、（qV =0）時的軸功率是其最佳工況下軸功率的120%140% 左右此，軸流式泵與風機在小流量時容易引起原動機過載。為了減小原動機容量和避免啟動電流過大，軸流式泵與風機應在全開閥門的情況下啟動，而離心式泵與風機則應在關閉閥門的情況下啟動。71對自江河、水庫取水的電廠循環(huán)水泵而言，其H-qV 性能曲線應怎樣比較好；而對于電廠的給水泵、凝結水泵，其H-qV 性能曲線應怎樣比較好，為什么？答：自江河、水庫取水的電廠循環(huán)水泵選擇陡降型曲線，因為這種曲線的特點是，當流量變化很小時能頭變化很大，因而適宜于流量變化不大而能頭變化較大的場合。隨著季節(jié)的變化，江河、水庫的水位漲落差非常大，同時水的清潔度也發(fā)生變

48、化，均會影響到循環(huán)水泵的工作性能（揚程），而我們要求循環(huán)水泵應具有當揚程變化較大時而流量變化較小的特性。對于電廠的給水泵、凝結水泵，其H-qV 性能曲線選擇平坦型這是因為：汽輪發(fā)電機在運行時負荷變化是不可避免的，特別是對調峰機組，負荷變化更大。但是，由于主機安全經濟性的要求，汽包的壓強（或凝汽器內的壓強）變化不能太大，這就要求給水泵、凝結水泵應具有流量變化很大時，揚程變化不大的性能。四、計 算 題1 圖示為一采暖系統(tǒng)圖。由于水溫升高引起水的體積膨脹，為了防止管道及暖氣片脹裂，特在系統(tǒng)頂部設置一膨脹水箱，使水的體積有自由膨脹的余地。若系統(tǒng)內水的總體積m3，加熱前后溫差oC，水的膨脹系數(shù)，求膨脹水箱的最小容積。 解 由得： m3 故膨脹水箱的最小容積為m32 有一矩形底孔閘門，高 m，寬 m，上游水深 m 下游水深m。試用圖解法及解析法求作用于閘門上的水靜壓力及作用點？ 解 kN 作用于閘門中心 圖解 kN3 寬為1m，長為AB的矩形閘門，傾角為，左側水深 m，右側水深 m。試用圖解法求作用于閘