化工原理練習(xí)及答案

第一篇練習(xí)與講評練習(xí)一流體流動一、填充與選擇：1.圓形直管，V一定，設(shè)計(jì)時假設(shè)將d增加一倍，則層流時hf是原有值___倍；高度湍流時λ不變)，hf是原有值的___倍.2.圖標(biāo)管路系統(tǒng)中，流動總阻力損失hf=56J/kg，假設(shè)關(guān)小閥門，則總阻力損昆失hf＇=_______J/kg，兩槽液面垂直距離H=______m.3.圖標(biāo)管路系統(tǒng)中，dab=dcd，lab=lcd，u≠0，比擬ua___uc，(pa-pb)____(pc-pd).4.如圖標(biāo)管路，管長l，流量V，今因修管，用假設(shè)干根直徑為0.5d，管長等同于l的管子并聯(lián)代替原管，保證輸水量V不變，設(shè)λ為常數(shù)，ε/d一樣，局部阻力忽略，則并聯(lián)管數(shù)至少____根。5.如圖通水管路，當(dāng)流量為V時，測得(p1-p2)=5mH2O，假設(shè)流量為2V時，則(p1-p2)=___mH2O(設(shè)為阻力平方區(qū))。6.圓形直管Di=100mm，一般情況下輸水能力為()A.3m3/hB.30m3/hC.200m37.*孔板流量計(jì)，當(dāng)水量為V時，U壓差計(jì)R=600mm(ρi=3000kg/m3)，假設(shè)改用ρi=6000kg/m3的指示液，水流量不變，則此時讀數(shù)R為()A.150mmB.120mmC.300mmD.240mm8.倒U形壓差計(jì)，指示劑為空氣，現(xiàn)改為油后(流向不變)，則R()A.增大B.變小C.不變D.不變，但倒U形管中左側(cè)高于右側(cè)二、計(jì)算：1.如圖標(biāo)三只容器A、B、C均裝有水(液面恒定)，：z1=1m，z2=2m，U形水銀壓差計(jì)讀數(shù)R=0.2m，H=0.1m。試求(1)容器A上方壓力表讀數(shù)p1為多少M(fèi)Pa(2)假設(shè)p1(表壓)加倍，則(R+H)為多少2．A槽截面積Aa=80m2，水深10m，B槽截面積Ab=20m2，水深1m，二槽用截面積A0=0.01m2的圓直管聯(lián)機(jī)，中有一閥，其阻力系數(shù)ξ1=6.5(常數(shù))；直管阻力可忽略。求開閥后A槽液面下降3.*敞口高位槽輸送管路(見圖)，在管路OC段的水平位置裝有一孔板流量計(jì)，孔徑d0=25mm，流量系數(shù)C0=0.62，管長LOC=45m，LCB=15m，LCA=15m(包括所有阻力的當(dāng)量長度)，管徑dOC=50mm，dCB=40mm，dCA=40mm，當(dāng)閥A全關(guān)，B閥翻開時，壓力表PB=0.24at，試計(jì)算：1).孔板兩側(cè)的壓差為多少mmHg2).假設(shè)維持閥B的開度不變，逐漸翻開閥A，直到CB、CA兩管中流速相等，此時壓力表的讀數(shù)分別為多少at(流體密度ρ=1000kg/m3，λ均取0.03)。練習(xí)一流體流動解答與講評一、填充與選擇：1.(1)層流：Hf=λ×l/d×u2/2g∝Re-1d-1u-2∝u-1d-1d-1u-2∝d-2u-1∝d-4hf′/hf=(d/d′)4=2-4=1/16(2)湍流：Hf=λ×l/d×u2/2g∝d-1u-2∝d-1d-4∝d-5h′f/hf=(d/d′)5=2-5=1/322.Hf=H.因H不變，故Hf不變=56J/kg3.ab和cd段管尺寸一樣，流速一樣Δpfab=Δpcd在a.b間應(yīng)用B.e.q.得：pa-pb=Δpfcd-ρgZ在c.d間應(yīng)用B.e.q.得：pc-pd=Δpfcd故pc-pd＞pa-pb4.解題思路同第一題充分湍流情況HHf=λ×l/d×u2/2gH=Hf=λ×(l1/d1)×u12/2g=λ×(l2/d2)×u22/2gu22=u12d1/d2，u2=2-0.5u1---------------------------------------------------------〔1〕由連續(xù)性方程πnd22u2/4=πd12u1/4，u2n=4u1------------------------------------------------------(2)〔1〕(2)聯(lián)解得：n=5.66，取整為6根。5.ΔP=P2-P1，We=0，Δu2=0.P-P=Δpf+ρg(Z1-Z2)※假設(shè)流動方向相反，則P1-P2=2-3=-1m.ΔP/ρg+Δu2/2g+ΔZ=He-Hf，ΔP=P2-P1，ΔZ=Z2-Z1，He=0，Δu2=0.故〔P1-P2〕/ρg=Hf+〔Z2-Z1〕=Hf+6/2=5m，Hf=2m.Hf∝u2，Hf′=2×4=8m.故〔P1-P2〕/ρg=8+3=11m.6.V=πd2u/4=0.785×0.01×1×3600=28.26.故〔B〕答案較合理.7.u=c0A0[2(ρ0-ρ)gR/ρ]0.5=c0A0(2ΔP/ρ)0.5，流量一定，則ΔP一定。

ΔP=(ρ0-ρ)gR=(ρ0′-ρ)gR′，R′=(ρ0-ρ)R/(ρ0′-ρ)=240mm.故8．ΔP不變。ΔP=(ρ0-ρa(bǔ)ir)gR=(ρ0-ρoil)gR′，R′=(ρ0-ρa(bǔ)ir)R/(ρ0-ρoil)＞1，R′＞R，故A正確。二、計(jì)算題1解析：根本思路是沉著器C外表逆推得P1，因容器C接觸大氣，PC壓力。1)沿C液面作水平面與A容器相交于A1處，則求解相當(dāng)于復(fù)式壓差計(jì)。PA′=(ρ0-ρ)g(H+R)=12600×9.81×0.3=37080Pa，P1=PA′-ρg(Z2-Z1)=0.027272(MPa)2)又P1=(ρ0-ρ)g(H+R)-ρg(Z2-Z1)，故H+R=[2P1+ρg(Z2-Z1)]/(ρ0-ρ)g=0.521(m)2、這是非穩(wěn)態(tài)流動體系問題，首先選擇*一時刻處〔瞬間〕建立關(guān)系，其后用物衡建立微分式，確定邊界條件求解。假設(shè)*一時刻，A槽液面為Z1則〔10-Z1〕×80=〔Z2-1〕×20，Z2=41-4Z1此時在A槽面與B槽面間用Beq.Δu=0，Z1-Z2=hf，5Z1-41=6.5u0/〔2×9.81〕=0.3313u0=1.7347(5z-41)1/2--------------------------------------------------------------〔1〕在從變化到時間可看成不變，則A0dτ=(-dZ1)A1，0.01dτ=-80dZ1，即dτ=-8000∫dZ/u0---------------------------------------------------------------(2)(1)代入(2)結(jié)合邊界條件，τ=0，Z1=10；τ=τ，Z=9.3、解此題屬分支管路計(jì)算題型(1)當(dāng)閥A全關(guān)時，是簡單管路在1-1′與B處截面間應(yīng)用u1=0；Z1=15m；p1=0；uB=；Z2=3m；p2=0.24at=2.354×104Pa∑hf0-B=∑hf0-C+∑hf0-CBuC=(dB/dC)2uB=0.64uB∑hf0-B=11.1546uB2應(yīng)用B.e.q9.81(15-3)-2.354×104/ρ-uB2/2=∑hf0-B=11.1546uB2uB2=8.08uB=2.8427(m/s)V=πdB2&*0；uB/4=3.57×103(m3/s)(2)從B表至出口D處的總阻力系數(shù)由1〕情況下B、D間的求得當(dāng)閥A開時，在1-1′與D-D′應(yīng)用g(ZC-ZB)=∑hf0-D=∑hf0-C+∑hfC-B+∑hfB-D∑hfC-B=5.625uB2∑hfB-D=5.827uB2/2=2.919uB2而dC2uC=2dB2uBuC2=1.28uB2∑hf0-C=0.03×(45/0.05)×0.5×(1.28uB)2=22.1184uB2117.2=(22.1184+5.625+2.919)uB2uB2=3.8392(m2/s2)uB=1.96(m/s)uC=2.217(m/s)在1-1與A-A’間應(yīng)用gZc=∑hfo-c+∑hfc-A+uA2/2+pA/p∑hf0-c=22.1184uB2=84.917m2/s∑hfc-A=0.03×15/0.04×3.8392/2=21.5955m2/s9.81×15=84.917+21.5955+3.8392/2+pA/ppA=3.8718×104pa=0.3947at(表)練習(xí)二流體流動一、填空題

1．連續(xù)介質(zhì)假定是指_____________________________________________________

穩(wěn)定流動條件下，連續(xù)性方程的物理意義是_________________________________。

2．圓管湍流和層流的差異是：流型層流湍流本質(zhì)區(qū)別Re圍u/uma*(滿足1／7次方律)λ與Re關(guān)系高度湍流一般湍流λ與ε／d關(guān)系３．圓形直管，體積流量Ｖ一定，設(shè)計(jì)時假設(shè)將管徑增大一倍，則層流時摩擦阻力損失Wf是原值的_____倍；高度湍流時，Wf是原值的_____倍。４．流體在直管流動造成阻力損失的根本原因是___________________________.

５．*孔板流量計(jì)用水測得孔流系數(shù)C0=0.64，現(xiàn)用于測ρ＝900kg/m3、μ=0.8сP的液體，問此時C0_____0.64?！玻荆剑迹健常叮?如下圖管路，將支管Ａ的閥門開大，則管以下參數(shù)有何變化？

VA_____，VB_____，VC_____，P______，WfA_____，WfB_____，WfC______。7．在如下圖的管路系統(tǒng)中，流體的總阻力損失Ｗf＝56J/kg。假設(shè)關(guān)小閥門，則總阻力損失Ｗf=_____J/kg，兩槽液面垂直距離Ｈ＝_______m。８．一敞口容器，底部有一出口〔如下圖〕，容器水面恒定，管水流動速度頭為0.５m水柱，直管阻力可忽略?！玻薄乘扇萜髁魅牍埽瑒t２點(diǎn)的表壓p２＝______m水柱?！玻病乘晒芰魅肴萜?，則２點(diǎn)的表壓p２＝９．如下圖的供水管線，管長L，流量Ｖ。今因檢修管子，用假設(shè)干根直徑為0.5d，管長亦為L的管子并聯(lián)代替原管，保證輸水量不小于Ｖ。設(shè)所有管子的λ都一樣且為常數(shù)，局部阻力均可忽略，則并聯(lián)管子數(shù)量至少________根。

10．如下圖的通水管路，當(dāng)流量為Ｖ時，測得〔p1-p2〕=5mH2O，假設(shè)流量為２Ｖ時，則〔p1-p2〕=_____mH2O?！苍O(shè)流體流動處于阻力平方區(qū)〕二、選擇題1．如下圖，倒Ｕ型壓差計(jì)，指示劑為空氣，現(xiàn)將指示劑改為油后〔流向不變〕，則Ｒ_____。Ａ.增大；B.變小；C.不變；D.Ｒ不變，但倒Ｕ型差計(jì)中左側(cè)液體高于右側(cè)。２．*孔板流量計(jì)，當(dāng)水流量為Ｖ時，Ｕ型壓差計(jì)讀數(shù)Ｒ＝600mm(指示液密度

ρ0＝3000kg/m3)，假設(shè)改用密度為ρ0＝6000kg/m3的指示液，水流量不變，則此時讀數(shù)Ｒ為_____。Ａ.150mmB.120mmC.300mmD.240mm

3．因次〔量綱〕分析法的目的在于_______。

A.得到各變量間確實(shí)切定量關(guān)系；

B.用無因次數(shù)群代替變量，使實(shí)驗(yàn)與關(guān)聯(lián)工作簡化；

C.得到各因次數(shù)群確實(shí)切定量關(guān)系；

D.用無因次數(shù)群代替變量，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更可靠。三、計(jì)算題

1．如下圖，三只容器Ａ、Ｂ、Ｃ均裝有水，水面恒定，z1=１mz2=２m，Ｕ型水銀壓差計(jì)讀數(shù)R=0.2m、H=0.1m〔1〕容器Ａ的上方壓力表讀數(shù)p1，kPa；〔2〕假設(shè)p1加倍，則〔Ｒ+Ｈ〕值為多少？2．*輸送管路如下圖，液體的密度ρ＝900kg/m3、粘度μ=30сP，除ＡＢ段以外，管路總長L＝50m〔包括全部局部阻力損失的當(dāng)量長度在〕，管徑d＝53m。復(fù)式Ｕ型壓差計(jì)指示劑為水銀，兩指示劑中間流體與管流體一樣，壓差計(jì)讀數(shù)Ｒ1＝7cm，Ｒ２＝14cm試求：假設(shè)兩槽液面垂直距離為4m，則管流速為多少？當(dāng)閥關(guān)閉時，試定性判斷讀數(shù)Ｒ1、Ｒ２有何變化？3．*輸送管路〔見以下圖〕，在總管段OC上裝一孔板流量計(jì)，該流量計(jì)孔徑d0=25mm，流量系數(shù)C０＝0.62。OC段、CB段、CA段管長和管徑分別為Loc＝45m、doc=50mm，LCB=LCA=15m、dCB=dca=40mm；當(dāng)閥a全關(guān)、閥b翻開時，壓力表pB的讀數(shù)為23.5kpa。流體密度ρ＝1000kg/m3，λ均取為0.03。試計(jì)算：〔1〕孔板兩側(cè)的壓差△p為多少mmHg？〔2〕假設(shè)維持閥b的開度不變，逐漸翻開閥a，直到CA、CB兩管中流速相等，此時孔板兩側(cè)壓差△p為560mmHg，問壓力表讀數(shù)pA、pB分別為多少kPa？4．如下圖，一高位水槽下面接有三根水管子１、２、３，開場時壓力表讀數(shù)為Ｐ，三個支管的流量分別為Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３，且Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３?，F(xiàn)關(guān)閉水管２中閥門，使Ｖ2＝０，這時壓力表讀數(shù)為P′、水管１、３的流量變?yōu)閂1'、V3'。假設(shè)所有水管中流動均處于完全湍流區(qū)，并且水在同一高度流入大氣。試分析比擬：〔1〕Ｐ與P'的大??；〔2〕〔Ｖ1－V1'〕與〔Ｖ3－V3'〕的大小。練習(xí)二流體流動解答與講評一、填空題

1．液體由無數(shù)流體微團(tuán)組成，流體微團(tuán)彼此緊緊挨著，之間沒有空隙。流動系統(tǒng)無質(zhì)量積累。

2.流型層流湍流本質(zhì)區(qū)別無脈動有脈動Re圍 Re<2000或2300 Re>4000u/uma* 1／2 0.817λ與Re關(guān)系 λ＝64／Re高度湍流 λ與Re無關(guān)一般湍流λ隨Re增大而減小λ與ε／d關(guān)系無關(guān) λ隨ε／d增大而增大3．1/16，1/32對原直管：u1＝V／〔πd2／4〕=4V／〔πd2〕wf1=λ1(l/d)·(u12/2)=λ1(8ιV2/4π2d5)

改變后：u2＝4V／[π〔2d〕2]=V／(πd2)

wf2=λ2(l/2d)·(u22/2)=λ2(lV2/4π2d5)

層流時，λ＝64／Re=64μ/ρdu=變前(64μ／ρ)·(πd/4V)；

變后(64μ／ρ)·(πd/2V)

高度湍流時，λ與Re無關(guān)，λ1≈λ2

∴層流時wf1／wf2＝[λ2(lV2/4π2d5)]／[λ1(8lV2/π2d5)]＝1／16；

高度湍流時wf1／wf2＝1／324．流體有粘性

5．＝

6．VA↑，VB↓，VC↓，V總↑，p↓，wfa↓，wfb↓，wfc↓

A閥開大→ζA↓→V↑，VA↑→PD，P↓→VB↓，VC↓→WfB↓，WfC↓→WfA↓

7.56，5.7在兩槽液面間進(jìn)展物料衡算，由B－eq得gH=Wf

∴Wf大小與閥門開度無關(guān)，始終為56J/kg即H=Wf/g=5.7m８.〔1〕0.75(2)1.5

(1)水由容器流入管，在容器液面與2點(diǎn)間列B－eq得H=ΣHf+u22/2g+p2/ρg，

其中ΣHf＝ζu22/2g＝1／2〔u22/2g〕∴p2/ρg＝0.75mH2O

(2)水由管流入容器，在容器液面與2點(diǎn)間衡算，由B－eq得，u2ˊ2/2g+p2/ρg=H+ΣHf

其中ΣHf＝ζ〔u2ˊ2/2g〕=u2ˊ2/2g∴p2/ρg=(1.5+0)mH2O=1.5H2O

注：題目只忽略了直管阻力，局部阻力應(yīng)予以考慮。９．6

替代前，在兩容器液面間衡算，Et1=Et2+Wf1-2

即gH＝λ(ι/d)(u2/2)，u=V/(πd2/4)=4V/(πd2)

即H＝λ(ι/d)(8V2/gπ2d4)①

替代后，設(shè)有n根管，則u＝〔V／n〕/[π/4(d/2)2]=16V/(nπd2)

gH=λι/(d/2)·(μ2/2)=λ·ι/d(162V2/(n2π2d4)②

聯(lián)①、②解出n=4*20.5=5.656≈6即管數(shù)n取6根

10．11流速u＝V／A＝4V／πd2Et1=Et2+Wf12〔Et表示機(jī)械能〕

P1/ρg＝p2/ρg＋h+λ·(ι/d)u2/2g

即〔P1－P2〕／ρg=h+λ·〔ι/d〕〔8V2/π2d4g〕=5

流量變?yōu)?V，u′=2V/A=8V/πd2=2uEt1=Et2+Wf12

P1′/ρg＝p2′/ρg＋h+λ′·(ι/d)〔u2/2g〕即〔P1′－P2′〕／ρg=h+λ′·(ι/d)〔32V2/πd2g〕由于λ＝λ′，h=1/2×6m=3m∴〔P1′－P2′〕／ρg=3+4×(5-3)mH2O二、選擇題

1．A改變前，在壓差計(jì)兩埠間衡算Et2=Et1+Wf12

即P2/ρg＝p1/ρg＋Hf12

又∵〔P1－P2〕／ρg＝R·〔ρ－ρ0′〕／ρ＝Hf21

改變后〔P1′－P2′〕／ρg＝R′·〔ρ－ρ0′〕／ρ＝Hf21

∴R·〔ρ－ρ0〕＝R′·〔ρ－ρ0′〕

∵ρ0＜ρ0′∴R＜Rˊ

即R將變大2．D

3．B三、計(jì)算題：

1．.(1)27.26kPa(2)0.52m(1)PA＝P1＋ρgh1+ρgR=PA′=P2+ρgZ1+ρgh1+ρ0gR

PB＝P2＋ρgh2=PB′=Pa+ρg(h2-Z2-H)+ρ0gh

由上面兩式化簡，得

P1＝Pa＋(ρ0-ρ)g(R+H)+ρg(Z1-Z2)

∴〔P1－Pa〕／ρg＝〔Z1－Z2〕＋〔R＋H〕〔ρ0－ρ〕／ρ＝2.78mH2O

∴P1－Pa=2.727×104Pa=27.27kPa

(2)P1加倍，即54.54kPa，假定水面仍維持恒定，即Z1、Z2不變則，P1′＝Pa+(ρ0-ρ)g(R+H)′+ρg(Z1-Z2)

又P1′-Pa=2〔P1－Pa〕=2〔R＋H〕g〔ρ0－ρ〕/ρ+2ρg(Z1-Z2)

解出，(R+H)′＝0.52m2．(1)0.54m/s(2)R1↑，R2↑〔1〕〔PA－PB〕／ρg＝R1＋R2＝HfAB在兩槽液面間進(jìn)展物料衡算

ΔH＝∑Hf0-1=HfAB+Hfr

＝R1＋R2＋λ·ι/d〔u2/2g〕＝4R1＋R2

＝〔R1＋R2〕′ρ0／ρ＝13.6×(0.07+0.14)=2.856m

∴λ·ι/d〔u2/2g〕＝1.144-----------------------------------------------------------〔*〕用試差法計(jì)算，設(shè)λ＝0.027，代入資料得出u＝0.94m/s

校核，Re=ρdu/μ=1429.56<2000得λ＝0.043

設(shè)u=0.5m/s，得λ＝0.095，Re=ρ0ιu/μ=795<2000λ=64/Re=0.805

由試差結(jié)果Re<2000/3/20，λ=64/Re代入〔*〕式得n=0.95m/s

(2)關(guān)小K，ζ升高，HfAB升高，R1升高，R2升高3．(1)517.2mmHg(2)pA=85.30kPa，pB=55.61kPa〔1〕忽略流量計(jì)阻力損失，對OB段列衡算方程

Et0=EtB+WfOCB，15＋0＝3＋〔2.35×104〕/(1000×9.81)+0.03×(45/0.05)×(u0C2/2×9.81)+0.03×(15/0.04)×(μCB2/2×9.81)+(uCB2/2×9.81)

u0C=(d0/doc)2u0=1/4u0

u0B=(d0/dcB)2u0=25/64u0

解出u0=7.286m/s，ΔP=(ρ/2)(u0/C0)2=517.9mmHg

(2)開閥a至uCA=uCB；因dCA=dCB，Voc=VCB+VCA

∴uCO=〔dCA／dOC〕2〔uCA＋uCB〕＝2uCA〔dCA／dOC〕2＝1.28μCA

由uO＝C0(2ΔP/u)0.5＝7.576m/s

uCO=u0/4=1.894m/s，uCA=uCB=1.480m/s

重立O－B衡算式，Et0=EtA+WfOCB，

15＝3＋uCB2／2g+pB/ρg+0.03×(45/0.05)×uOC2／2g+0.03×(15/0.04)×(uCB2／2g)

解出：PB＝55.87kPa

Et0=EtA+WfOCA，3+pB/ρg+uCB2／2g+0.03×(15/0.04)×uCB2／2g=pA/ρg+uCA2／2g+0.03×(15/0.04)×uCA2／2g

∴pA=85.30kPa

注：在解題過程中，忽略了孔板流量計(jì)的阻力損失。4．(1)P′>P(2)(V1′-V1)>(V3′-V3)關(guān)閉K2→V2↓，V↓→P↑→V1↑，V3↑∴P＜P′

全開時，V1＜V2＜V3→hf1>hf2>hf3

EtA=Et1′+Wf1=Et2′+Wf2=Et3′+Wf3=B1V12=B2V22=B3V32

EtA′=B1V1′2=B3V3′2

∴V1′/V1=(EtA′/EtA)0.5→(V1′－V1)/V1=(EtA′/EtA)0.5-1

V3′/V3=(EtA′/EtA)0.5→(V3′－V3)/V3=(EtA′/EtA)0.5-1

∴〔V1′－V1〕／〔V3′－V3〕＝V1／V3<1

∴〔V1－V1′〕＞〔V3－V3′〕小結(jié)：結(jié)果顯示，阻力系數(shù)小的管速度比更大.練習(xí)三流體輸送設(shè)備1.用泵將20℃水由貯槽打到*一處，泵前后各裝有真空表和壓力表.泵的吸入管路總阻力和速度頭之和為2mH2O柱，允許吸上真空度為5m，大氣壓強(qiáng)為1atm，水在50℃的飽和蒸壓為0.1528kfg/cm2，液面與吸入口距離為2m，試問：(1).真空表的讀數(shù)為多少mmHg(汞的密度為13600kg/m3).(2).假設(shè)水溫由20℃變?yōu)?0℃2.用離心泵將水送到一敞口高位槽，兩液面距離為15m，當(dāng)轉(zhuǎn)速為2900轉(zhuǎn)/分時，離心泵的特性方程為：He=45-1.3×10-6V2(式中V以m3/s計(jì)算)，管流量為V=0.003m3(1).將泵的轉(zhuǎn)調(diào)為2800轉(zhuǎn)/分，而管路情況不變則管流量為多少(設(shè)滿足速度形三角相似)。(2).假設(shè)利用關(guān)小閥門的方法，使管量調(diào)至與(1)量一樣，而泵的轉(zhuǎn)速仍維持2900轉(zhuǎn)/分，則比(1)多消耗多少能量J/h假設(shè)流體密度為1000kg/m3，理論上每小時省多少度電(1度電=1千瓦時)。3.實(shí)驗(yàn)室有一循環(huán)管路(如圖)，管路安裝一臺離心泵，在操作圍，該離心泵的曲線方程為：He=23.1-1.433×10-5V2(H：m，V：m3/s)，泵壓出管路長120m，吸入管路長20m，(以上管長均包括全部局阻力的當(dāng)量長度)，管徑均為50mm，管路摩擦系數(shù)λ=0.03，水的飽和蒸氣壓為0.24m水柱，試求：(1)管水的流量。(2)泵入口處壓強(qiáng)表讀數(shù)mmHg。(3)假設(shè)該泵的允許汽蝕余量?h=3m，則此泵在上述條件下能否正常工作。4.實(shí)驗(yàn)室需要用離心泵將地面水池(敞口)中的水送至一敞口高位槽.高位槽中原液面距水池液面距離為5m，地面水池較大，液面可視為恒定，工作條件下，泵的特性方程為：20-222V2(式中V以m3/min表示).整個管路長度為50m(包括全部阻力的當(dāng)量長度).管徑均為50mm，管路摩擦系數(shù)為0.03.試計(jì)算使高位槽中液面升高1m要多長時間(設(shè)高位槽為直徑1m的圓桶)。練習(xí)三流體輸送設(shè)備解答與講評1.解：(1)t=20℃，ΣHf0-1=2mH2O，Hs=5m，Pa=1atm，50℃時pυ=0.1528kgf/cm2，Z1=1m，在貯水池液面與入口真空表管截面處應(yīng)用B.e.q：Z1=(po-p1)/ρg-ΣHf0-1-u2/2g即p2/ρg=(po-p1)/ρg=Z1+u2/2g+ΣHf0-1=2+2=4.0mH2O=3940mmHg.(2)假設(shè)20℃變成50℃時，允許安裝高度Hg=Hs-u02/2g-ΣHf0-1，Hs=Hs-(0.1528×104×9.81/1000×9.81-0.24)=5-1.26=3.74，Hg=3.74-2=1.74＜2m.∴當(dāng)溫度升至50℃時，因?qū)嶋H安裝高度小于允許安裝高度Hg，則離心泵發(fā)生氣，故應(yīng)該降低泵入口段的安裝高度或減少等措施調(diào)節(jié)。2.解：泵特性曲線方程H=45-1.3×10-6V2----------------------------------------①管路特性曲線方程H=15+KV2-------------------------------------------------②將V=0.003代入①式得H=33.3m，將此時的V，H代入②式得K=2.033×10-6，∴管路特性曲線方程為H=15+2.033×10-6V2--------------------------------③∵H/H=(n/n)2，V/V=n/n，H=(n/n)2H=(29/28)2H，V=29/28V，故轉(zhuǎn)速改變后泵特性曲線方程變?yōu)?29/28)2H=45-1.3×10629/28V2H=41.95-1.3×10-6V2---------------------------------------------------------------④③④聯(lián)解得H=31.44m，V=2.843×10-3m3/s=假設(shè)用關(guān)小閥門的方法調(diào)節(jié)，則泵特性曲線不變?nèi)詾棰偈?，此時代入V=0.002843得H=34.49mΔH=H-H=34.49-31.44=3.05m節(jié)約功=ρgVΔH=1000×9.81×0.002843×3600×3.05=305.9=3.06×105J/hr，相當(dāng)于3.06×105/(1000×3600)=0.085〔度電〕。 3.解：(1)泵特性曲線He=23.1-1.433×105V2----------------------------------------------①管路特性曲線H=0+[λΣ(l+le)/d]u2/2g=[λΣ(l+le)/d]8V2/(gπ2d4)=(8λ/π2)Σ(l+le)V2/d5=[8×0.03/3.142×(120+20)/(9.81×0.055)]V2=1.1116×106V2---------------------------②①②聯(lián)解得V=4.2904×10-3m3/s=15.446m3/h，(2).u=V/(0.25πd2)=4×4.2904×10-3/(3.14×0.052(po-p1)/ρg=Z1+u2/2g+Hf0-1=3+2.1862/(2×9.81)+0.03×20/0.05×2.1862/(2×9.81)=3+0.24+2.92=6.16m.(3).Δh=p1min/ρg+u2/2g-pυ/ρg，Hg=(po-pυ)/ρg-ΣHf0-1-Δh=(10.00-0.024)-2.92-3=3.84＜Z1，∴泵能正常工作。4.泵特性曲線H=20-222V2---------------------------------------------------------------------①瞬間高位槽液位元上升Zm，V=V/60，此瞬間管路特性曲線H=5+Z+(8λ/π2)Σ(l+le)V2/d5g=5+Z+8×0.03/3.142×50/(0.055×9.81)×(V/60)2=5+Z+3.97×105VH=5+Z+110.3V2(V：m3/min，H：m)---------------------------------------------------②①②聯(lián)解得20-222V2=5+Z+110.3，15-Z=332.3V2，V=0.05486(15-Z)0.5-------③在dτ瞬間Vdτ=dZ×0.25πD2，即Vdτ=0.785dZ-------------------------------------④③代入④得dZ/(15-Z)0.5=0.07315dτ，邊界條件τ=0，Z=0，τ=τ，Z=1，積分得τ=2(150.5-140.5)/0.07315=5.59min.練習(xí)四液體輸送機(jī)械一、填空題１．屬于正位移泵型式的，除往復(fù)泵外，還有_________、_________等型式。２．產(chǎn)生離心泵氣縛現(xiàn)象的原因是__________________________________________。防止產(chǎn)生氣縛的方法有____________________________________________________。３．造成離心泵汽蝕的原因是_____________________________________________。增大離心泵允許安裝高度的措施有__________________、_______________等。４．往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)方法有___________________、____________________和

_____________________、____________________

５．啟動離心泵前，應(yīng)先______________________和__________________________。啟動往復(fù)泵前，必須檢查___________________是否翻開。６．對*一離心泵，假設(shè)輸送的流體密度增大1.2倍，則在一樣流量下，揚(yáng)程增大倍數(shù)為倍，功率增大倍數(shù)為__________倍。７．如下圖，兩管道系統(tǒng)阻力狀況根本一樣，λ均為常數(shù)，為使V２＝V１，則泵的揚(yáng)程He=_____。８．離心通風(fēng)機(jī)輸送ρ＝1.2kg/m3空氣時，假設(shè)流量為6000m3/h，則全風(fēng)壓為240mmH2O.現(xiàn)該通風(fēng)機(jī)改送＝1.4kg/m3的氣體，則在流量的6000m3/h時，全風(fēng)壓為_______mmH2９．如下圖，泵打水時，壓力表讀數(shù)為P、流量為Ｖ。假設(shè)保持Ｖ不變，現(xiàn)泵改送密度比水大而粘度與水根本一樣的流體，則以下參數(shù)如何變化？壓力p____，揚(yáng)程He____，軸功率Ｎ____。

10．兩敞口容器間用離心泵輸水，轉(zhuǎn)速為n1時，泵的流量V1＝100ι/s揚(yáng)程H1＝16m；轉(zhuǎn)速為n2時，泵的流量V2＝120ι/s，揚(yáng)程H2＝20m。則兩容器液面的垂直距離＝_______m。11．如下圖輸送系統(tǒng)，P１、P２恒定。當(dāng)泵輸送密度為ρ的流體時，流量為Ｖ?，F(xiàn)改送密度為ρ′的流體，且ρ′＞ρ，此時流量為V′。試問：〔1〕要使V′＜Ｖ，則P２必須______P１；〔2〕要使V′＝V，則P２必須______P１。12．*臺操作中的離心泵，其特性曲線方程為Ｈ＝40-2.5Ｖ２(V-m３/min)。當(dāng)轉(zhuǎn)速為n時，流量Ｖ＝2m３/min。管路特性方程可用下式表示：He=BV２。當(dāng)轉(zhuǎn)速減慢為n′＝0.9n時，其工作點(diǎn)所對應(yīng)的壓頭H′=______m，流量V′＝______m３/min。二、選擇題：

1．圖標(biāo)為離心泵性能測定裝置。假設(shè)水槽液面上升，則______

Ａ.V增加，H減小；C.V和H都不變，p１和p２〔均為絕壓〕增加；Ｂ.V減小，H增加；D.V和H都不變，p１和p２〔均為絕壓〕減小。2．如下圖，常壓下，盛100℃水的槽面距泵入口垂直距離z為__________。泵允許吸上真空度[Hs]＝５m，吸入管線阻力損失２mH２A.>7mB.7mC.3mD.只需z＞０即可3．離心泵銘牌上標(biāo)明的揚(yáng)程是指。Ａ.功率最大時的揚(yáng)程Ｂ.最大流量時的揚(yáng)程Ｃ.泵的最大揚(yáng)程Ｄ.效率最高時的揚(yáng)程

4．單臺泵的特性曲線方程Ｈ＝20-2V２，管路特性曲線方程為he=10+8V２(以上兩式中Ｖ的單位均為m３/min)。現(xiàn)將兩臺泵組合起來操作，使流量到達(dá)1.58m３/min，以下結(jié)論中的____________是正確的。Ａ.串聯(lián)Ｂ.并聯(lián)Ｃ.串、并聯(lián)均可Ｄ.無法滿足要求三、計(jì)算題

1．在圖標(biāo)的循環(huán)管路中，Ｌ１=Ｌ２=20m，L３=30m，〔均包括局部阻力當(dāng)量長度在〕，管徑d=30mm，λ=0.03，流量V＝1.413×10－３m３/s，密度ρ=900kg/m３，冷卻器液面高出泵吸入口2m，試求：〔1〕泵的揚(yáng)程H；〔2〕為保證泵的吸入口不出現(xiàn)負(fù)壓，冷卻器液面上方壓力p０至少為多少kPa2．如下圖，兩塔表壓都為零，d均為40mm，λ=0.02，吸入管長L１=10m，壓出支管２長L２=70m〔均包括局部阻力〕，泵的特性曲線方程H=22-7.2×10５V２，式中H，m；V，m３/s。泵出口至O點(diǎn)的管長可忽略。試求：〔1〕B閥全關(guān)時泵的流量；〔2〕B閥全開時泵的流量。此時支管３長L３=70m〔包括局部阻力當(dāng)量長度在〕。

3．欲用離心泵將池中水送至10m高處水塔〔見圖〕，輸送量V＝0.21m3/min，管路總長L＝50m〔包括局部阻力的當(dāng)量長度〕管徑均為40mm，λ＝0.02。試問：〔1〕假設(shè)選用的離心泵的特性曲線方程為H＝40-222V2，式中V－m3/min。該泵是否適用？〔2〕此泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，管路實(shí)際流量為多少m3/min

〔3〕為了使流量滿足設(shè)計(jì)要求，需用出口閥進(jìn)展流量調(diào)節(jié)。則消耗在該閥門上的阻力損失增加了多少Ｊ4．如下圖，用離心泵將敞口水池中的水送到反響塔，塔頂壓力為1.17×10５Ｐa，出水管口高出水池液面4m。管路調(diào)節(jié)閥全開時，管路總阻力損失為2mH２O柱，輸水量為30m3/h，該泵的特性方程為H＝20-0.0023V２，式中H，m；V，m3/h?！?〕試寫出閥全開時的管路特性方程，要求以he=f(V)函數(shù)式表示，he－m；V－m3/h?！?〕假設(shè)將這種泵兩臺并聯(lián)用于該管路，當(dāng)管路調(diào)節(jié)閥全開時，輸水量為多少m3/h練習(xí)四流體輸送機(jī)械解答與講評一、填空題：1．計(jì)量泵、齒輪泵、螺桿泵

2．在葉輪入口處由離心力所產(chǎn)生的真空度不夠大，缺乏以吸上液體。泵灌液

3．葉輪入口處的壓力等于液體的飽和蒸汽壓，使液體發(fā)生局部汽化減小吸入管路的阻力增大供液池上方壓力

4．旁路調(diào)節(jié)、改變活塞沖程、活塞往復(fù)次數(shù)

5．泵灌液關(guān)閉出口閥出口閥

6．１，1.2

7．2H

8．280

9．p↑，He不變，N↑

10．6.91泵的特征曲線H＝A＋BV2∴H2－H1＝B〔V22－V12〕即H＝A＋V2〔H2－H1〕／〔V22－V12〕將V＝V1，H＝H1代入

H1＝A＋V12〔H2－H1〕／〔V22－V12〕∵A＝Z＋ΔP=Z

∴A＝H1－V12〔H2－H1〕／〔V22－V12〕＝16－1002〔20－16〕/〔1202－1002〕即Z＝6.909m11．(1)<(2)=泵的特性曲線H＝a-bQ2；管的特性曲線L＝A＋BQ2，其中A＝ΔZ＋ΔP／ρg，ΔP=P2－P1

流體密度改變，對泵的H－Q曲線沒有影響，但卻有可能使管的特性方程中的A改變。〔1〕假設(shè)P2－P1＞0，則ρ↑→A↓→管線向下平移；〔2〕假設(shè)P2－P1＜0，則ρ↑→A↑→管線向上平移；〔3〕假設(shè)P2－P1＝0，則ρ↑對A沒有影響，即A與ρ大小無關(guān)；〔1〕P2－P1＞0，則ρ↑；〔2〕P2－P1＜0，則ρ↑；〔3〕P2－P1＝0，則ρ↑∴ρ′＞ρ，V′＜V時P2＜P1；ρ′＞ρ，V′＝V時P2＝P1；注：影響管路特性曲線改變的因素有〔1〕閥門開度改變；〔2〕供需液處勢能改變；〔3〕流體密度改變；〔4〕流體粘度改變影響泵特性曲線改變的因素有：〔1〕流體粘度改變；〔2〕葉輪直徑，轉(zhuǎn)速改變；〔3〕泵的串、并聯(lián)。12．24.3，1.8葉輪轉(zhuǎn)速改變，影響泵的特性曲線，但不改變管路的特性曲線。由比例定律，V′／V＝n′/nH′／H＝(n′/n)2即V＝(n′/n)2V′，H＝H′(n/n′)2∴H′(n/n′)2＝40－2.5×[(n/n′)V′]即H′＝40(n′/n)2－2.5×V′2＝32.4-2.5V′2聯(lián)立管路曲線H′＝BV′2將V＝2代入H＝40－2.5V′2，及H=BV2解出B=7.5∴V′＝1.8m3/min，H′=注：不能將V′／V＝n′／n直接代入資料計(jì)算出V′，因?yàn)閂′／V＝n′／n成立的前提是泵的工作效率不改變。即在不同工作效率的條件下，V′／V＝n′／n不單獨(dú)成立。二、選擇題

1．C進(jìn)展衡算，由B-eq得，L＝A＋BQ2，其中A＝ΔZ＋ΔP／ρg=0即L＝BQ2。水位上升，不影響管路特性曲線和泵的特性曲線，故工作點(diǎn)不變，而L、Q都不改變，∴V、H不改變。在水槽液面與泵入口處進(jìn)展衡算，

Pa/ρg＝p1/ρg+u12/2g+λ·ι/d(u12/2g)=p1/ρg＋λ(ι/d+1)u12/2g

水槽液面上升與泵入口處間進(jìn)展衡算，而Et0′=Et1＋Wfo1

Pa/ρg＝p1′/ρg+(λι/d+1)(u22/2g)∵ι′<ι，u1=u2

∴p1′>p1即p1增加。

P2＝P1＋ρgHe↑，P2增加。2．AHs′=[Hs＋〔Hg-10〕+(PV/9810-0.24)]1000/ρPV=1.01×105Pa代入Hs′=5－(1.01×105/9810-0.24)]1000/ρ＝-5.089mH2O

Z=Hs′-μ2/2g-Hf=-5.089-2-μ2/2g∴Z=7.089＋μ2/2g＞7m，即Z＞7m3．D

4.A兩臺泵串聯(lián)，串聯(lián)后泵的特性方程為：H＝2×〔20－2V2〕＝40－4V2＝10＋8V2

∴V＝1.581m3/min>1.58m3H＝20－2〔V／2〕2＝20－V2／2＝10＋8V2

∴V＝1.085m3/min<1.58m3/min

∴串聯(lián)兩臺泵可滿足V＝1.58m3/min的要求。三、計(jì)算題：

1．〔1〕14.27m(1)對整個循環(huán)管路進(jìn)展衡算，

H＝λ·〔L/d〕·(u2/2g)，u=V/A=4V/πd2

∴H＝λ·〔L/d〕·〔8V2/π2d4g〕＝〔λL/d5〕·〔8V2/π2g〕＝{0.03×(20+20+30)/0.035}×{8×(1.41310-3)2/(π2×9.81)}m=14.27m

(2)假設(shè)泵的入口處壓力恰為0，在泵入口與出口間衡算

P0／ρg+H=λ·〔L1/d〕·〔8V2/π2d4g〕+(1/2g)·〔4V/πd2〕2

∴P0＝2.014×104Pa2．〔1〕10.15m3/h(2)13.3m〔1〕B全關(guān)時，VB＝0，V＝VA

在水池液面與支管出口之間進(jìn)展衡算，Et0′=Et1′+Wf0′-1′即He+P0′/ρg=H1+P0′/ρg+λ·〔L/d〕·(u2/2g)

u1=4V/πd2，uA=4V/πd2

∴22－7.2×105V2=6+(0.02×80/0.04)×{8V2/(π2×0.044×9.81)}

解出V＝2.82×10-3m3/s=10.15m3/h

(2)B全開時，V=VA＋VB

Et0′=Et1′+Wf0′-1′＝Et2′+Wf0′-2′He+P0′/ρg=H1′+P1′/ρg+λ·〔L1/d〕·(u02/2g)＋λ·〔L2/d〕·(u12/2g)

=H2′+P2′/ρg+λ·〔L1/d〕·(u02/2g)＋λ·〔L3/d〕·(u22/2g)

L2VA2＝L3VB2，L2＝L3，VA＝VB

∴V＝2VA＝2VB，u0＝2u1＝2u2

22－7.5×105V2=6+(0.02×10/0.04)×{8V2/(π2×0.044×9.81)}+(0.02×70/0.04)×{2V2/(π2×0.044×9.81)}

∴V＝3.71×10-3m33．〔1〕he=19.9m，H=30.21m，H>he，故泵適用〔2〕0.259m3解析：(1)V=0.21m3/min，代入H＝30.2m在水池與水槽液面間衡算，Et0=Et1+Wf0-1

H＝10＋(0.02×50/0.04)×{16(V/60)2/(π2×0.044×2g)}=40-222V2

解出V=0.067m3/s，=0.259m3/min>0.21m3/min

∴選用H＝40-222V2適用

(2)正常運(yùn)行時，V＝0.366m3/min

(3)V=0.21m3/min，

Wf閥＝30.2－10=10.3mH2O=101.1J/kg4．〔1〕he=15.93+0.00222V2(2)38.2m3/h(1)閥門全開時，V＝30m3/h，在水池液面與出水管口間進(jìn)展衡算，Et0=Et1+Wf0-1

即He=P/ρg+H+Hf0-1(*)，

其中Hf0-1＝λ·〔L/d〕·(u2/2g)＝8λLV2/(36002π2d5g)=2

得8λL/(36002π2d5g)＝2／V2＝2／303＝0.00222

∴Hf0-1＝0.00222V2代入〔＊〕式得He=P/ρg+H+0.00222V2=15.93+0.00222V2(He－m，V－m3/h)

(2)將兩臺泵并于管路，關(guān)聯(lián)后泵的特性方程為

H＝20-0.00023(V/2)2=20-5.75×10-4V2

＝15.93+0.00222V2→V=38.16m3/h注：泵的串、并聯(lián)是本章容的重點(diǎn)，理解兩臺同型泵或不同型串、并聯(lián)后泵的特性曲線的變化是掌握該知識點(diǎn)的關(guān)鍵，下面以幾個例子說明變化后泵的特性曲線的求取：

(1)兩同型泵串聯(lián)，〔設(shè)原來單臺泵的特性曲線為H＝a-bQ2〕同型的兩臺泵串聯(lián)的特征：①動因是改變流量，即流量加倍，從而影響揚(yáng)程；②對高阻管路，流量和揚(yáng)程改變甚微；對低阻管路，流量變化幅度大，揚(yáng)程變化幅度少，〔見圖1〕Q′＝2Q即Q＝Q′／2代入泵曲線H＝a-bQ2，則串聯(lián)后的泵的特性曲線方程為H＝a-B〔Q′／2〕2＝a-〔b／4〕Q′2

(2)兩同型泵并聯(lián)同型的兩臺泵并聯(lián)的特征：〔1〕動因是改變揚(yáng)程，揚(yáng)程加倍，從而影響流量；〔2〕對高阻管路，揚(yáng)程變化幅度大，流量變化幅度小；對低阻管路，揚(yáng)程和流量變化都很小?！惨妶D2〕H′＝2H代入原方程，H＝a-bQ2，得H′＝2a-2bQ2

(3)不同型泵串聯(lián)泵1：H＝a1-b1Q2；泵2：H＝a2-b2Q2。串聯(lián)后，Q＝Q1＋Q2＝[〔a1-H〕/b1]0.5+[(a2-H)/b2]0.5

即泵的特性曲線變成Q＝[〔a1-H〕/b1]0.5+[(a2-H)/b2]0.5

(4)不同型泵并聯(lián)泵1：H＝a1-b1Q2；泵2：H＝a2-b2Q2

并聯(lián)后，H＝H1＋H2＝〔a1＋a2〕－〔b1＋b2〕Q2

并聯(lián)后的泵的特性曲線為：H＝〔a1＋a2〕－〔b1＋b2〕練習(xí)五流體流動和流體輸送機(jī)械一、填空題

1．當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?45mmHg，測得一容器的絕對壓強(qiáng)為350mmＨg，則真空度為__________mmHg。測得一容器的表壓為1360mmHg，則其絕對壓強(qiáng)為________mmHg。

２．兩無限長同心組成的環(huán)隙中充滿流體。外筒徑為Ｄ，筒外徑為d，試問筒作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，當(dāng)量直徑de=____________。

３．質(zhì)量流量一樣的兩流體，分別流經(jīng)同一均勻直管，，密度ρ１＝２ρ2，

粘度μ１＝２μ2，則Ｒe1=Ｒe2。假設(shè)兩流體流動均處于阻力平方區(qū)，則hf1=______hf2；假設(shè)流動皆為層流，則hf1=______hf2。

4．離心泵葉輪的類型一般有____________________________種，為什么離心泵的葉片要采用后彎？_______________________________________________________。５．操作中的離心泵，假設(shè)開大出口閥，則管路總阻力損失________，泵的軸功率________泵的效率________。〔變大，變小，不變，不確定〕６．管道中水的常用流速圍為________m/s，空氣流速圍為________m/s。假設(shè)水與空氣以一樣流量流經(jīng)一樣管長的水平直管，并各自采用最經(jīng)濟(jì)流速，則管徑d氣≈________d水，壓降△p氣≈________△p水。７．圖標(biāo)流程中，管徑皆為d，λ均為定值。兩支管只考慮閥門阻力，且知ζ１＝１，ζ２＝25，今只將閥２開大，其它不變，使流速u１＝u２＝2m/s。則開大閥２后，阻力系數(shù)變?yōu)棣疲病洌絖_______，壓頭損失〔hfAO+hfOB〕將________?！沧兇螅冃?，不變，不確定〕８．流體在水平等徑直管中流動時，假設(shè)流動處于層流區(qū)，則壓強(qiáng)與速度________成正比；假設(shè)流動處于高度湍流區(qū)，則壓降與速度________成正比。９．流體在水平等徑直管中流動時的摩擦阻力損失，所損失的是機(jī)械能中的________項(xiàng)。

10．畢托管測量管道流體的________速度，孔板流量計(jì)測量管道中流體的________速度。二、選擇題１．*孔板流量計(jì)流量為Ｖ1時，通過孔板前后的壓降為△p１，Ｕ型壓差計(jì)的讀數(shù)為Ｒ1，當(dāng)流量Ｖ2＝２Ｖ1時，相應(yīng)的壓降為△p2，讀數(shù)為Ｒ2，則_______。

A.Ｒ2=2R1，△p2=２△p1B.Ｒ2=２0.5Ｒ1，△p2=２0.5△p1

C.Ｒ2=20.5R1，△p2=4△p1D.Ｒ2=4Ｒ1，△p2=4△

2．操作中的離心泵，將水由水池送往敞口高位槽。現(xiàn)泵的轉(zhuǎn)速減小〔符合比例定律〕，管路情況不變。此時泵的效率由原來的η變?yōu)棣恰?，則兩者的關(guān)系為_________

A.η′>ηB.η′<ηC.η′=ηD.不確定３．流體流經(jīng)管長為Ｌ、半徑為Ｒ的管道，設(shè)處于管中心處的剪應(yīng)力為τ１，而處于R／２處的剪應(yīng)力為τ２，則τ１／τ２＝________

Ａ.0B.0.5C.0.8D.判斷依據(jù)缺乏

4．*臺單缸單動往復(fù)泵，活塞沖程為200mm，活塞截面積為0.004m2，容積效率為0.9，今需該泵的送液量為0.115m３/min，則活塞每分鐘往復(fù)的次數(shù)應(yīng)調(diào)節(jié)至_______次以上，才可以完成任務(wù)。

A.90B.120C.160D.180

三、計(jì)算題：

1．*輸油管線如下圖，油品粘度為25cp，密度為800kg/m3，管徑均為100mm，在油管水平局部Ｂ點(diǎn)連接一水銀Ｕ型壓差計(jì)，當(dāng)Ａ閥關(guān)閉時，Ｒ＝400mm，h=200mm?，F(xiàn)將Ａ閥翻開，流量調(diào)節(jié)至14.１m３/h，此時管長ＬOB=50m(〔1〕高度Ｈ，m；〔2〕Ａ閥翻開后，Ｂ點(diǎn)的表壓和Ｕ型壓差計(jì)讀數(shù)Ｒ′〔Ｕ型管直徑均勻〕2．用離心泵將江水由江中送往敞口高位槽，流程如上圖所示。管子規(guī)格均為φ114×4mm。，當(dāng)Ａ閥1/4開度時，pB＝3432kPa〔表壓〕，送液量V=36m３/h。當(dāng)A閥3/4開度時，pB′=71.59kPa〔表壓〕，泵出口處壓力p１=107.88kPa〔表壓〕，泵入口處p２=300mmHg〔真空度〕。設(shè)λ均為定值?！?〕求Ａ閥3/4開度時泵的有效功率；〔2〕假設(shè)江水上漲1m，通過閥門調(diào)節(jié)，使流量維持與Ａ閥3/4開度時流量一樣，問此時泵出口壓力表讀數(shù)p１′為多少kPa？3．如下圖，水自敞口高位槽經(jīng)總管流入分支管Ａ和Ｂ，然后排入大氣，管道的徑均為27mm。閥門全開時，總管、支管Ａ、Ｂ上的局部阻力當(dāng)量長度分別為∑LＡＯ=1.1m，∑LeA=9.8m，∑LEb=9m，管摩擦因子λ可視為常數(shù)，數(shù)值為0.04。試求：〔1〕當(dāng)支管Ａ上的閥Ｋ１全開而支管Ｂ上的閥Ｋ２局部開啟時，測得支管Ａ中水的流量為0.5m３/h，此時支管Ｂ中流量為多少m３/h〔2〕當(dāng)支管Ｂ上的閥Ｋ２全開時，支管Ａ中是否有水流出？4．如下圖，用二臺型號一樣的離心泵串聯(lián)，將河水輸入高位槽。單泵特性曲線方程為Ｈ＝20-5V２(式中Ｈ、Ｖ單位分別為m、m３/min)?，F(xiàn)流量計(jì)失靈，但Ｂ處的真空表正常，其讀數(shù)為300mmHg，估計(jì)底閥阻力損失相當(dāng)于是10(u２/2)J/kg，Ａ和Ｂ處阻力損失為0.1(u２/2)J/kg，式中u為管流速，m/s，管徑均為100mm。試求：〔1〕輸水量，m３/s；〔2〕串聯(lián)泵的有效功率。練習(xí)五流體流動和流體輸送機(jī)械解答與講評一、填空題1．3952105

2．D-d

3．0.51/41/2

4．三使動能在機(jī)械能中所占比例較小，從而使機(jī)械以損失較小

5．變小變大不確定

6．0.5-310-30101/100

７．10.81不變開啟閥2后，ζ2降低，∵EtA=EtB+WfA-0-C=EtC+WfA-O-C∴HB＋〔ζ1＋λL1/d〕·(u12/2g)＝〔ζ2′＋λ·L2/d〕·(u22/2g)

ζ2′＝ζ1＋HB2g／u12＝1＋2×2×9.81/22=10.81

ζ2′↓→V0↑，VB↓→hfAO↑，hfOB↓∵EtA=EtB+WfOA＋WfOB

〔WfOA＋WfOB〕／g=hfAO＋hfOB=EtA/g-EtB/g=Constant

即hfAO＋hfOB不變8．一次方平方

9．靜壓能

10．點(diǎn)平均二、選擇題

1．D2．D3．D4．C

三、計(jì)算題：

1．〔1〕7m(2)52.84kPa386mm〔1〕A全關(guān)時，管中水處于靜止?fàn)顟B(tài)，由連續(xù)型流體靜力學(xué)方程ρg(H-h)=ρ0gR

∴H＝h+Rρ0/ρ=0.2+(13.6/0.8)×0.4=7m

(2)A全開后，V＝14.1m3/h

流速u=V/A=4V/πd2=4×14.1/3600π(0.01)2=0.498m/s

雷諾數(shù)Re=ρdu/μ=800×0.10×0.498/2.5×10-2=1593.6<2000

∴λ＝64／Re=0.04

EtC=EtB+WfCOB，即H＝PB／ρg+u2/2g+λ·(L/d)·(u2/2g)

∴PB＝ρgH－ρ〔1＋λ·L/d〕·(u2/2)＝5.285×103Pa＝52.85kPa

PB-ρgH=ρ0gR′，R′=0.384m=384mm注：(1)因閥A開啟，導(dǎo)致R′變化，h變化，但h變化甚小，可近似忽略不計(jì)。

(2)在式PB-ρgH=ρ0gR′中不出現(xiàn)動能項(xiàng)，此時，選取衡算截面顯得非常重要，現(xiàn)分析如下：①當(dāng)支管中的水靜止，總管中有水流動時，截面選取1處，則Et0＝PA／ρg，即在0－1面上任何點(diǎn)的機(jī)械能Et都相等。②當(dāng)支管中有水流動時，〔總管同上〕，則此時截面只能選在靠近0－1面?zhèn)鹊?處，則Et0′＝PA／ρg＋u02/2g，即出現(xiàn)動能項(xiàng)。實(shí)例：問在如下管路下，K1、K2全開，A支管是否有水流？分析：假設(shè)假設(shè)A中有水恰好不外流〔支管A中水仍處于靜止〕則列O－E衡算式，有H＝PE／ρg＋λ(L/d)·(u2/2g)，其中右側(cè)流不出現(xiàn)動漲項(xiàng)，求出u0，確定出ζK2′與原來ζK2比擬，即可得出結(jié)論；假設(shè)假設(shè)A中無水，列O－A衡算式。求出u0，計(jì)算出PE，再與ρgh2．(1)2.78kW(2)117.69kPa〔1〕在江面與B間衡算，A閥1／4開度EtB=EtO′+WfB－O′即PB／ρg＝H＋λ·(L/d)·(μ2/2g)――〔1〕

A閥3／4開度EtB=EtO′+WfB－O′即PB′／ρg＝H＋λ·(L/d)·(u′2/2g)――〔2〕聯(lián)〔1〕、〔2〕方程組解出u′＝2.13m/s，V′=0.0188m3/s閥3／4開度，忽略1－2間阻損，則

He=H1-H2=(107.88+101.325)/9.81-(101.325-13.6×9.81×0.3)/9.81=15.077m∴閥門3／4開度時，泵的功率N＝ρgHeVS′＝2.78KW

(2)水面上漲1m，調(diào)節(jié)A，使V＝V′＝0.0188m3/s

泵的揚(yáng)程He不變〔如圖〕列江面與水槽間衡算式，Et0＋We=Et1+WFO－1

江面上漲前A3／4開度P0/ρg＋He=P1/ρg+λ·(L1/d)·(u2/2g)+H

江面上漲后A調(diào)節(jié)不變P0/ρg＋He=P1′/ρg+λ·(L2/d)·(u2/2g)+H′，L1≈L2∴泵出口處壓力表讀數(shù)〔P1′－P0〕／ρg＝－H′＋H＋〔P1－P0〕／ρg＝107.88+9.81=117.69kPa

注：〔1〕可繼而求出P2′及A閥調(diào)節(jié)前后其阻力系數(shù)變化?！?〕江面上漲前后，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥A使流量保持不變，則泵的揚(yáng)程He不變原因是：因上述條件改變不能使泵的特性曲線發(fā)生變化，當(dāng)流量V恒定時，則對應(yīng)一特定的H值，且調(diào)節(jié)后管路特性曲線必過點(diǎn)〔V，3．(1)1.3m3/h(2)〔1〕K1全開，K2局部開時，VO＝VA＋VB

即uO＝uA＋uB

uA=4V/πd2=4×0.5/(3600π0.0272)=0.24m/s

Et0′=EtA+WfO′-e－A=EtB+WfO′-e－B

20+0=16+λ·(LOE/d)·(uO2/2g)+λ·(LEA/d)·(uA2/2g)

=λ·(LOe/d)·(uo2/2g)+λ·(LEB/d)·(uB2/2g)

=16+0.04×[(16+50+1.1)/0.027]×(0.24+uB2)/(2×9.81)+0.04×[(16+5+9.8)/0.027]×(0.242/2×9.81)=0.04×[16+50+1.1]/0.027]×[(0.24+uB)2/2×9.81]+0.04×[(5+∑LEB′)/0.027]×(uB2/2×9.81)解出uB＝0.87m/s，VB=1.8m3/h

(2)假設(shè)A中無水，K2全開，設(shè)Pe/ρg=16mH2O

列出O′－e的衡算式P0/ρg＋H＝Pe/ρg＋λ·{(LEB＋∑LEB)/d}·(u02/2g)求出u0=1.68m/s，uB=u0=1.68m/s

列e-B衡算式Pe/ρg＋0=P0/ρg+λ·{(LEB＋∑LEB′)/d}·(u2/2g)求出∑LEB′＝20.6m>9m∴4．〔1〕0.0108m3〔1〕串聯(lián)泵的特性曲線為H′＝2H＝40－10V2〔V-m3/min〕列A－B衡算式EtA=EtB+WfAB+Wf底閥即〔p0－pB〕／ρg＝{10u2／2＋〔1／10〕·u2／2}／9.81+3+u2／2g解出u＝1.38m/s，V=0.0108m3/s

(2)V=0.0108×60=0.648m3/min，H′=35.82m串聯(lián)泵功率N＝ρgVH′＝1000×9.81×0.0108×35.82練習(xí)六流體流動和流體輸送機(jī)械一、填空、選擇題１．局部阻力損失Wf=ζu２/2計(jì)算式中的u是指_________。

A.小管中流速u１B.大管中流速u２

C.〔u１＋u２〕／２D.與流向有關(guān)，可以是u１或u２２．如圖a所示，水從高位槽經(jīng)下水管排出，現(xiàn)將地下水管截去一段〔見圖b〕，則其水流量將________。

A、因下水管變短和阻力損失減小而變大

B、因阻力損失減小和出口位頭增大兩者的影響而變大；

C、因阻力損失減小和出口位頭增大兩者的影響而變?。?/p>

D３．如下圖，當(dāng)水沿等徑直管作穩(wěn)定流動時，兩壓差計(jì)指示的讀數(shù)應(yīng)是________。

A.R1>R2B.R1=R2C.R1<R2D.不一定４．如下圖，貯槽中的液面恒定，水經(jīng)下部放水管流入大氣，忽略流動阻力損失。放水管中水的流動速度u與_________有關(guān)

A.HB.H，dC.dD.大氣壓PaE.H，d，大氣壓Pa

５．如下圖的并聯(lián)管路，兩支管的摩擦因子λ１＝λ２，管直徑d1=d2，管的氣體的質(zhì)量流量一樣，支管２上有一加熱器，則兩支管長〔包括局部阻力的當(dāng)量長度〕Ｌ1與Ｌ2關(guān)系為________。A.Ｌ1>Ｌ2B.Ｌ1<Ｌ2C.Ｌ1=Ｌ2D.不確定６．如下圖，高位槽上方的真空表讀數(shù)為p，現(xiàn)p增大，其它管路條件不變，則管路總阻力損失______。

A.增大B.減小C.不變D.不確定7．用離心泵將江水送至敞口高位槽。假設(shè)管路條件不變，則以下參數(shù)隨著江面的下降有何變化？〔設(shè)泵仍能正常工作〕泵的壓頭_______，管路總阻力損失_______，泵出口處壓力表讀數(shù)_______。泵入口處真空表讀數(shù)_______，離心泵軸功率_______。

A.增大B.減小C.不變D.不確定

8．如下圖流程，假設(shè)離心泵更換一個大一點(diǎn)直徑的葉輪〔符合切割定律〕，則泵效率_______η_______；壓力表讀數(shù)p_______。

A.變大B.變小C.不變D.不確定二、計(jì)算題：

1．*離心泵工作轉(zhuǎn)速為n=2900r.p.m.(轉(zhuǎn)/min)，其特性曲線方程H=30-0.01V２。當(dāng)泵的出口閥全開時，管路特性曲線方程為he=10+0.04V２，式中Ｖ的單位為m/h，H及he的單位均為m。求：〔1〕閥全開時，泵的輸水量為多少？〔2〕要求所需供水量為上述供水量的75%時：a.假設(shè)采用出口閥調(diào)節(jié)，則節(jié)流損失的壓頭為多少m水柱？b.假設(shè)采用變速調(diào)節(jié)，則泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少r.p.m.2．如下圖，用四點(diǎn)法測量擴(kuò)大局部阻力損失?，F(xiàn)常溫水〔ρ＝1000kg/m３，μ=1cP〕以4m/s的速度從Ａ段流向Ｂ段，Ａ、Ｂ管段均呈水平，Ａ段管徑為25mm，Ｂ段管徑為50mm，并已測得Ｒ１＝203mmHg，Ｒ２＝430mmHg。試求：(1)突然擴(kuò)大局部阻力系數(shù)ζ；(2)假設(shè)管子為光滑管，湍流時λ＝0.3164/Re0.25，則圖標(biāo)中的L為多長？3．*離心泵安裝位置高出井中水面4m，吸入管路為Ф89×4.5規(guī)格的鋼管，輸水量為60m3/h時，吸入管路總阻力損失為0.25m水柱，該流量下泵的允許吸上真空度為6m水柱。水溫20℃，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?1)泵入口處的真空度為多少kPa？(2)假設(shè)井水面比原來下降1m，該泵是否仍能按要求的流量正常輸水？4、如下圖，水通過傾斜變徑管段ＡＢ。dA=100mm、dB=240mm，水流量2m3/min。在截面Ａ與Ｂ之間接一Ｕ型壓差計(jì)，其讀數(shù)為Ｒ＝20mm指示劑為水銀。Ａ、Ｂ兩點(diǎn)間的垂直距離為h=0.3m(1)Ａ、Ｂ兩點(diǎn)的壓差為多少Ｐa？(2)Ａ、Ｂ管段的阻力損失為多少Ｊ/kg？(3)假設(shè)將管路水平放置，流向與流量不變，試定性答復(fù)壓差計(jì)讀數(shù)及Ａ、Ｂ兩點(diǎn)壓力差如何變化？練習(xí)六流體流動和流體輸送機(jī)械解答與講評一、填空、選擇題

1．A

2．DAnal：ΔZ=[ζ1+ζ2+λ(ΔZ-h)/d]*(u2/2g)，ζ1=0.5，ζ2=1

∴u={2g/[1.5/ΔZ+λ(1-h/ΔZ)/d]}0.5〔＊〕現(xiàn)ΔZ下降，不能從上式推出u的變化趨勢，即改變速度u的兩因素：位元頭轉(zhuǎn)變成速度頭和阻力減少致使流速增大，在上述條件下不能區(qū)分哪個因素占主導(dǎo)進(jìn)位，也即不能判斷u的變化：假設(shè)附加條件ζ＜＜ΔZ，則h/ΔZ→0，則u≈[2g/(1.5/ΔZ+λL/d)]0.5ΔZ↓，u↓此時，位元頭轉(zhuǎn)化成速度頭變成主導(dǎo)因素，而阻力減小使得流速增大變得次要，最終導(dǎo)致流速降低。

3．B

4．A

5．Aλ１＝λ２，d１＝d２，G１＝G２，２上有加熱器，則Ｌ１？Ｌ２分析：ρ1>ρ2，G１=G２，d１＝d２，則u１＜u２又Ｗf1＝Wf2

即λ1(L1／d1)(u12/2g)=λ2(L2／d2)(u22/2g)，λ1=λ2

則Ｌ1＞Ｌ26．A

7．ABBAB管路條件不變，江面下降，則Ｈe，Wf，P2，P1，N

Anal：泵：Ｈe=a-Bv2；管：Ｌ=A+BV2，A=ΔZ+ΔP/ρg

現(xiàn)江面下降，ΔZ↑，→A↑→V↓，He↑，N↓，↓Wf0-1↓→P1(真空度)↑↘Wf↑

Wf２′－０′↓，P2(表壓)↓↗8．DA

二、計(jì)算題1．(1)20m3/h(2)8.75mn=2900r.p.m.，H=30-0.01V2(V-m3/h)

泵全開，Ｈe=10+0.04V2(V-m3/h)，求：〔１〕Ｖ＝？〔２〕Ｖ′＝７５％Ｖ，(a)出口閥調(diào)節(jié)，Wf閥＝？〔b〕n改變，n′=解析：(1)H=30-0.01V2=10+0.04V2，V=20m3/h；(2)V′=75%V=15m3/h

(a)出口閥調(diào)節(jié)he=A+BV2=ΔZ+ΔP/ρg+(8/π2g)∑{λ(L+∑Le)/d5}V2全開時，he=ΔZ+ΔP/ρg+λ(L/d)(8V2/π2gd4)

局部開時，he′=ΔZ+ΔP/ρg+λ(L/d)(8V′2/π2gd4)＋Ｈf閥∴ΔZ＋ΔP/ρg＝10，λ(L/d)(8/π2gd4)＝0.04

當(dāng)Ｖ′＝15時，he′=30-0.01×152=27.75mH2O∴Hf底閥=27.75-10-0.04×152=8.75mH2O

(b)采用變速調(diào)節(jié)V′／Ｖ＝n′／n，H′／H=(n′／n)2

∴Ｈ′(n′／n)2＝30-0.01(n／n′)2V′2即Ｈ′＝30(n′／n)2-0.01V2

將Ｖ′＝15，Ｈ′＝10+0.04×152=19代入上式解出n注：用上述兩種方法以保證流量大小，分別采取了改變閥門開口大小和泵的轉(zhuǎn)速，其實(shí)質(zhì)分別是改變管路特性曲線和泵的特性曲線。2．〔1〕ζ＝0.566(2)4.75m

ρ＝1000，μ=1cp=10-3Pa.s，u=4m/s，dA=25mm，dB=50mm，R1=203mmHg，R1=430mmHg，試求：〔１〕ζ；〔２〕管光滑λ＝0.3164／Ｒe0.25，L=解析：(1)P1-P4=(ρ0-ρ)gR2，P1-P4=(ρ0-ρ)gR2

uA=4m/s，uB=(dA/dB)2uA=1m/s

列１－４衡算式：

(uＡ2/2g)＋P１/ρg＝uＢ2/2g＋P４/ρg＋λA(2L/dＡ)〔uＡ2/2g〕＋λＢ(2L/dＢ)〔uＢ2/2g〕＋ζ〔uＡ2/2g〕--------------------------------------〔１〕列２－３衡算式

(uＡ2/2g)＋P２/ρg＝uＢ2/2g＋P３/ρg＋λＡ(2L/dＡ)〔uＡ2/2g〕＋λＢ(2L/dＢ)〔uＢ2/2g〕＋ζ〔uＡ2/2g〕―------------------------------------〔２〕２×〔２〕－〔１〕得

(uＡ2/2g)＋〔２P２－Ｐ１〕/ρg＝uＢ2/2g＋〔２P３－Ｐ４〕/ρg＋ζ〔uＡ2/2g〕解出ζ＝0.567

(3)管子光滑ＲeA=(ρdAuA)/μ=105

ＲeB=(ρdBuB)/μ=5×104

λA=0.3164/ＲeA0.25=0.0178，λB=0.3164/ＲeB0.25=0.212

將所有資料代入〔２〕式，解出L=4.84m3．〔1〕47.19kPa(2)不能Ｚ＝4m，φ89×4.5，V=60m3/h，Hf入=0.25mH2O，Hs=6m，20℃，Pa=9.5mH2O，求：〔１〕Ｐλ＝〔真空度〕；(2)井面下降解析：(1)Hs′={Hs+(Pa-10.3)－[〔ＰＶ／ρg〕－0.24]}ρ/ρ′20℃時，ＰＶ＝2.3341kPa，ρ′=998kg/m3.?！郒s′={６+(9.5-10.3)－[〔2.3341／9810〕－0.24]}1000/998=5.45m

pa/ρg=H+u2/2g+Hf+p1/ρg，u=4V/πd2=4×60/3600π0.082=3.31m/s

∴(Pa-P1)/ρg=4+μ2/2g+0.25=4.81mH2O∴入口真空表的讀數(shù)Pa-P1＝47.19kPa

(2)井面下降１m，P1′=5.18mH2O(真空度)

Hs′＝〔Pa-P1′〕／ρg＝{[9.5-(9.5-5.81)]×998×9.81}/998×9.81=5.81m>4．〔1〕5415.12Pa(2)11.2J/kg(3)讀數(shù)R不變〔PA-PB〕

dA=100mm，dB=240mm，V=2m3/min，R=20mm，h=0.3m，求：〔１〕ΔＰAB；(2)Wfab；(3)管水平放置，Ｒ及ΔＰAB解析：uA=4V/πdA2=(4×2)/(60×0.12π)=4.24m/s

uB=4V/πdB2=(4×2)/(60×0.242π)=0.74m/s

PA+ρgR=PB+ρgh+ρ0gR

∴ΔPAB=PA-PB=ρgh+(ρ0-ρ)gR=103×9.81×0.3+12.6×103×9.81×0.02

=5415.12Pa=5.42kPa

(1)列Ａ－Ｂ衡算方程

PA+ρuA2/2=PB+ρuB2/2+ΔPFab+ρgh

∴Ｗfab=(PA-PB)/ρ+(uA2-uB2)/2-gh=11.2J/kg

(2)假設(shè)將管水平放置，則(ρ0-ρ)gR=PA′-PB′=Δu2ρ/2+ΔPfab傾斜放置時，〔ρ0-ρ〕gR＝PA-PB－ρgh＝Δu2ρ/2+ΔPfAB

即Ｒ只反映速度變化和流動阻力損失，Δu不變，ΔPfA-B=(λL/d+ζ)·(ρu2)/2不變∴Ｒ大小不變，但ΔPAB′=PA′-PB′=(ρ0-ρ)gR=PA-PB－ρgh=ΔPAB-ρgh

∴ΔPAB減少即管路變水平放置，Ｒ讀數(shù)不變，ＡＢ兩點(diǎn)壓力差變小。練習(xí)七非均相別離1.BAS16/450-25型壓濾機(jī)具有過濾面積16m2，邊長450mm，厚度為25mm的方形濾框40個。用此壓濾機(jī)過濾*固體懸浮液，懸浮液含