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流体流动、流体输送机械习题课例题

流体流动、流体输送机械习题课例题
流体流动、流体输送机械习题课例题

例题

1、用离心泵将池中水送到高位槽,已知管路总长100m (包括当量长),其中压力表后为80m ,管路摩擦系数0.025,管内径0.05m ,当流量为10m 3/h 时泵效率为80%,求:(1)泵的轴功率;(2)压力表读数。(取ρ=1000kg/m 3) 解:(1)如图取1-1、2-2截面,以1-1截面为基准列柏努利方程:

22

1

122

1222

e f p u p u gz W gz W ρρ+++=+++∑

1212120;21820;;0z z m p p u u ==+====

2e f W gz W =+∑

2

2e f l l u W d λ+∑=

]/[415.105

.0785.03600

/104

2

2

s m d q u v

=?=

=

π

22

100 1.4150.02550.06[/]20.052

e f l l u W J kg d λ+∑==??=

29.812050.06246.26[/]e f W gz W J kg =+∑=?+=

有效功率 10

1000246.26684[/]3600

e m e v e P q W q W J s ρ===??= 轴功率 684

855[/]80%

e

a P P J s η

=

=

= (2)以3-3截面为基准,在3-3、2-2截面间列柏努利方程:

223

322

323222

f p u p u gz gz W ρρ-++=+++∑

322230;18;0;0; 1.415/z z m p u u u m s ====== 2

3

3

3322

f P u gz W ρ-=+∑- 22

32

80 1.4150.02540.04[/]20.052

e f l l u W J kg d λ-+∑==??=

22

3

3332 1.4159.811840.04215.6[/]22

f P u gz W J k

g ρ-=+∑-=?+-= 2、欲用离心泵将20℃水以30m 3

/h 的流量由水池打到敞口高位槽,两液面均保持不变,液面高差为18m ,泵的吸入口在水池上方2m 处,泵的吸入管路全部阻力为1m 水柱,压出管路全部阻力为3m 水柱,泵效率60%。 求:(1)泵的轴功率;

(2)若允许吸上真空高度为5m ,用上述安装高度是否合适?(ρ=1000kg/m 3;动压头可略) 解:(1)如图,取1-1、2-2截面,以1-1截面为基准列柏努利方程:

212

2

22211122-∑+++=+++f e h g

u g p z H g u g p z ρρ

已知:1212120,18,,0z z m p p u u =====

)(223118212m h z H f e =++=∑+=-

泵的轴功率:

kw g

H q P P e v e

a 35.2997%

60360081

.910002230≈=????=

=

=

η

ρη

(2))(410522

1m H g

u H H f s g =--=∑--=

∴>,2m H g 安装高度合适。

3、如图所示,已知管内径d=50mm ,在正常输水中管总长(包括当量长)为60m ,摩擦系数为0.023,泵的性

能曲线方程是8

.088.019v q H -=。

问:(1)流量为10m 3/h 时输送每立方米的水需外加功为多少?此泵是否可以胜任?

(2)当调节阀门使流量减到8m 3/h 时,泵的轴功将如何变化?(不考虑泵效率改变) 解:(1)如图,取1-1、2-2截面,以1-1截面为基准列柏努利方程式:

212

2

22211

12

2-∑+++=+++f e h u p gz W u p gz ρρ

010*******=====u u p p m z z ;;;

212e f W gz h -=+∑

]/[415.105.0785.03600

/104

2

2

s m d q u v

=?=

=

π

]/[6.272

415.105.060023.02222

1kg J u d l l h e f =??=+=∑-λ

]/[7.1256.271081.9212kg J h gz W f e =+?=∑+=-

即每千克质量水需要125.7J 功,每m 3水需要125.7×103

J ,或125.7kJ 。

此时需要压头为:][8.12]/[8.1281

.97

.125m N J g W H e ====

需 泵在此时可提供的压头为:][4.131088.0198.0m H =?-=

需H H > 故泵可以胜任。

(2)v a gq P H

ρη

=

当38/v

q m h =时:0.8190.88814.4[]H m '=-?=

/14.48

0.86/13.410

a v v v v a P H q g H q P Hq g Hq ρηρη''''?====?改原 即变化后轴功率是原来的0.86倍。

14.4813.410

14%13.410

a a v v v a P P H q Hq P Hq -''-?-?===-?改原原 即变化后轴功率降低了14%。 4、从水池用离心泵向高位槽送水,要求水的流量为18m 3/h ,已知进出泵的输水管为φ60×3.5mm 的钢管,高位槽水面距水池面高20m ,全管线总阻力损失为25倍动压头。今有一台离心泵,其性能为62.0,8.30,/203

===ηm H h m q v (最高效率点0.65),问此泵能否用? 解:管内流速:

]/[27.2)1000

5.3260(414.33600

/184

2

2

s m d q u v =?-?=

=

π

选截面1-1、2-2,以1-1截面为基准列柏努利方程式:

212

2

22211122-∑+++=+++f e h g

u g p z H g u g p z ρρ

020*******=====u u p p m z z ;;;

g

u h z H f e 225202

2

12+=∑+=-

81.9227.225202

?+=

][6.26m =

e H m H >=8.30

可用∴

5、如图所示,从水池用离心泵向高位槽送水,要求送水量为45m 3/h ,总管路长(包括当量长度)150m ,高位槽内压强19.62kPa (表压),管路均为φ108×4mm 的光滑管,高位槽水面距水池面高20m 。水的密度为1000kg/m 3,粘度为1mP a ·s 。 求:泵的压头和轴功率(泵效率为65%)。

1解:

根据送水量,可计算出管内流体流速

2

245/3600

1.59[/]3.14

(0.1)4

4

v q u m s d =

=

=?

通过雷诺数判定管内流动类型,从而确定摩擦系数的计算方法

0.1 1.591000

Re 159********.001

du ρ

μ

??=

=

=> 为湍流

对于光滑管,湍流时:

0.250.25

0.31640.3164

0.0158159000

e R λ=

== 选截面1-1、2-2,以1-1截面为基准列机械能衡算式:

212

2

22211122-∑+++=+++f e h g

u g p z H g u g p z ρρ

1211220200()019.62()z z m p u u p kPa ======;;表压;;表压

2212

150 1.590.0158 3.120.129.81

f l u h m d

g λ-∑∑==??=?

带入上式可得泵的压头为:

3

221219.621020 3.125.110009.81

e f p H z h m g ρ-?=++∑=++=?

泵的轴功率:

4525.110009.81

4735360065%

e

v e a P q H g

P w ρη

η

???=

=

=

=?

6、欲用离心泵将密度为1100 kg/m 3

的液体(性质与水相近)以20m3/h 的流量由贮槽打到高位槽。两槽均通大气。位差为15m。(设液面保持不变)管路全部压头损失为8m液柱,求泵的扬程和有效功率。

如图所示取1-1、2-2截面列伯努利方程,并以1-1为基准面,得:

212

2

22211122-∑+++=+++f e h g

u g p z H g u g p z ρρ

e f1215823m H Z h =?+∑-=+=

N 有效=H e ×q v ×ρg /1000=23×(20/3600)×1.1×9.81=1.38kW

选2B31A 型水泵。 该泵q v =20m 3

/h H e =25.2m>23m

流体流动习题答案

23. 10℃的水以500 L/min 的流量流过一根长为300 m 的水平管,管壁的绝对粗糙度为0.05 mm 。有6 m 的压头可供克服流动的摩擦阻力,试求管径的最小尺寸。 解:这是关于试差法的应用。 10C o 的水,3999.7/kg m ρ= 5130.7710Pa s μ-=?? 在管路两端端列柏努利方程,以管子中心线所在的水平面为基准面,得 6f A B h p p m g g ρ-==∑ 由范宁公式 f h g =∑22l u d g λ (1) (1) 在该题中,假设λ不是最好的选择,因为管径不知道,不好由/d ε 反查'λ,且假设λ后由于不知道d ,也不能求u 和Re 。 (2) 假设管径为待求量,但若假设d ,由于实际生产中管子的规格多样,范围太广,不易得到准确范围。 (3) 可假设u 根据本教材表11-,选择合适的流速代入计算。自来水的流速为1~1.5m/s 。 取水的流速为 /m s 。根据给出的ε也可判断,所计算的阻力损失和管子的粗糙度有关,必定为湍流。且流体黏度比较大,必须使u 在较大值时保证水是湍流的。 0.090490.4d m mm ==== 此时由(1)式计算的262129.810.09040.0210300 1.32gd lu λ???= ==? 450.0904 1.3999.7Re 8.991013.7510 du ρμ-??===??,/0.05/(0.09041000)0.00055d ε=?= 查摩擦系数图,'0.021λ=,两者之间一致,假设合理。 管子的直径为90.4mm 。 24. 某油品的密度为800 kg/m 3、黏度为41 cP ,由附图中所示的A 槽送至B 槽,A 槽的液面比B 槽的液面高1.5 m 。输送管径为89 3.5mm mm φ?、长50 m(包括阀门

新版化工原理习题答案(02)第二章流体输送机械

第二章 流体输送机械 1.用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。管路情况如本题附图所示。启动泵之前A 、C 两压力表的读数相等。启动离心泵并将出口阀调至某开度时,输油量为39 m 3 /h ,此时泵的压头为38 m 。已知输油管内径为100 mm ,摩擦系数为;油品密度为810 kg/m 3。试求(1)管路特性方程;(2)输油管线的总长度(包括所有局部阻力当量长度)。 解:(1)管路特性方程 甲、乙两地油罐液面分别取作1-1’ 与2-2’ 截面,以水平管轴线为基准面,在两截面之间列柏努利方程,得到 2e e H K Bq =+ 由于启动离心泵之前p A =p C ,于是 g p Z K ρ? + ?==0 则 2e e H Bq = 又 e 38H H ==m ])39/(38[2=B h 2/m 5=×10–2 h 2/m 5 则 22e e 2.510H q -=?(q e 的单位为m 3 /h ) (2)输油管线总长度 2 e 2l l u H d g λ += 39π0.0136004 u ??????=? ? ?????????m/s=1.38 m/s 习题1 附图

于是 e 22 229.810.138 0.02 1.38 gdH l l u λ???+= =?m=1960 m 2.用离心泵(转速为2900 r/min )进行性能参数测定实验。在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa 和220 kPa ,两测压口之间垂直距离为0.5 m ,泵的轴功率为 kW 。泵吸入管和排出管内径均为80 mm ,吸入管中流动阻力可表达为2f,0113.0h u -=∑(u 1为吸入管内水的流速,m/s )。离心泵的安装高度为2.5 m ,实验是在20 ℃, kPa 的条件下进行。试计算泵的流量、压头和效率。 解:(1)泵的流量 由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式(池中水面为基准面),得到 ∑-+++=10,2 11 12 0f h u p gZ ρ 将有关数据代入上式并整理,得 48.3581.95.21000 10605.33 21 =?-?=u 184.31=u m/s 则 2π(0.08 3.1843600)4 q =???m 3/h=57.61 m 3 /h (2) 泵的扬程 29.04m m 5.081.9100010)22060(3021=?? ? ???+??+=++=h H H H (3) 泵的效率 s 29.0457.6110009.81100%100036001000 6.7 Hq g P ρη???= =???=68% 在指定转速下,泵的性能参数为:q =57.61 m 3 /h H =29.04 m P = kW η=68% 3.对于习题2的实验装置,若分别改变如下参数,试求新操作条件下泵的流量、压头和轴功率(假如泵的效率保持不变)。 (1)改送密度为1220 kg/m 3 的果汁(其他性质与水相近); (2)泵的转速降至2610 r/min 。 解:由习题2求得:q =57.61 m 3 /h H =29.04 m P = kW (1)改送果汁

流体输送机械习题及答案.doc

习题 填空与选择题 1(1)离心泵的主要部件有 ________、_________和_________。 (2)往复泵主要适用于 __________、_________的场合。 2离心泵产生汽蚀,通常是由于______________, ______________, ____________,______________等。 3离心泵的叶片一般是 __________,这是为了输出时增大 __________,减少 __________。4(1)若被输送流体粘度增高,则离心泵的压头 ________、流量 ________、效率 ________、轴功率 ________。 (2)若被输送流体密度改变 , 则离心泵的 ________、________及________均保持不变。 (3)离心泵的总效率反映了________,________和________三项能量损失的影响。 (4)离心泵吸入管线一般处于________压状态,若此时吸入管有泄漏,离心泵可能出现________现象。 5(1)离心泵工作点是 ________曲线与 ________曲线的交点。 (2)离心泵的安装高度超过允许安装高度时,离心泵会发生 ________现象。 6(1)离心泵的轴封装置主要有 ________和________两种; (2)管路特性曲线的一般表达式是 ________。 (3)影响离心泵理论流量的因素有 ________和________。 (4)离心泵叶轮按有无盖板可分为 ________、________、________。 7在测定离心泵的性能曲线实验过程中,在泵出口处应安装________和 ________,而 ________必须在 ________的前部。在泵的入口处应安装 ________,在________上还必须安测流量仪表,测流量仪表可以采用 ________或________或________等。

化工原理习题解第二章流体输送机械

第二章 流体输送机械 离心泵特性 【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验,水的体积流量为540m 3 /h ,泵出口压力表读数为350kPa ,泵入口真空表读数为30kPa 。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ,吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ,试求泵的扬程。 解 水在15℃时./39957kg m ρ=,流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =,真空表30V p kPa =-(表压) 压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==, 流速 / ./(.) 122 1 540360015603544V q u m s d ππ == =? . ../.2 2 1212035156199031d u u m s d ???? ==?= ? ????? 扬程 22 21 02M V p p u u Ηh ρg g --=++ ()(.)(.)....?--?-=++ ??3322 35010301019915603599579812981 ....m =++=0353890078393 水柱 【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3 的水溶液,其他性质可视为与水相同。若管路状况不变,泵前后两个开口容器的液面间的高度不变,试说明:(1)泵的压头(扬程)有无变化;(2)若在泵出口装一压力表,其读数有无变化;(3)泵的轴功率有无变化。 解 (1)液体密度增大,离心泵的压头(扬程)不变。(见教材) (2)液体密度增大,则出口压力表读数将增大。 (3)液体密度ρ增大,则轴功率V q gH P ρη = 将增大。 【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时,水的流量为18m 3 /h ,扬程为20m(H 2O)。试求:(1)泵的有效功率,水的密度为1000kg/m 3 ; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时,泵的流量与扬程将变为多少? 解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱, 有效功率 .e V P q gH W ρ== ???=18 1000981209813600

化工原理 第1章 流体流动 典型例题题解

化工原理典型例题题解 第1章 流体流动 例1 沿程阻力损失 水在一段圆形直管内作层流流动,若其它条件不变,现流量及管径均减小为原来的二分之一,则此时因流动阻力产生的压力损失为原来的( )。 A 2倍 B .4倍 C .8 倍 D. 16 倍 解:因管内流体流动处于层流状态,根据哈根(Hahen )-泊谡叶(poiseuille )公式 2 32d lu P f μ= ? (1) 将式中的流速u 用流量v q 和管径d 表示出来, 2 4 d q u v π = (2) 将(2)式代入(1)式得 4 128d lq P v f πμ= ? (3) 现流量125.0v v q q =; 管径d 2=0.5d 1 , 根据(3)式,压力损失ΔP f2满足下式 85 .01 /)5.0/(5.0//3 4 1 14 114 1 14221 2== = = ??d q d q d q d q P P v v v v f f 故答案C 正确。 例2 流体在管内流动时剪应力的分布 流体在管内流动的摩擦阻力,仅由流体与壁面之间的摩擦引起吗? 解:圆管中沿管截面上的剪应力分布式为 r l g Z P g Z P 2) ()(2211ρρτ+-+= 由该式推导条件可知,剪应力分布与流动截面的几何形状有关,而与流体种类,层流或湍流无关。对于定常态流动体系,可见剪应力随圆管内流体半径的增大而增大,在壁面处,此剪应力达到最大。故剪应力(磨擦阻力)并非仅产生于壁面处,而是在流体体内亦存在。 例3 并联管路中的阻力损失 首尾相同的并联管路中,流体流经管径较小的支路时,总压头损失较大吗? 例 4 附图 解:A 为分支点,B 为汇合点。并联管路Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ具有相同的起始点A 和终点B ,分别利用柏努利方

流体流动习题答案

第一章 流体流动习题解答 1. 某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa ,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103 Pa 。 解:真空度=大气压-绝压 3(98.713.3)10atm p p p Pa =-=-?绝压真空度 表压=-真空度=-13.3310Pa ? 2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品,油面高于罐底9.6 m ,油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔,其中心距罐底800 mm ,孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23×106 Pa ,问至少需要几个螺钉? 解:设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ,则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强 9609.81(9.60.8)82874p g z Pa ρ=?=??-=(表压) 作用在孔盖外侧的是大气压a p ,故孔盖内外所受的压强差为82874p Pa ?= 作用在孔盖上的净压力为 2282575(0.76) 3.7644 p p d N π π =?=??=?410 每个螺钉能承受的最大力为: 62332.23100.014 4.96104 F N π =?? ?=?钉 螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=个 p

所需的螺钉数量最少为8个 3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计,如本题附图所示。测得R 1=400 mm ,R 2=50 mm ,指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散,于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水,其高度R 3=50mm 。试求A 、B 两处的表压强。 解:U 管压差计连接管中是气体。若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度,因为g Hg ρρ=,故由气柱 高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认为A C p p ≈, B D p p ≈。 由静力学基本方程式知 232A C H O Hg p p gR gR ρρ≈=+ 10009.810.05136009.810.05=??+?? 7161Pa =(表压) 417161136009.810.4 6.0510B D A Hg p p p gR Pa ρ≈=+=+??=? 4. 本题附图为远距离制量控制装置,用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H =1 m ,U 管压差计的指示液为水银,煤油的密度为820 kg/m 3。试求当压差计读数R=68 m 时,相界面与油层的吹气管出口距离h 。 解:如图,设水层吹气管出口处为a ,煤油层吹气管出口处为b ,且煤油层吹气管到液气界面的高度为H 1。则 1a p p = 2b p p = 1()()a p g H h g H h ρρ=++-油水(表压) 1b p gH ρ=油(表压) U 管压差计中,12Hg p p gR ρ-= (忽略吹气管内的气柱压力) 12a b p p p p gR ρ-=-= C D H 1 压缩空气 p

化工原理之流体输送机械复习题

“化工原理”第二章流体输送机械复习题 (化0703、0704班;2009-09-01) 一、填空题: 1.(3分)某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=19m水柱,输水量为0.0079m3/s ,则泵的有效功率为________. ***答案*** 1472w 2.(2分)离心泵的主要部件有如下三部分:______,_____,_______. ***答案*** 泵壳; 叶轮; 泵轴 3.(2分)离心泵的主要参数有:______,______,______,________. ***答案*** 流量; 扬程; 功率; 效率 4.(3分)离心泵的特性曲线有: _____________,_________________,___________________. ***答案*** 压头H~流量Q曲线;功率N~流量Q曲线;效率η~流量Q曲线 5.(2分)离心泵的最大安装高度不会大于_______________. ***答案*** 10m 6.(2分)离心泵的工作点是如下两条曲线的交点:______________,________________. ***答案*** 泵特性曲线H--Q;管路特性曲线H--Q 7.(3分)调节泵流量的方法有:_____________,__________________,____________________. ***答案*** 改变出口阀门的开度;改变泵的转速;车削叶轮外径 8.(3分)液体输送设备有:___________,___________,__________,___________,_______. ***答案*** 离心泵; 往复泵; 齿轮泵; 螺杆泵; 旋涡泵 9.(3分)气体输送设备有:________,_________,___________. ***答案*** 通风机; 鼓风机; 压缩机 10.(3分)泵起动时,先关闭泵的出口开关的原因是____________________ **答案** 降低起动功率,保护电机,防止超负荷而受到损伤;同时也避免出口管线水力冲击。 11.(3分)若被输送的流体粘度增高,则离心泵的压头___,流量___,效率___,轴功率____。***答案*** 减小减小下降增大 12.离心泵的流量调节阀安装在离心泵___管路上,关小出口阀门后,真空表的读数____,压力表的读数_____。***答案*** 出口减小增大

化工原理流体输送机械复习题

流体输送机械复习题 一、填空题: 1.(3分)某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=19m水柱,输水量为0.0079m3/s,则泵的有效功率为________. ***答案*** 1472w 2.(2分)离心泵的主要部件有如下三部分:______,_____,_______. ***答案*** 泵壳; 叶轮; 泵轴 3.(2分)离心泵的主要参数有:______,______,______,________. ***答案*** 流量; 扬程; 功率; 效率 4.(3分)离心泵的特性曲线有: _____________,_________________,___________________. ***答案*** 压头H~流量Q曲线;功率N~流量Q曲线;效率η~流量Q曲线 5.(2分)离心泵的最大安装高度不会大于_______________. ***答案*** 10m 6.(2分)离心泵的工作点是如下两条曲线的交点:______________,________________. ***答案*** 泵特性曲线H--Q;管路特性曲线H--Q 7.(3分)调节泵流量的方法有:_____________,__________________,____________________. ***答案*** 改变出口阀门的开度;改变泵的转速;车削叶轮外径 8.(3分)液体输送设备有:___________,___________,__________,___________,_______. ***答案*** 离心泵; 往复泵; 齿轮泵; 螺杆泵; 旋涡泵 9.(3分)气体输送设备有:________,_________,___________. ***答案*** 通风机; 鼓风机; 压缩机 10.(3分)泵起动时,先关闭泵的出口开关的原因是____________________ **答案** 降低起动功率,保护电机,防止超负荷而受到损伤;同时也避免出口管线水力冲击。 11.(3分)若被输送的流体粘度增高,则离心泵的压头___,流量___,效率__

流体流动习题答案

1.雷诺准数的表达式为__________ 。当密度p= 1000kg/m3,粘度卩=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______________ ,其流动类型为______ . 答案:Re二dup / 口 ; 105 ; 湍流 2.某流体在圆管中呈层流流动 , 今用皮托管测得管中心的最大流速为 2m/s, 此时管 内的平均流速为_________ . 答案: 1m/s 3.圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm测得其中的质量流量为11.8kg/s/, 其体积流量为______ . 平均流速为______ .答案: 0.0118m3/s ; 1.5m/s 4.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__. 5.流体在园直管内流动,当 Re>4000时的流型称为________ , 其平均速度与最大 流速的关系为_____ ,而 Re< 2000的流型称为 _______ ,平均速度与最大流速的关系为_____ 。 答案:湍流; Q 0.8umax; 层流; =0.5 umax 6.某设备上,真空度的读数为80mmH,g 其绝压 = ____ mH2O= ______ Pa. (该地区的 大气压为 720mmHg)答案:8.7mH2O ; 8.53 X 104pa 7.应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是___________________ 。 8.流体静压强P的作用方向为(B ) A .指向受压面 B.垂直指向受压面 C .垂直受压面 D .平行受压面 9.层流与湍流的本质区别是( D )

第二章流体输送机械习题解答

《第二章流体输送机械》习题解答 1)某盛有液体的圆筒容器,容器轴心线为铅垂向,液面水平,如附图中虚线所示。当容器以等角速度ω绕容器轴线旋转,液面呈曲面状。试证明: ①液面为旋转抛物面。 ② 。 ③液相内某一点(r ,z )的压强。式中ρ为液体密度。 解 题给条件下回旋液相内满足的一般式为 C r gz P =- ?+22 2 ρωρ (常量) 取圆柱坐标如图,当Z=0,r=0,P=P 0,∵C=P 0 故回旋液体种,一般式为0 22 2 p r gz p =- ?+ρωρ ① ① 液面为P=P 0的等压面 2 2 2 2 2,02 r g Z r gz ωρωρ= =- ?,为旋转抛物面 ②2 2 2R g H ω= 又 g R dr r g rdr Z h R r r 424 20 3 2 02 ωππωππ?= = ?=?? ? 即:h 0=g R 42 2ω ∴H=2h 0 ③某一点(r,Z )的压强P: ) 2( 2 2 202 2 0Z g r g P r gh P P -?+=+ ?-=ωρρωρ

2)直径0.2m 、高0.4m 的空心圆桶内盛满水,圆筒定该中心处开有小孔通大气,液面与顶盖内侧面齐平,如附图所示,当圆筒以800rpm 转速绕容器轴心线回旋,问:圆筒壁内侧最高点与最低点的液体压强各为多少? 解 C r gz P =- ?+22 2 ρωρ 取圆柱坐标如图,当Z=0,r=0, P=P 0 ,∴C=P 0 故回旋液体种,一般式为 0 22 2 p r gz p =- ?+ρωρ B 点:Z=0,r=R=0.1m, Pa R P P B 42222 01051.31.0)260800 (210002 ?=?= = -πρω C 点:Z=-0.4m,r=0.1m, Pa r gZ P P C 4222201090.31.0)260800 (21000)4.0(81.910002?=?+-??-=+?-=-πρωρ 3)以碱液吸收混合器中的CO 2的流程如附图所示。已知:塔顶压强为0.45at (表压), 碱液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m ,碱液流量为10m 3/h ,输液管规格是φ57×3.5mm ,管长共45m (包括局部阻力的当量管长),碱液密度,粘度, 管壁粗糙度。试求:①输送每千克质量碱液所需轴功,J/kg 。②输送碱液所需有效功率,W 。 解 ① Kg J U d l l P P gh W e S /2)1(2 2+++-+ =λρ s m U /41.1)050.0(4360010 2== π 4 310 23.4102120041.1050.0?=???= -e R 3 10450 2 .0-?==d ε ,查得031.0=λ

流体流动习题解答

习题解答 1-41一敞口贮槽中装有油(密度为917kg/m 3 )和水,液体总深度为3.66m ,其中油深为3m 。试计算油水分界处及贮槽底面的压力,分别用绝压和表压表示。(当地大气压为) 解:油水分界处: 表压:kPa gh p 0.27381.9917111=??==ρ 绝压:kPa p 12810013.1107.2541=?+?= 贮槽底面的压力: 表压:kPa gh p p 5.3366.081.91000107.242212=??+?=+=ρ 绝压:kPa p 13510013.110347.3542=?+?= 1-42用U 形压力计测量容器内液面上方的压力,指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3 ,h 1=0.3m ,h 2=0.4m ,R=0.4m 。试求: (1)容器内的表压; (2)若容器内的表压增大一倍,压力计的读数R ‘ 。 解:(1)如图,1-2为等压面。 )(211h h g p p ++=ρ gR p p a 02ρ+= gR p h h g p a 021)(ρρ+=++ 则容器内表压: kPa h h g gR p p a 2.4781.97.090081.94.013600)(210=??-??=+-=-ρρ (2)当容器内的表压增大一倍时,此时 2 '2' 2 R R h h -+= )2 ()('21' 02' 1' 0'R R h h g gR h h g gR p -++-=+-=ρρρρ表 整理得 2 /) 2/(021' g g R h h g p R ρρρ--++= ‘表 m 77.02 /81.990081.913600)2/4.07.0(81.9900102.4723=?-?-??+??= 1-43如图所示,用复式压差计测量某蒸汽锅炉液面上方的压力,指示液为水银,两U 形压差计间充满水。相对于某一基准面,各指示液界面高度分别为z 0=2.0m, z 2=0.7m, z 4=1.8m, z 6=0.6m, z 7=2.4m 。试计算锅炉内水面上方的蒸汽压力。 习题1-42 附图

流体流动习题及答案

流体流动习题及答案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

一、单选题 1.单位体积流体所具有的()称为流体的密度。 A A 质量; B 粘度; C 位能; D 动能。 2.单位体积流体所具有的质量称为流体的()。 A A 密度; B 粘度; C 位能; D 动能。 3.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。 4.气体是()的流体。 B A 可移动; B 可压缩; C 可流动; D 可测量。 5.在静止的流体内,单位面积上所受的压力称为流体的()。 C A 绝对压力; B 表压力; C 静压力; D 真空度。 6.以绝对零压作起点计算的压力,称为()。 A A 绝对压力; B 表压力; C 静压力; D 真空度。 7.当被测流体的()大于外界大气压力时,所用的测压仪表称为压力表。 D A 真空度; B 表压力; C 相对压力; D 绝对压力。 8.当被测流体的绝对压力()外界大气压力时,所用的测压仪表称为压力表。 A A 大于; B 小于; C 等于; D 近似于。 9.()上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值,称为表压力。 A A 压力表; B 真空表; C 高度表; D 速度表。 10.被测流体的()小于外界大气压力时,所用测压仪表称为真空表。 D A 大气压; B 表压力; C 相对压力; D 绝对压力。 11. 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=1/2Umax; B. Um=; C. Um=3/2Umax。 12. 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 A. 与指示液密度、液面高度有关,与U形管粗细无关; B. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细有关; C. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细无关。 13.层流底层越薄( )。 C A. 近壁面速度梯度越小; B. 流动阻力越小; C. 流动阻力越大; D. 流体湍动程度越小。 14.双液体U形差压计要求指示液的密度差( ) C A. 大; B. 中等; C. 小; D. 越大越好。 15.转子流量计的主要特点是( )。 C A. 恒截面、恒压差; B. 变截面、变压差; C. 恒流速、恒压差; D. 变流速、恒压差。 16.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。 17.圆直管内流动流体,湍流时雷诺准数是()。 B A. Re ≤ 2000; B. Re ≥ 4000; C. Re = 2000~4000。 18.某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ,当地大气压为101kPa, 则泵入口处的绝对压强为()。 A A. ; B. 101kPa; C. 。 19.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()倍。 C A. 2; B. 8; C. 4。 20.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是()。 C

第二章 流体输送机械习题解答7题

第二章 流体输送机械习题与思考题解答 1.用离心泵(转速为2900 r/min )进行性能参数测定实验。在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa 和220 kPa ,两测压口之间垂直距离为0.5 m ,泵的轴功率为 kW 。泵吸入管和排出管内径均为80 mm ,吸入管中流动阻力可表达为2f,0113.0h u -=∑(u 1为吸入管内水的流速,m/s )。离心泵的安装高度为2.5 m ,实验是在20 ℃, kPa 的条件下进行。试计算泵的流量、压头(泵的扬程)和效率。 解:(1)泵的流量 由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式(池中水面为基准面),得到 ∑-+++=10,211 120f h u p gZ ρ 将有关数据代入上式并整理,得 48.3581.95.2100010605.33 2 1 =?-?=u 184.31=u m/s 则 2 π(0.08 3.18436004Q =???m 3/h=57.61 m 3/h (2) 泵的扬程 、 3 (60220)100.50m 29.04m 10009.81H ??+?=++=????? (3) 泵的效率 57.6129.0410009.813600100%10001000 6.7 HQ g P ρη???==??=68% 2.用离心泵(转速为2900 r/min )将20 ℃的清水以60 m 3/h 的流量送至敞口容器。此流量下吸入管路的压头损失和动压头分别为2.4 m 和0.61 m 。规定泵入口的真空度不能大于64 kPa 。泵的必需气蚀余量为3.5 m 。试求泵的安装高度(当地大气压为100 kPa ); 解:在水池液面和泵入口截面之间列柏努利方程式(水池液面为基准面),得 2a 11g f,01()2p p u H H g g ρ--=++ 即 3 g 64100.61 2.410009.81 H ?=++? 3.51g H =m | 3.用离心泵将真空精馏塔的釜残液送至常压贮罐。塔底液面上的绝对压力为 kPa(即输

流体流动习题答案

11. 本题附图所示的贮槽内径D 为2 m ,槽底与内径d 0为32 mm 的钢管相连,槽内无液体补充,其液面高度h 1为2 m(以 管子中心线为基准)。液体在本题管内流 动时的全部能量损失可按2 20f h u =∑计算,式中u 为液体在管内的流速。试求 当槽内液面下降1 m 时所需的时间。 解:根据物料衡算,在d θ时间内,槽内由于液面下降dh 而减少的液体量均由管路出口流出,于是有 2244D dh d ud ππθ= (1) 取管中心线所在的水平面位能基准面,在瞬时截面11'- 与管路出口截面22'-间列柏努利方程,得 22112212,1222 f p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑ 其中,1z h = 20z = 120p p ==(表压) 10u ≈ 2,1220f h u -=∑ 解得20.6920.0692u z h == (2) 将(2)式代入(1)式,并在下列边界条件下积分 10θ= 12h m = 2θθ= 21h m = 2 122000()4644 1.29320.692s h h θ=-?==? 12. 本题附图所示为冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m 3,循环量为36 m 3/h 。管路的直径相同,盐水由A 流经两 个换热器而至B 的能量损失为 J/kg ,由B 流 至A 的能量损失为49 J/kg ,试计算:(1) 若 泵的效 率为70%时,泵的轴功率为若干kW (2) 若

A 处的压强表读数为245.2?103 Pa 时, B 处的压强表读数为若干 解:对循环系统,在管路中任取一截面同时作上游和下游截面,列柏努利方程,可以证明泵的功率完全用于克服流动阻力损失。 (1) 质量流量 331100/36/360011/s S w V kg m m s kg s ρ==?= ,,98.149147.1/f A B f B A We h h J kg --=+=+=∑∑ 147.1111618.1/e e s N W w J s ==?= /1618.1/0.7 2.31N Ne kW η=== (2) 在两压力表所处的截面A 、B 之间列柏努利方程,以通过截面A 中心的水平面作为位能基准面。 22,22A A B B A B f A B p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑ 其中,0A z =,7B z m =,A B u u =,245.2A p =kPa ,,98.1/f A B h J kg -=∑ 将以上数据代入前式,解得4,() 6.210A B B f A B p p gz h Pa ρρ-=--=?∑(表压) 13. 用压缩空气将密度为1100 kg/m 3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽,两槽的液面维持恒定。管路直径均为60 3.5mm mm φ?,其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为2,,f AB f CD h h u ==∑∑,2, 1.18f BC h u =∑。两压差计中的指示液均为水银。试求当R 1=45 mm ,h =200 mm 时:(1) 压缩空气的压强p 1为若干 (2) U 管压差计读R 2数为多少 解:求解本题的关键为流体在管中的流速 (1)在B 、C 间列柏努利方程,得 22,22C C B B B C f B C p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑ ,()B C C B f B C p p g z z h ρ--=-+∑ (1) 1()()B C Hg C B p p gR g z z ρρρ-=-+- 3(136001100)9.81451011009.815-=-???+??

流体输送机械习题及答案

2.2 习题 1(1)离心泵的主要部件有________、_________和_________。 2(2)往复泵主要适用于__________、_________的场合。 3离心泵产生汽蚀,通常是由于______________,______________,____________,______________等。 4离心泵的叶片一般是__________,这是为了输出时增大__________,减少__________。 5(1)若被输送流体粘度增高,则离心泵的压头________、流量________、效率________、轴功率________。 6(2)若被输送流体密度改变,则离心泵的________、________及________均保持不变。 7(3)离心泵的总效率 反映了________,________和________三项能量损失的影响。 8(4)离心泵吸入管线一般处于________压状态,若此时吸入管有泄漏,离心泵可能出现________现象。 9(1)离心泵工作点是________曲线与________曲线的交点。 10(2)离心泵的安装高度超过允许安装高度时,离心泵会发生________现象。 11(1)离心泵的轴封装置主要有________和________两种; 12(2)管路特性曲线的一般表达式是________。 13(3)影响离心泵理论流量的因素有________和________。 14(4)离心泵叶轮按有无盖板可分为________、________、________。 15在测定离心泵的性能曲线实验过程中,在泵出口处应安装________和________,而________必须在________的前部。在泵的入口处应安装________,在________上还必须安测流量仪表,测流量仪表可以采用________或________或________等。 16(1)离心泵的特性曲线通常包括________、________和________曲线,这些曲线表示在一定的________下输送某特定液体时的性能。 17(2)离心泵用出口阀调节流量实质上是改变了________曲线使其________位置发生变化,如果将离心泵的转速减少,则可以使________曲线改变,改变的方向是________。

流体流动习题答案

第一章 流体流动习题解答 1.某设备上真空表的读数为13.3×103Pa ,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103Pa 。 解:真空度=大气压-绝压 表压=-真空度=-13.3310Pa ? 2.在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品,油面高于罐底 9.6 m ,油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔,其中心距罐底800 mm ,孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23×106Pa ,问至少需要几个螺钉? 解:设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ,则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强 9609.81(9.60.8)82874p g z Pa ρ=?=??-=(表压) 作用在孔盖外侧的是大气压a p ,故孔盖内外所受的压强差为82874p Pa ?= 作用在孔盖上的净压力为 每个螺钉能承受的最大力为: 螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=个 所需的螺钉数量最少为8个 3.某流化床反应器上装有两个U 管压差计,如本题附 图所示。测得R 1=400 mm ,R 2=50 mm ,指示液为水银。为防 止水银蒸气向空间扩散,于右侧的U 管与大气连通的玻璃p C D

管内灌入一段水,其高度R 3=50mm 。试求A 、B 两处的表压强。 解:U 管压差计连接管中是气体。若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水 银的密度,因为g Hg ρρ=,故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认 为A C p p ≈,B D p p ≈。 由静力学基本方程式知 7161Pa =(表压) 4.本题附图为远距离制量控制装置,用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H =1 m ,U 管压差计的指示液为水银,煤油的密度为820 kg/m 3。试求当压差计读数R=68 m 时,相界面与油层的吹气管出口距离h 。 解:如图,设水层吹气管出口处为a , 煤油层吹气管出口处为b ,且煤油层吹气 管到液气界面的高度为H 1。则 1a p p =2b p p = 1()()a p g H h g H h ρρ=++-油水(表压) 1b p gH ρ=油(表压) U 管压差计中,12Hg p p gR ρ-=(忽略吹气管内的气柱压力) 分别代入a p 与b p 的表达式,整理可得: 根据计算结果可知从压差指示剂的读数可以确定相界面的位置。并可通过控制分相槽底部排水阀的开关情况,使油水两相界面仍维持在两管之间。 H 1 压缩空气 p

第二章.流体输送设备一章习题及答案

流体输送设备一章习题及答案 一、选择题 1、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。 2、离心泵最常用的调节方法是 ( )。B A. 改变吸入管路中阀门开度; B. 改变压出管路中阀门的开度; C. 安置回流支路,改变循环量的大小; D. 车削离心泵的叶轮。 3、离心泵的扬程,是指单位重量流体经过泵后获得的( )。B A. 包括内能在内的总能量; B. 机械能; C. 压能; D. 位能(即实际的升扬高度)。 4、离心泵的扬程是 ( )。D A. 实际的升扬高度; B. 泵的吸液高度; C. 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度 D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值。 5、某同学进行离心泵特性曲线测定实验,启动泵后,出水管不出水,泵进口处真空计指示真空度很高,他对故障原因作出了正确判断,排除了故障,你认为以下可能的原因中,哪一个是真正的原因( )。C A. 水温太高; B. 真空计坏了; C. 吸入管路堵塞; D. 排出管路堵塞。 6、为避免发生气蚀现象,应使离心泵内的最低压力()输送温度下液体的饱和蒸汽压。A A. 大于; B. 小于; C. 等于。 7、流量调节,离心泵常用(),往复泵常用()。A;C A. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀 8、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中,应采用()。输送大流量,低粘度的液体应采用()。C;A A. 离心泵; B. 往复泵; C. 齿轮泵。 9、1m3 气体经风机所获得能量,称为()。A A. 全风压; B. 静风压; C. 扬程。 10、往复泵在启动之前,必须将出口阀()。A A. 打开; B. 关闭; C. 半开。 11、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。 12、离心泵启动前_____,是为了防止气缚现象发生。D A 灌水; B 放气; C 灌油; D 灌泵。 13、离心泵装置中_____的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。A A. 吸入管路; B. 排出管路; C. 调节管路; D. 分支管路。 14、为提高离心泵的经济指标,宜采用_____ 叶片。B A 前弯; B 后弯; C 垂直; D 水平。 15、离心泵最常用的调节方法是()。B A. 改变吸入管路中阀门开度; B. 改变排出管路中阀门开度; C. 安置回流支路,改变循环量的大小; D. 车削离心泵的叶轮。 16、往复泵的_____ 调节是采用回路调节装置。C A. 容积; B. 体积; C. 流量; D. 流速。 二、填空题 1、某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为H = 19m水柱,输水量为20kg·s-1,则泵的有效功率为_________。3728w 2、离心泵的主要部件有如下三部分:______,_____,_______。泵壳;叶轮;泵轴 3、调节泵流量的方法有:___________,___________,____________。改变阀门的开度;改变泵的转速;车削叶轮外径 4、泵起动时,先关闭泵的出口开关的原因是______________________________。降低起动功率,保护电机,防止超负荷而受到损伤;同时也避免出口管线水力冲击 5、离心泵的流量调节阀安装在离心泵______管路上,关小出口阀门后,真空表的读数______,压力表的读数______。出口;减小;增大 6、离心泵的工作点是______曲线与______曲线的交点。离心泵特性;管路特性 7、泵的扬程的单位是______,其物理意义是______。M;泵提供给单位重量流体的能量 8、离心泵输送的液体粘度越大,其扬程______,流量_______,轴功率______,效率________。越小;越小;越大;越小 9、离心泵输送的液体密度变大,则其扬程_________,流量________,效率_________,轴功率_________。不变;不变;不变;变大 10、通风机的全风压是指_________的气体通过风机所获得的能量,单位常用_________;习惯上以_________单位表示。单位体积;Pa;mmH2O 11、水环真空泵可以造成的最大真空度为85%,即真空泵能达到的最低压力(绝压)是_________mmHg。114 12、启动往复泵时灌泵。不需要 13、齿轮泵的流量 _____ 而扬程 ______。较小;较高 14、石油化工厂常用的压缩机主要有_____和_______两大类。往复式;离心式 15、往复泵常用 _____ 的方法来调节流量。回路调节 16、往复泵适用于。流量较小,扬程较高的场合

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