第二章流体输送机械
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0.0079m .s ,则泵的有效功率为________.
***答案***
1472w
2.（2分）离心泵的安装高度超过允许吸上高度时，会发生__________现象。
***答案***
气蚀。
3.（3分）轴流式通风机产生的风量_______、风压_________，所以它只适用于_____________。
***答案***
大、小、通风换气
4.（4分）离心泵的叶轮有_______、_______和________三种类型，若输送浆料或悬浮液宜选用_________。
***答案***
闭式、半开式和开式；半开式或开式
5.（4分）真空泵是一个获得________于处界大气压的设备，它用于抽送设备内的__________压气体，使设备内获得一定的___________。往复式真空泵用于抽吸___________的气体。
***答案***
低；低；真空度；干燥
6.（4分）往复压缩机的每一实际工作循环，是由________、________、________、________四个阶级组成。
***答案***
吸气、压缩、排气、膨胀
7.（3分）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。
***答案***
单位体积；Pa; mmH O
8.（2分）
风机的风压是指___________的气体通过风机而获得的能量。
***答案***
单位体积
9.（4分）
流体输送机械按工作原理可分为_________、_________、_________、___________四大类。
***答案***
离心式、往复式、旋转式、流体作用式
10.（2分）
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_____，扬程_____________。
***答案***
减少；增大
11.（4分）离心泵输送的液体密度变大，则其扬程_________，流量________，效率_________，轴功率_________。
***答案***
不变；不变；不变；变大
12.（3分）
离心泵在启动时应先将出口阀_______，目的是___________________。往复泵在启动时，其出口阀必须___________.
***答案***
关闭；减少启动功率，保护电机；打开
13.（2分）
离心泵的扬程是指____________________________能量。
***答案***
泵给以单位重量液体的有效功。
14.（2分）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__________现象。
***答案***
气缚
15.（2分）离心泵的流量常用＿＿＿＿＿＿＿＿调节。
***答案***
出口阀
16.（2分）离心泵的性能曲线通常包括＿＿＿＿＿＿＿曲线、＿＿＿__＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿曲线。这些曲线表示在一定＿＿＿＿__下，输送某种特定的液体时泵的性能。
***答案***
H－Q，η－Q，N－Q，转速
17.（2分）离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是＿＿＿＿＿＿＿时的流量和扬程。
***答案***
效率最高
18.（2分）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。
***答案***
气蚀
19.（2分）当离心泵出口阀门开大时，流量＿＿＿，泵出口压力＿＿＿_。(变大,
变小,不变)
***答案***
变大降低
20.（3分）
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
二、选择题：
1.（2分）
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. Q ＝0，N ≈0
B. Q 〉0，N 〉0
C. Q 〈0，N 〈0
***答案***
A
2.（2分）离心泵的吸液高度与（）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
***答案***
A
3.（2分）离心泵是依靠作旋转运动的（）进行工作的。
A. 齿轮
B. 叶轮
C. 活塞
***答案***
B
4.（2分）对水喷射泵来说，当工作水温升高时，其产生的真空度是（）的。
A. 升高
B. 不变
C. 降低
***答案***
C
5.（2分）离心泵的实际安装高度，应（）允许吸上高度。
A. 高于
B. 低于
C. 等于
***答案***
B
6.（2分）
通常所说的离心通风机的风压是指（）
A. 静风压
B. 动风压
C. 全风压
***答案***
C
7.（2分）
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（），流量会（）。
A. 变大
B. 变小
C. 不变
***答案***
A， B
8.（2分）
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（）。
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
***答案***
C
9.（2分）往复泵在启动之前，必须将出口阀（）。
A. 打开
B. 关闭
C. 半开
***答案***
A
10.（2分）
罗茨鼓风机的流量调节可用（）。
A. 出口阀
B. 进口阀
C. 旁路阀
***答案***
C
11.（2分）
4B型水泵中的4是代表（）.
A. 扬程4m
B. 流量4m .s
C. 吸入口径为4英寸
***答案***
C
12.（2分）
B型离心泵属（）泵
A. 耐腐蚀泵
B. 清水泵
C. 油泵
***答案***
B
13.（2分）
离心泵启动之前要先灌满液，目的是防止（）现象发生。
A. 堵塞
B. 气蚀
C. 气缚
***答案***
C
14.（2分）
真空泵用于减压，其终压（）大气压。
A. 大于
B. 小于
C. 等于
***答案***
C
15.（2分）
离心泵铭牌上所标的性能参数是指（）时的值，
A. 工作点
B. 最高效率
C. 最大扬程
D. 最大功率
***答案***
B
16.（2分）为减少电机的启动功率，离心泵在启动前应将（）.
A. 出口阀关闭
B. 进口阀关闭
C. 出口阀打开
D.进口阀打开
***答案***
A
17.（2分）流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（）
A. 出口阀
B. 进口阀
C. 旁路阀
***答案***
A、 C
18.（2分）离心泵的允许吸上真空度随泵的流量增大而（）
A. 增大
B. 减少
C. 不变
***答案***
B
19.（2分）由于泵内存有气体，启动离心泵而不能送液的现象，称为（）现象。
A. 气蚀
B. 气缚
C. 喘振
***答案***
B
20.（2分）
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( )
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
***答案***
D.
三、判断题：
1.（2分）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。（）
***答案***
√
2.（2分）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。（）
***答案***
√
3.（2分）离心泵开泵之前要先灌液，目的是防止气蚀现象发生。（）***答案***
×
4.（2分）
从理论上说，往复泵的流量与扬程无关。（）
***答案***
√
5.（2分）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，其测出泵的性能曲线就不一样（）。其实际供给管路的最大流量也不一样（）。
***答案***
×√
6.（2分）往复泵在启动前要先灌液，否则会发生气蚀现象（）。
***答案***
×
7.（2分）离心泵的扬程又称压头，即升扬高度（）。
***答案***
×
8.（2分）多级往复式压缩机的压缩级数越多，则功耗越少( )。
***答案***
√
9.（2分）
往复泵开泵之前，须将出口阀打开，目的是为了减少轴功率（）。
***答案***
×
10.（2分）从旋涡泵的特性曲线可看出，当流量增加时，轴功率减少了（）。***答案***
√
11.（2分）离心泵启动前、应将出口阀关闭，目的是使轴功率为零. （）
***答案***
×
12.（2分）8一18N014型离心通机，其叶轮直径为140mm . （）
***答案***
×
13.（2分）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（）
***答案***
√，×
14.（2分）欲提高离心通风机的风压，可以提高风机叶轮的转速（）
***答案***
√
15.（2分）
离心泵的“气缚”与“气蚀”现象，其本质是相同的。( ）
***答案***
√
16.（2分）往复泵与离心泵相比，由于有自吸能力，故往复泵的吸液高度无限制（）
***答案***
×
17.（2分）3B19A型水泵，其中的“19”表示该泵安装最大叶轮而效率最高时的扬程可达19m（）
***答案***
×
18.（2分）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（）***答案***
×
19.（2分）
理论上往复泵的扬程与流量无关，则它的安装高度也不受限制（）。
***答案***
×
20.（2分）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（）。***答案***
×
四、问答题：
1.（8分）离心泵有哪些基本参数和特征曲线？
***答案***
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，
η-Q效率曲线。
2.（3分）
为什么离心泵在开车前要关闭出口阀门？
***答案***
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。
3.（2分）离心泵的主要构件有哪些？
***答案***
泵壳、泵盖、叶轮、轴。
4.（3分）离心泵为什么会出现气蚀现象？
***答案***
是因为叶轮入口及其背面存在低压区，随着吸水高度E的增加。
Z=(p -p )/(ρg)-u /2g-∑h 则吸入口压力p 减小，当p 减小到某一值时，低压区的压力p 就会等于小于送液的饱和蒸汽压p 。即p ≤p ，低压区液体沸腾，产生大量气泡，同时，溶解在液体中的空气，也会因压力降低而逸出，生成的气泡，随液流流入叶轮高压区，气泡就会破碎，体积骤然缩小，大量液体就会冲击过去，冲击点可达上百个大气压，且频率非常高，冲击波及气中微量氧共同作用可使叶轮及原壳出现斑痕，甚至呈海绵状，即气蚀。
5.（12分）
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？
***答案***
“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。
6.（10分）
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？***答案***
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。
7.（6分）
为什么往复泵在开泵前应将出口阀打开？
***答案***
因往复泵属正位移泵（容积式泵），活塞在一定转速下作往复运动，需把吸入泵内的液体及时排出，否则会因液体的不可压缩性造成泵内压力急剧升高，而损坏泵体、电机。故往复泵开泵前应将出口阀打开，使液体及时排出。
8.（8分）离心泵的主要部件有哪些？各有什么作用？
***答案***
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提高。
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。
9.（8分）离心泵有哪些主要性能参数和特性曲线？
***答案***
主要性能参数有：流量、扬程，轴功率和效率等。
特性曲线是：H~Q扬程曲线；N一Q轴功曲线；η一Q率曲线。
10.（6分）
离心泵的扬程和升扬高度有什么不同？
***答案***
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/ρg和动压头的增量△u /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。
11.（6分）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？
***答案***
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。12.（8分）当离心泵启动后不吸液，其原因主要有哪些？
***答案***
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。
13.（12分）如图所示的2B31型离心泵装置中，你认为有哪些错误？并说明原因。
***答案***
图中错误有：
1）无底阀，无法灌液且易堵塞；
2）安装高度15m过高，因常压下送水理论上最大的吸上高度为10.33m而实际由于存在阻力，不可能达到如此高度；
3）吸入管径比排出管径小，因流速增大而引起损失能量增大易发生气蚀在现象；4）叶轮反转；无法排液；
14.（8分）
按图写出离心泵开泵及停泵操作程序。
本题目有题图：TITU158.bmp
***答案***
开泵：关闭阀B一打开阀A一灌液一关闭阀A一启动键K一全开阀B一调节阀A至合适流量。
停泵：关闭阀A一关闭阀B（若长期停泵可不关，以便放完管路中的液体）一按停止电键K
15.（18分）
不同类型的离心泵，其Q-H曲线的形状不同，有的较平（如图A线），有的较陡（图中B线），问：（1）当用离心泵来输送含有泥浆的液体，其部分泥浆会在管道内沉积，在此种情况下，宜选哪一类型Q-H线的离心泵才能避免流量发生过大的波动？（2）若用出口阀调节流量，对于哪一种形状的Q一H线离心泵较为理想？
***答案***
（1）选用Q～H线较陡的泵（即图中的B线），设曲线I为原来的管路特性曲线；曲线II为后来（阻力增大）的管路特性曲线，从图中可看出对A泵来说，工作点由M 变为M 对应的流量由Q 到Q ；对B泵来说，工作点由C 变到C 对应的流量由Q 到Q 两泵流量变化（皆变小）的幅度B泵 （2）对调节流量来说，A泵较好，而调节流量较为灵敏（变化幅度较大），由图中工作点变化可知。 16.（4分） 轴流式通风机能否装在管路上来输送气体？为什么？ ***答案*** 不能，因轴流式通风机其风压主要靠叶片转动时对气体产生的推力而产生，因此风压小，而风量大，故只能用于通风换气。 17.（10分） 为什么往复压缩机在压缩比较大时要采用多级压缩？ ***答案*** 当余隙系数一定时，压缩比愈高，余隙气体膨胀占去气缸的容积愈大、使吸气量减少，当容积系数为零时，压缩比达到最大，气体膨胀占满气缸容积，无法吸气。当压缩比较大时，采用多级压缩有以下优点：降低排气温度；减少功耗；提高气缸容积利用率、使压缩机的结构更为合理。 18.（3分） 流体输送设备的主要类型有几种？ ***答案*** 离心式———离心泵、离心通风机、离心压缩机等。 正位移式——往复泵、齿轮泵、螺杆泵等。 离心—正位移式———旋涡泵。 19.（8分） 离心泵起动时，为什么要把出口阀关闭？ ***答案*** 离心泵工作时，其轴功率Ne随着流量增大而增大，所以泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致于超负荷而受到损失，同时也避免出口管线的水力冲击。 20.（8分） 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？ ***答案*** 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∝ρ。good ok 4/16/2013 五、计算题： 1.（10分） 将20℃的水由水池打至一敞口高位槽中，槽内的水面与水池内的水面的垂直距离为31.6m。管路总能量损失为50J.kg ，流量为20m .h ，试求理论功率为多少kw？ ***答案*** ｇZ ＋ｕ /2＋P /ρ＋Ｗ ＝ｇZ ＋ｕ / 2＋P /ρ+∑ｈ Z ＝0，Z ＝31.6m，P ＝P ，ｕ ≈0，ｕ ≈0， ∑ｈ ＝50Ｊ/kg Ｗ ＝ｇZ ＋∑ｈ ＝9.81×31.6＋50＝3 60Ｊ/kg m ＝20/3600×1000＝5.556kg.s N＝Ｗ m ＝360×5.556＝2000Ｊ.s ＝2kw 2.（18分） 如图3B57离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为2.5at的塔内,管径为φ108×4mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知：水的流量为56.5m .h ，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg.m ，管路摩擦系数可取为0.024，试计算并回答：(1)水在管内流动时的流动形态；(2)管路所需要的压头和功率； ***答案*** 已知：d=108-2×4=100mm=0.1m A=(π/4)d =3.14×(1/4)×0.1 =0.785×10 m l+Σl =100m Q=56.5m .h ∴u=Q/A=56.5/(3600×0.785×10 )=2m.s μ=1cp=10 Pa·S ρ=1000kg.m λ=0.024 ⑴∵Re=duρ/μ=0.1×2×1000/10 =2×10 >4000 ∴水在管内流动呈湍流 ⑵以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程： Z +(u /2g)+(p /ρg)+He =Z +(u /2g)+(p /ρg)+Σhf ∵Z =0 u =0 p 0(表压) Z =18m u =0 p /ρg=2.5×9.81×10 /(1000×9.81)=25m Σhf =λ[(l+Σle )/d](u /2g) =0.024×(100/0.1)×[2 /(2×9.81)]=4.9m ∴He=18+25+4.9=47.9m Ne=HQρg=47.9×1000×9.81×56.5/3600=7.4kw 3.（8分） 现有一台离心泵，铭牌上标出允许吸上真空度H ＝6m，用来输送20℃的清水，已知吸入管路的全部阻力损失为1.5 mH O，当地大气压为10mH O，若略去泵入口处的动压头。试计算此泵的允许安装高度Hg 为多少米？ ***答案*** Hg ＝Hs －U /2ｇ－∑ｈf ＝6－1.5 ＝4.5m 安装高度为4.5m。实际安装高度=4.5-0.5=4m 4.（12分）欲用离心泵将比重为1.1的液体（性质与水相近）以20m .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3m液柱，求泵的扬程和有效功率。今库房有下列型号的离心泵，选用哪台合适？ 型号流量m .h 扬程m 2B31 20 30.8 2B31A20 25.2 3B33A25 26.2 ***答案*** 如图所示取1－1、2－2截面列柏努里方程，并以1－1为基准面，得： H＝ΔZ＋∑Hf ＝15＋8＝23m N有效＝ρQH/102 ＝1100×(20/3600)×23/102＝1.38KW 选2B31A型水泵。 该泵Q＝20m .h H＝25.2＞23m 5.（15分） 某混合式冷凝器的真空度为0.8kgf.cm ，所需冷却水量为5×10 kg.h 冷水进冷凝器的入口比水池的吸水液面高15m，用φ114×7mm管道输水，管长80m，管路配有2个球心阀和5个弯头，现仓库中有四种规格离心泵如下： 编号│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 流量L/min │500 │1000 │1000 │2000 扬程m │10 │10 │15 │15 已知阀门的阻力系数ζ＝3，90°弯头的阻力系数ζ＝1.26，管入口ζ＝0.5 摩擦系数λ＝0.02，试问用哪一号泵，并说明理由。 ***答案*** H ＝ΔZ＋ΔP/ρｇ＋ΔU /2ｇ＋∑H U ＝0 U ＝U＝5×10 /3600/（1000×0.78 5×0.1 ） ＝1.77 m.s H ＝15＋（－8）＋1.77 /（2×9.81）＋（0.5＋2×3＋5× 1.26＋0.02×80/0.1）×1.77 /（2×9.81） ＝15－8＋0.16＋28.8×0.16＝11.76m Q＝5×10 /1000＝50m .h ＝50/60×1000 ＝833 L/min 选用3号泵。因1、2号泵扬程低，4号泵流量大，虽然可用， 但效率低，故不宜。 6.（15分） 某厂准备用离心泵将20℃的清水以40m .h 的流量由敞口的储水池送到某吸收塔的塔顶。已知塔内的表压强为1kgf.cm ，塔顶水入口距水池水面的垂直距离为6m，吸入管 和排出管的压头损失分别为1m和3m，管路内的动压头忽略不计。当地的大气压为10.33（m水柱），水的密度为1000kg.m 。现仓库内存有三台离心泵，其型号和铭牌上标有的性能参数如下，从中选一台比较合适的以作上述送水之用。 型号流量（m .h ）扬程（m）允许吸上真空度m 3B57A50 38 7.0 3B33 45 32 6.0 3B19 38 20 5.0 ***答案*** 以储水池液面为1－1面，以塔顶为截面2－2，并以1－1面为基准面，列柏努利方程Z ＋P /ρｇ＋U /2ｇ＋ｈ ＝Z ＋P /ρｇ＋U /2ｇ＋∑ｈf Z ＝0，Z ＝6，P ＝0，P ＝1.0（kgf.cm ） U ＝0 ∑ｈ ＝ｈ ＋ｈ ＝4m ｈ ＝6＋9.8×10 /（10 ×9.8）＋4 ＝20 （m） ∵ｈ ＝20 （m）V＝40 m .h 选3B33较合适。 允许安装高度 Z 允=H 允-u /（2g）-∑h 吸=6.0-1=5m 实际安装高度 Z 实=Z 允-0.5=5-0.5=4.5m 7.（12分） 流量12m .h ,泵出口处压力表读数1.9at（表）,泵入口处真空表读数140mmHｇ，轴功率1.20kw，电动机转数2900转/分，真空表与压力表距离.7m，出口管与入口管直径相同。求：泵的压头H与效率η？（忽略两侧压点间阻力损失） ***答案*** H＝（Z －Z ）＋（P －P ）/ρｇ＋（U －U ）/2g ＋∑ｈ ∑ｈ 略U ＝U 1ａｔ＝9.81×10 N.m 1mmHｇ＝13 3.3 N.m ∴P ＝1.9×9.81×10 ＝1.864×10 N.m P ＝－140×133.3＝－1.866×10 N.m 压头H＝0.7＋（1.864×10 －（－1.866×10 ）/(1000×9.81) ＝21.6 （m） N ＝QHρｇ＝21.6×12/3600×1000×9.81 ＝706.32 （w） η＝0.706/1.2＝58.86％ 8.（15分） 密度为1200kg.m 的盐水，以25m .h 的流量流过内径为75mm的无缝钢管。两液 面间的垂直距离为30 m，钢管总长为120m，管件、阀门等的局部阻力为钢管阻力的25％。试求泵的轴功率。假设：（1）摩擦系数λ＝0.03；（2）泵的效率η＝0.6 ***答案*** Z ＋ｕ /2ｇ＋P /ρｇ＋H ＝Z ＋ｕ /2ｇ＋P /ρg+∑H Z ＝0，Z ＝30m，ｕ ≈0，ｕ ≈0，P ＝P ∴H ＝Z ＋∑H ＝30＋∑H ∑H ＝（λ×ｌ/d×ｕ /2ｇ）×1.25 ｕ＝V/A＝25/（3600×0.785×（0.07 5） ） ＝1.573m.s ∑H ＝（0.03×120/0.075×1.573 /（2×9.81）×1.25 ＝7.567m盐水柱 H ＝30＋7.567＝37.567m N ＝Q H ρｇ ＝25/3600×37.567×1200×9.81＝3071w N轴＝N /η＝3071/0.6＝5118w 9.（15分） 密度为1200kg.m 的盐水，以20m .h 的流量流过内径为75mm的无缝钢管。两液面间的垂直距离为25m，钢管总长为120m，管件、阀门等的局部阻力为钢管阻力的25％。试求泵的轴功率。假设：（1）摩擦系数λ＝0.03；（2）泵的效率η＝0.6 ***答案*** Z ＋ｕ /2ｇ＋P /ρｇ＋H ＝Z ＋ｕ /2ｇ＋P /ρg+∑H Z ＝0，Z ＝25m，ｕ ≈0，ｕ ≈0，P ＝P ∴H ＝Z ＋∑H ＝25＋∑H ∑H ＝（λ×ｌ/d×ｕ /2ｇ）×1.25 ｕ＝Ｖ/A＝20/（3600×0.785×（0.07 5） ） ＝1.258m.s ∑H ＝（0.03×120/0.075×1.258 /（2×9.81）×1.25 ＝4.840m盐水柱 N ＝Q H ρｇ ＝20/3600×1200（25＋4.84）9.81 ＝1951.5w N轴＝N /η＝1951.5/0.6＝3252w 10.（8分） 现有一台离心泵，铭牌上标出允许吸上真空度H ＝6m，用来输送20℃的清水，已知吸入管路的全部阻力损失为2.0 mH O，当地大气压为10mH O，若略去泵入口处的动压头。试计算此泵的允许安装高度Hg 为多少米？ ***答案*** Hg ＝Hs －U /2ｇ－∑ｈf ＝6－2.0 ＝4.0m 实际安装高度H 实≤4-0.5=3.5m 11.（8分） 现有一台离心泵，铭牌上标出允许吸上真空度H ＝5m，用来输送20℃的清水，已知吸入管路的全部阻力损失为1.5mH O,当地大气压为10mH O，若略去泵入口处的动压头。试计算此泵的允许安装高度Hg为多少米？ ***答案*** Hg ＝Hs －U /2ｇ－∑ｈf ＝5－1.5 ＝3.5m 实际安装高度H 实≤3.5-0.5=3m 12.（12分） 流量12m .h ，泵出口处压力表读数1.9at（表），泵入口处真空表读数140mmHｇ，轴功率1.20kw，电动机转数2900转/分，真空表与压力表距离0.9m，出口管与入口管直径相同。求：泵的压头H与效率η？（忽略两测压点间阻力损失） ***答案*** H＝（Z －Z ）＋（P －P ）/ρｇ＋（U －U ）/2g ＋∑ｈ ∑ｈ 略U ＝U 1ａｔ＝9.81×10 N.m 1mmHｇ＝13 3.3 N.m ∴P ＝1.9×9.81×10 ＝1.864×10 N.m P ＝－140×133.3＝－1.866×10 N.m 压头H＝0.9＋（1.864×10 －（－1.866×10 ）/(1000×9.81) ＝21.8 （m） N ＝QHρｇ＝21.8×12/3600×1000×9.81 ＝712.80 （ｗ） η＝0.7128/1.2＝59.40％ 13.（12分） 流量12m .h ，泵出口处压力表读数1.9at（表），泵入口处真空表读数140mmHｇ，轴功率1.00kw，电动机转数2900转/分，真空表与压力表距离0.7m，出口管与入口管直径相同。求：泵的压头H与效率η？（忽略阻力损失） ***答案*** H＝（Z －Z ）＋（P －P ）/ρｇ＋（U －U ）/2g ＋∑ｈ ∑ｈ 略U ＝U 1ａｔ＝9.81×10 N.m 1mmHｇ＝133.3 N.m ∴P ＝1.9×9.81×10 ＝1.864×10 N.m P ＝－140×133.3＝－1.866×10 N.m 压头H＝0.7＋（1.864×10 －（－1.866×10 ）/(1000×9.81) ＝21.6 （m） N ＝QHρｇ＝21.6×12/3600×1000×9.81 ＝706.32 （ｗ） η＝0.706/1.0＝70.6％ 14.（10分） 用泵将比重为0.85的某液体从低位槽打到高位槽。低位槽距地面高2m，管子出口距地面高20 m，管路阻力损失为30 J.kg ，泵入口流速为0.915 m.s ，入口管径为φ89×6 mm 出口管径为φ60×4mm，求泵有效功率。 ***答案*** 在低位槽液面与管子出口截面列柏努利方程得： We=g(Z -Z )+(P -P )/ρ+(u -u )/2+hf =9.81×18+0+0.915 [（77/52） -1]/2+30 =208.6 J.kg Ne=WeρQ=208.6×850×0.915π×(0.077) /4=755w 15.（15分） 某离心泵在高效率范围内，当输送量为280L.min 时，其产生的扬程是18m,η=0.65。问：1、该泵可否将密度1080kg.m , 流量为16.5m .h 的液体从敞口贮槽输送到压力为0.4kgf.cm (表压）的设备内？已知吸入管路和压出管路（包括出口处阻力）阻力损失分别为1m和4m，升扬高度9m。2、若该泵适用，试估算该泵消耗的轴功率为多少kw？ ***答案*** （1）该泵是否适用？ ∵Q =16.5m /h=16.5×1000/60=275L /min<280L /min H =△Z＋△P/ρg＋△u /2g＋H =9＋0.4×9.807×10 /1080×9.807＋0＋5 =17.7m （2）求N，kw N=Q ×H ×ρ/102η=16.5×17.7×1080/（102×0.65×3600）=1.32kw 16.（20分） 现需用一台离心泵将293K的河水44m .h 送至敞口的贮水池内。已知管路特性曲线方程He=30＋14000Qe (式中He的单位是m,Qe的单位是m .s )。（1）管路要求泵的升扬高度为多少？（说明原因）（2）今仓库有四种规格的离心泵（见下表），问能否从中选一台? 型号3B-33A 40B-35A 3B-33 3B-57A Q L.s 12.5 25 12.5 13.9 H m 22.5 34.6 32.6 37.5 H m 5.0 5.8 5.0 6.4 （3）若吸入管路的阻力损失和动压头之和为1m，试确定所选泵的安装高度，并用图表示出来（当地大气压为10mH20） ***答案*** （1）升扬高度△Z ∵K=△Z＋△P/ρg=30而△P=0（河面、贮水池面均与大气相通）故△Z=K=30m即升扬高度为30m （2）选泵 已知：Q =44m .h =44×1000/3600=12.2L.s 又He=30＋14000Qe =30＋14000(44/3600) =32.1m 查题表得，3B33型离心泵合适，其Q=12.5L/s,H=32.6m,Hs=5m （3）定安装高度H安 ∵Hg=Hs'-u /2g-H 因输送的为常压下20℃的水，故Hs'=Hs=5m 又∵u /2g＋H =1m ∴Hg=5-1=4m H安=Hg-1=4-1=3m 即安装高度不超过3m 17.（20分） 用内径100mm的钢管从江中将293K的水送入蓄水池内，水由池底进入，池中水面高出江面30m，管路的长度（包括局部阻力的当量长度在内）为60m，水在管内的流速为1.5m.s 。今仓库存有下列四种规格的离心泵，问可否从中选用一台？已知管路的摩擦系数λ=0.02，若当地大气压为10mH 0，吸入管路的总压头损失和动压头之和为1m，试计算此泵的安装高度。 附：仓库现有四台泵的性能 泵ⅠⅡⅢⅣ 流量m .h 61.2 57.6 54 43.2 扬程m 4.2 38 3 5 32 允许吸上真空度m 6.2 6.5 5 6 ***答案*** （1）选泵 Qe=πd u/4=π×(0.1) ×1.5×3600/4=42.4m .h He=△Z＋△P/ρg＋△u /2g＋H =30＋0＋0＋λL/du /2g =30＋0.02×60/0.1×1.5 /(2×9.807)=31.4m 由Qe=42.4m .h He=31.4m查性能表，选IV号泵合适， 其Q=43.2m .h H=32m （2）求泵安装高度H安 Hg=Hs'-u /2g-H 吸，H安=Hg-(0.5～1)m ∵Hs'=Hs=6m(t=20℃,10mH20送水） 已知：u /2g＋H 吸=1m ∴H安=6-1－（0.5～1)=4.5-4m 即安装高度不高于4.5m。 18.（20分） 今需选择一台合适的水泵，将河中的水送至高位水槽中，已知输送管道采用φ108×4mm的钢管，管内流速为2m.s ,管路特性曲线方程为H =22＋2.48×10 Q （式中Q 的单位：m .s ),现仓库有下列几种型号的离心泵（见附表）。问（1）可否从中选用一台合适的使用；（2）此管路要求的升扬高度为多少mH 0,说明原因；（3）当地大气压为10mH 0，输送水温为20℃，试计算你所选用泵的安装高度，设吸入管路和压出管路的压头损失分别为1m和4m，动压头忽略不计。 泵号一二三四 Q m .h 30 60 56 58 H m 20.5 50 28.8 30 Hs m 5.7 5.6 6.9 4 ***答案*** （1）选泵 Qe=π/4×d ×u=π/4×(0.1) ×2=0.016m .s =56.5m .h He=22＋2.48×10 Q =22＋2.48×(0.016) =28.3m 查表知，四号泵合适，其Q=58m /h H=30m Hs=4m (2)升扬高度△Z ∵K=△Z＋△P/(ρg)=22m 而△P/(ρg)=(因河面与贮槽均与大气相通） ∴升扬高度△Z=K=22m （3）安装高度H安 ∵Hg=Hs'-u /(2g)-H 吸而H安=Hg-1m 因Hs'=Hs=4m(t=20℃10mH O水） 已知：u /2g=0 H 吸=1m∴H安=4-1-1=2m 即安装高度最高不超过2m。 19.（20分） 某车间排出的冷却水，温度为388K,以42m .h 的流量流入贮水池，用一台水泵连续地将此热水从贮水池送至一凉水池上方的喷头，热水从喷头喷出落到凉水池中进行冷却。已知热水在喷头前要保持50kN.m （表压）的压强，喷头入口比贮水池水面高12m,吸入管路和压出管路的阻力分别为0.5m和1m，水的密度近似取1000kg.m ,大气压强为688mmHg,338K时水的饱和蒸汽为187.5mmHg，管内的流体动压头忽略不计。（1）选择一台合适的离心泵，（2）估算该泵实际安装高度。 泵型号Q,m .h H m N kw η% Hs m 3B-33 30 35.5 4.60 62.5 7.0 45 32.6 5.56 71.5 5.0 55 28 6.25 68.2 3.0 3B-19 32.4 21.5 2.5 76 6.5 45 18.8 2.88 80 5.5 52.2 15.6 2.96 75 5.0 3B-19A29.5 17.4 1.86 75 6.0 39.6 15 2.02 80 5.0 48.6 12 2.15 74 4.5 ***答案*** （1）选泵 已知：Qe=42m .h 又He=△Z＋△P/ρg＋△u /2g＋H =12＋50×1000/1000×9.807＋0＋(1＋0.5) =18.5m 依Qe=42m .h ,He=18.5m查表 选3B19泵合适，其Q=45m .h , H=18.8m , Hs=5.5m (2）估算安装高度H安，m ∵Hg=Hs'-u /2g-Hf吸H安=Hg-(1-0.5)m Hs'=Hs =Hs＋(Ha-10)-(H -0.24) =5.5＋(688/735.6×10-10)-(187.5/735.6×10-0.24) =2.54(m) 又知：u /2g=0 Hf吸=0.5m ∴Hg=2.54-0.5=2.04m H安=2.04-(1～0.5)=1.04～1.54m 即安装高度不高于1.43m 20.（12分） 某厂准备用风机将40℃，3800m .h 的空气送入加热器内加热至160℃，然后经管路排到常压设备内，输送系统所需的风压为350mmH O(按160℃的空气计）。试送一台合适的风机。（当地大气压按760mmHg） ***答案*** 已知：H '=350mmH O(接160℃空气计），Q=3800m .h 因风机操作条件与性能条件不同，故风压要校正，3500mm水=350/13.6=25.7mmHg 风管内平均阻力 p =[760+（760+25.7）]/2=772.9mmHg 即：H '性=H ×1.2/ρ' 而ρ'=1.2×293/（273＋160）772.9/760kg.m H '性=350× 1.2/1.2×293/（273＋160）=509mmH O 据H '性=509mmH O Q=3.8×10 m .h 查风机特性图得应选高压离心通风机，型号为9-27-101N05 化工原理绪论、流体流动、流体输送机械 、填空题 一个生产工艺是由若干个 各单元操作的操作原理及设备计算都是以 四个概念为依据的。 常见的单位制有 一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过 断。 单位时间过程的变化率称为 问答题 7. 什么是单元操作？主要包括哪些基本操作? 8. 提高过程速率的途径是什么？ 第一章流体流动 填空题 流体垂直作用于单位面积上的力，称为 两种。 当管中流体形成稳定流动时，管中必定充满流体，即流体必定是 因。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力 流体在管道中的流动状态可分为 点运动方式上的区别是 判断液体处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是 流体若由低压头处流向高压头处时，所加入外加功的作用是 在测量流体的流量时，随流量的增加孔板流量计两侧的压差将 ________ ，若改用转 子流量计，随流量增加转子两侧压差值 ___________________ 。 选择题 构成的。 由于在计量各个物理量时采用了不同的 ，因而产生了不同的单位制。 来判 单位体积流体的质量称为 ，它与 互为倒数。 单位时间流经管道任一截面的流体量称为 ,其表示方法有 的。 产生流体阻力的根本原因是 ；而 是产生流体阻力的第二位原 .两种类型，二者在部质 10 . 液体的密度随温度的升高而 11 表压值是从压强表上读得的，它表示的是 D 大气压强 13 - 气体在等截面的管道中流动时，如质量流量不变则其质量流速 14 - 粘度愈大的流体其流动阻力 15 - 柏努利方程式既可说明流体流动时的基本规律也能说明流体静止时的基本规律, 响却越来越明显。 18 - 当液体部任一点的压强有变化时，将使液体部其它各点的压强 二' 判断题 19 - 气体的粘度随压力的升高而增大。 （） 20 - 层流层的厚度随流体湍动程度的增加而增加。 21 -流体在管路中作稳定流动时，任一截面处流体的流速、密度与截面积的乘积均相等。 22 ■当液体部某点压强一定时，则液体的密度越大，此点距液面的高度也越大。 23 -流体阻力的主要表现之一是静压强下降。 24 ■ 真空度为定值时，大气压强越大，则绝对压强越大。 A 增大 B 减小 C 不变 不一定 A 比大气压强高出的部分 B 设备的真实压力 比大气压强低的部分 12 ■ 流体的流动类型可以用 的大小来判定。 A 流速 B 雷诺准数 C 流量 摩擦系数 A 随温度大小变化 B 随压力大小变化 C 不变 D 随流速大小变化 A 愈大 B 愈小 C 二者无关系 D 不会变化 表明静止流体任一点流体的 是常数。 A 总能量 B 静压能与动压能的和 C 压强 静压 台匕 冃匕 16 -流体的流动状态是由多方面因素决定的, 增大，都使流体向 向移动， 增大，使流体向 方向移动。 A 湍流 B 滞流 C 过渡流 D 稳流 17 ■ 湍流流动的流体随 Re 值的增大，摩擦系数与 关系不大，而 的影 A 雷诺准数 B 粘度 C 管壁粗糙度 D 流体阻力 A 发生变化 B 发生同样大小的变化 C 不变化 D 发生不同情况的变 第2章流体输送机械 学习目的与要求 1、掌握离心泵的工作原理、结构及主要性能参数。 2、掌握离心泵特性曲线、管路特性曲线、工作点。 3、理解汽蚀现象成因，掌握离心泵最大安装高度计算。 4、了解往复泵和旋转泵结构。 5、了解风机结构和工作原理。 6、了解真空泵、真空技术及相关知识。 综合练习 一. 填空题 1．离心泵的主要部件有_________、_________和_________。 2．离心泵的泵壳制成螺壳状，其作用是_________。 3．离心泵特性曲线包括_________、_________和_________三条曲线。 4．离心泵特性曲线是在一定_________下，用常温_________为介质，通过实验测定得到的。 5．离心泵启动前需要向泵充满被输送的液体，否则将可能发生_________现象。．6．离心泵的安装高度超过允许吸上高度时，将可能发生_________现象。 7．离心泵的扬程是指_________，它的单位是_________。 8．若离心泵人口处真空表读数为 kPa，当地大气压强为 kPa，则输送42℃水（饱和蒸气压为 kPa）时，则泵内_________发生气蚀现象。 9．离心泵安装在一定管路上，其工作点是指_________。 10．若被输送液体的粘度增高，则离心泵的压头_________、流量_________、效 率_________、轴功率_________。 答案：1. 叶轮泵壳轴封装置 2. 转能，即使部分动能转化为静压能、N-Q、η-Q 4．转速水 5. 气缚 6. 气蚀 7. 泵对单位重量流体提供的有效能量 m 8. 会 9. 泵的特性曲线与管路曲线交点 10. 减小减小下降增大 二、选择题 1．离心泵的扬程是指（）。 A．实际的升扬高度 B．泵的吸上高度 C．单位重量液体通过泵的能量 D．液体出泵和进泵的压强差换算成的液柱高 2．离心泵的轴功率是（）。 A．在流量为零时最大 B．在压头最大时最大 C．在流量为零时最小 D．在工作点处最小 3．离心泵的效率η和流量Q的关系为（）。 A．Q增大，η增大 B． Q增大，η先增大后减小 C．Q增大，η减小 D． Q增大，η先减小后增大 4．离心泵的轴功率N和流量Q关系为（）。 A．Q增大，N增大 B． Q增大，N先增大后减小 C．Q增大，N减小． D．Q增大，N先减小后增大 5．离心泵气蚀余量△h与流量Q关系为（）。 A． Q增大, △h增大 B． Q增大, △h减小 c． Q增大, △h不变 D．Q增大, △h先增大后减小 6．离心泵在一定管路系统下工作，压头与被输送液体密度无关的条件是（）。 A．z 2-z 1 =0 B．Σh f =0 C． 2 2 2 1 2 2= - u u D．P 2 – P 1 =0 7．离心泵停止操作时，宜（）。 A．先关出口阀后停电 B．先停电后关出口阀 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 2 2 2102M 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 第一章《流体力学》练习题 一、单选题 1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。 A 质量； B 粘度； C 位能； D 动能。 A 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。 A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 A 3．层流与湍流的本质区别是（）。 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。 D 4．气体是（）的流体。 A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 B 5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 C 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。 A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 A 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。 A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 D 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 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 A 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 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。 A 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。 A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 D 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（）。 A. Um＝1/2Umax； B. Um＝0.8Umax； C. Um＝3/2Umax。 B 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. 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。 A 1.为测量内直径由d1= 40 mm到d2= 80 mm的突然扩大的局部阻力系数，在扩大两侧装一 U型压差计，指示液为CCl4， 43 CCl 1600kg/m ρ=。当水的流量为2.78×10-3 m3/s时，压 差计读数R为165 mm，如本题附图所示。忽略两侧压口间的直管阻力，试求实际测得局部阻力系数。 计算题1附图 2在一管路系统中,用一台离心泵将密度为1000 kg/m3的清水从敞口地面水池输送到高位密封贮槽(表压为10m H2O柱),两端液面的位差Δz= 10m,管路总长l=50 m(包括所有局部阻力的当量长度),管内径均为40 mm,摩擦系数λ=0.02。试求： （1）该管路的特性曲线方程； （2）若离心泵的特性曲线方程为H=40-200 q V2(H为压头，m ；q V为流量，m3/min),则该管路的输送量为多少m3/min？扬程为多少m? 若此时泵的效率为0.6，泵的轴功率为多少W？ 2在一管路系统中,用一台离心泵将密度为1000 kg/m3的清水从敞口地面水池输送到高位密封贮槽(表压为10m H2O柱),两端液面的位差Δz= 10m,管内径均为40 mm, 管路的输送量为0.217 m3/min离心泵的特性曲线方程为H=40-200 q V2 (H为压头，m ；q V为流量，m3/min), 试求： 1、管路的特性曲线方程；扬程为多少m? 若此时泵的效率为0.6，泵的轴功率为多少W？ 2、若阀门开度减小，使得局部阻力系数增大了70，（假设在完全湍流区），求此时管路中 流体流量？ 3如本题附图所示，用泵将水由低位槽打到高位槽(均敞口，且液面保持不变)。已知两槽液面距离为20 m，管路全部阻力损失为5 m水柱（包括管路进出口局部阻力损失），泵出口管路内径为50 mm，AB管段长为6 m，其上装有U管压强计，压强计读数R为40 mmHg，R'为1200 mmHg，H为1 mH2O，设摩擦系数为0.02。指示剂为水银。求: 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＿＿ 化工原理绪论、流体流动、流体输送机械 一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个__________ 和___________构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备计算都是以__________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3．常见的单位制有____________、_____________和_______________。 4．由于在计量各个物理量时采用了不同的__________，因而产生了不同的单位制。 5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过__________来判断。 6．单位时间内过程的变化率称为___________。 二问答题 7．什么是单元操作？主要包括哪些基本操作？ 8．提高过程速率的途径是什么？ 9．第一章流体流动 一填空题 1．单位体积流体的质量称为________，它与________互为倒数。 2．流体垂直作用于单位面积上的力，称为____________。 3．单位时间内流经管道任一截面的流体量称为________，其表示方法有________和________两种。 4．当管中流体形成稳定流动时，管中必定充满流体，即流体必定是_________的。 5．产生流体阻力的根本原因是________；而___________是产生流体阻力的第二位原因。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力_______________。 6．流体在管道中的流动状态可分为______ 和__________两种类型，二者在内部质点运动方式上的区别是_____________________________________。 7．判断液体内处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是_________、___________、________________。 8．流体若由低压头处流向高压头处时，所加入外加功的作用是______________________________。 9．在测量流体的流量时，随流量的增加孔板流量计两侧的压差将_______，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值________。 一、选择题 10．液体的密度随温度的升高而_________。 化工原理绪论、流体流动与流体输送机械(doc 9页) 化工原理绪论、流体流动、流体输送机械 一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个__________ 和 ___________构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备计算都是以 __________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3．常见的单位制有____________、 _____________和_______________。 4．由于在计量各个物理量时采用了不同的 __________，因而产生了不同的单位制。5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行 到什么程度，只有通过__________来判断。6．单位时间内过程的变化率称为 ___________。 二问答题 7．什么是单元操作？主要包括哪些基本操 作？ 1． 2．在测量流体的流量时，随流量的增加孔板流 量计两侧的压差将_______，若改用转子流 量计，随流量增加转子两侧压差值 ________。 一、选择题 3．液体的密度随温度的升高而_________。 A 增大 B 减小 C 不变 D 不一定 4．表压值是从压强表上读得的，它表示的是 _________。 A 比大气压强高出的部分 B 设备 的真实压力 C 比大气压强低的部分 D 大气压强 5．流体的流动类型可以用___________的大小 来判定。 A 流速 B 雷诺准数 C 流量 D 摩擦系数 6．气体在等截面的管道中流动时，如质量流量 不变则其质量流速_________。 A 随温度大小变化 B 随压力大小变 化 C 不变 D 随流速大小变化7．粘度愈大的流体其流动阻力__________。 A 愈大 B 愈小 C 二者无关系 D 不会变化 8．柏努利方程式既可说明流体流动时的基本 规律也能说明流体静止时的基本规律，它表 第2章流体输送机械 概述 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 2.1.2 离心泵的基本方程式 2.1.3 离心泵的主要性能参数和特性曲线2.1.4 离心泵的气蚀现象和允许安装高度2.1.5 离心泵的工作点与流量调节 2.1.6 离心泵的类型、选择与使用 2.2 往复泵 2.3 离心通风机 概述 流体输送设备就是向流体作功以提高其机械能的装置，所供能量用以克服沿程阻力、高差、压差等 1.管路系统对流体输送机械的要求 流体输送是化工生产及日常生活中最常见、最重要的单元操作之一。从输送的工程目的出发，管路系统对输送机械的要求通常为： ①应满足工艺上对流量及能量（压头、风压、或压缩比）的要求； ②结构简单，质量轻，设备费低； ③操作效率高，日常操作费用低； ④能适应物料特性（如黏度、腐蚀性，含固体物质等）要求。 2.输送机械的分类 （1）根据被输送流体的种类或状态分类 通常输送液体的机械称为泵；输送气体的机械按其产生压强的高低分别称之为通风机、鼓风机、压缩机及真空泵。 （2）按工作原理可分成以下四类：离心式，往复式，旋转式，流体动力作用式。液体输送机械 根据流量和压头的关系，液体输送机械分为离心式和正位移式。 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 (1)主要部件 ①叶轮—通常由6-12片后弯叶片组成，可分为闭式、半闭式和开式三种形式。将原动机的机械能直接传给液体，以增加其动能和静压能。 ()?????????????????? ???? ??????? ??? ??? ??????? 闭式叶片两侧带有带有前、后盖板，输送清洁液体只有后盖板，流道不易堵塞，输送含有固体叶轮半闭式颗粒的悬浮液，易倒流，效率低没有前、后盖板，仅有叶片和轮毂组成，流道开式不易堵塞，输送含有固体颗粒的悬浮液，易倒流，效率低 ??????????????????? ?单吸式：液体只从叶轮的一侧被吸入，吸液量小叶轮双吸式：液体从叶轮的两侧吸入，吸液量大可消除轴向推力 ②泵壳—呈蜗壳形，是汇集液体和能量转换的场所。使部分动能转化为静压能。为了减少液体直接进入泵壳时因碰撞引起的能量损失，再也论和泵壳之间有时还装有一个固定不动而且带有叶片的导轮。 第一章 流体流动 流体的重要性质 1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、C H 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。 解：气柜满载时各气体的总摩尔数 ()mol 4.246245mol 313 314.86000 0.10005.53.101t =???+== RT pV n 各组分的质量： kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =??=?=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =??=?=M n m kg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =??=?=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =??=?=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =??=?=M n m 2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。 解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m 33 122 1 1 21t m 157.0m 7106083060=??? ? ??+=+ = +=ρρm m V V V 3 3t t m m kg 33.764m kg 157 .0120=== V m ρ 流体静力学 3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= () kPa 3.65Pa 1020103.8533=?-? 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 于是 e 22 229.810.138 0.02 1.38gdH 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 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，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＝0.8Umax； 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 化工原理流体流动部分模拟试题及答案 一填空 (1）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 1/4 倍。 (2）离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 η-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。 (3) 处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是 静止的 、 连通着的 、 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。 (4) 如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出： 单位质量流体的机械能衡算式为????常数=+ + =g p g u z E ρ22 ???少乘一个g ???????????； 单位体积流体的机械能衡算式为????? 常数=++ =p u gz E 2 2 ρρ????????????； 单位重量流体的机械能衡算式为?????? 常数=+ + =g p g u z E ρ22 ???????????； (5) 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 z 1ρg+（u 12 ρ/2）+p 1+W s ρ= z 2ρg+（u 22ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa （N/m 2） 。 (6）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 。 (7) 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 。 (8) 流体流动的连续性方程是 u 1A ρ1= u 2A ρ2=······= u A ρ ；适 用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为 u 1d 12 = u 2d 22 = ······= u d 2 。 (9) 当地大气压为745mmHg 测得一容器内的绝对压强为350mmHg ，则真空度为 395mmHg 。测得另一容器内的表压强为1360 mmHg ，则其绝对压强为2105mmHg 。 (10) 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 。 (11) 测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将 增加 ，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将 不变 。 (12) 离心泵的轴封装置主要有两种： 填料密封 和 机械密封 。 (13) 离心通风机的全风压是指 静风压 与 动风压 之和，其单位为 Pa 。 (14) 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。 降尘室的生产能力只与 沉降面积 和 颗粒沉降速度 有关，而与 高度 无关。 (15) 分离因素的定义式为 u t 2 /gR 。 (16) 已知旋风分离器的平均旋转半径为0. 5m ，气体的切向进口速度为20m/s ，则该分离器的分离因数为 800/9.8 。 (17) 板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的 1/4 。 (18) 在层流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 2 次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的 0.5 次方成正比。 二选择 化工原理-第二章-流体输送设备 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、为有效提高离心泵的静压能，宜采用_____ 叶片。B A 前弯； B 后弯； C 垂直； D 水平。 15、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。 16、离心泵铭牌上标明的扬程是指( ) D A. 功率最大时的扬程 B. 最大流量时的扬程 C. 泵的最大扬程 D. 效率最高时的扬程 17、往复泵在操作中( ) B A. 不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关 B. 允许的安装高度与流量无关 C. 流量与转速无关 D. 开启旁路阀后，输入的液体流量与出口阀的开度无关 18、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 第一章 流体流动与输送机械 1. 燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含CO 28.5％，O 27.5％，N 276％，H 2O8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。 2．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3和789kg/m 3 ,试计算50％（质量％）乙 醇水溶液的密度。又知其实测值为935 kg/m 3 ，计算相对误差。 3．在大气压力为101.3kPa 的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。若在大气压力为90 kPa 的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少？ 4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。 5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为800 kg/m 3和1000 kg/m 3。 （1）计算玻璃管内水柱的高度； （2）判断A 与B 、C 与D 点的压力是否相等。 6．水平管道中两点间连接一U 形压差计，指示液为汞。已知压差计的读数为30mm ，试分别计算管内流体为（1）水；（2）压力为101.3kPa 、温度为20℃的空气时压力差。 7,用一复式U 形压差计测量水流过管路中A 、B 两点的压力差。指示液为汞，两U 形管之间充满水，已知h 1=1.2m ，h 2=0.4m ，h 4=1.4m ，h 3=0.25m ，试计算A 、B 两点的压力差。 题4 附图 B D h 1 h 2 A C 题 5 附图 题7 附图 3 4 6 2 4 3 1 5 流体流动 一填空 (1）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 1/4 倍。 (2）离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 η-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。 (3) 处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是 静止的 、 连通着的 、 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。 (4) 如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出： 单位质量流体的机械能衡算式为????常数=++=g p g u z E ρ22 ??????????????； 单位重量流体的机械能衡算式为????? 常数=++ =p u gz E 2 2 ρρ????????????； 单位体积流体的机械能衡算式为?????? 常数=++=g p g u z E ρ22???????????； (5) 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 z 1ρg+（u 12ρ/2）+p 1+W s ρ= z 2ρg+（u 22ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa （N/m 2） 。 (6）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。 (7) 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。 (8) 流体流动的连续性方程是 u1Aρ1= u2Aρ2=······= u A ρ；适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为 u1d12 = u2d22 = ······= u d2。 (9) 当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为 395mmHg 。测得另一容器内的表压强为1360 mmHg，则其绝对压强为2105mmHg。 (10) 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。 (11) 测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将增加，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将不变。 (12) 离心泵的轴封装置主要有两种：填料密封和机械密封。 (13) 离心通风机的全风压是指静风压与动风压之和，其单位为Pa 。 (14) 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。 降尘室的生产能力只与沉降面积和颗粒沉降速度有关，而与高度无关。 化工原理习题：第一部分流体流动 一、填空 1.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 1/4 倍。 ( 2 f l u = d2 Wλ,层流时： du Re= ρ μ ， 64 = Re λ，带入可知：阻力损失正比于流速，反比于 管径平方) 2.离心泵的特性曲线通常包括H-Q曲线、η-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。 3.处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是静止的、连通着的、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。 4.牛顿粘性定律的表达式τ=μ，其应用条件是牛顿型流体层（滞）流流体。 5.如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出： 单位质量流体的机械能衡算式为??????????????????； 单位重量流体的机械能衡算式为?????????????????； 单位体积流体的机械能衡算式为?????????????????； 6.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 z 1ρg+（u 1 2ρ /2）+p 1+W s ρ= z 2 ρg+（u 2 2ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa（N/m2）。 7.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。 8.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。 9.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。 10 在离心泵工作时，用于将动能转变为压能的部件是____泵壳__________。 11.测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将增加，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将不变。 12. 离心泵的轴封装置主要有两种：填料密封和机械密封。 13.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。 流体流动及输送装置 一、填空 1. 按照化工单元操作所遵循的基本规律的不同，可将单元操作分为动量传递、热量传递、质量传递。 2. 化工生产中，物料衡算的理论依据是质量守恒定律，热量衡算的理论基础是能量守恒定律。 3. 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝 对压强为850mmHg，真空度为-100mmHg. 4. 液柱压力计量是基于流体静力学原理的测压装置，用U形管压强计测压时，当压强计一端与大气相通时，读数R表示的是表压或真空度。 5. 转子流量计的设计原理是依据流动时在转子的上、下端产生了压强差。 6. 静止液体中两处压力相等的条件是连续、同一液体、同一水平面。 7. 流体在圆管内作稳定连续流动时，当Re≤2000时为滞流流动，其摩擦系数λ=64/Re；当Re≥4000时为湍流流动。当Re在2000-4000之间时为过渡流。流体沿壁面流动时，有显著速度梯度的区域称为流动边界层。 8. 当流体的体积流量一定时，流动截面扩大，则流速减少，动压头减少，静压头增加。 9. 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。 10. 理想流体是指没有粘性或没有摩擦阻力，而实际流体是指具有粘性或有摩擦力，流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性。 11. 一般情况下，温度升高，液体的粘度减小，气体的粘度增大。 12. P/(ρg)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。mu2/2的物理意义是表示流动系统某截面处1kg流体具有的动能。 13. 雷诺准数的表达式为R e=dμρ/μ。当密度ρ＝1000kg/m，粘度μ=1厘泊的水在内径为d=100mm，以流速为1m/s在管中流动时，其流动类型为湍流 14. 流体在圆直管内流动，当Re≥4000时的流型称为湍流，其平均速度与最大流速的关系为u＝0.8u max；Re≤2000的流型称为滞流，其平均速度为u＝0.5u max。 2. 流体输送机械 2.1 概述 （1）管路特性曲线方程——描述管路中流量v q 与所需补加能量H 的关系式 列以单位重量流体为衡算基准的机械能衡算式（实际流体柏努利方程式） 22 112212f 22p u p u z H z H g g g g ρρ+++=+++∑ （m ） 22212121f ()()2p p u u H z z H g g g ρρ-=+-+++∑ 2 2f p u H g g ρ??=++∑ 2 v 2 422f q l u l H d g d g πλζλζ?????? ??? ??? ????????? ??∑=+=+ ? ????????????????????? ∑∑ 22v v 24 8()l d q Kq d g λζπ??+??==??????∑ 管路特性曲线方程2 v H B Aq =+ B g ρ?= p ，242428()8() 8e 5 l l (l +l )d d K d g d g g d λ ζλζλπππ++= ==∑∑∑ 注意： ① 题指南p 177，式（11-9）2 KQ B h e +=等于上式 e v p h H q Q B z g ρ?===?+ ，， ② 3 v (/),()q m s H m 若指定解题时33 v (//min)q m h m 或，所求H 仍为（m ）。K =？ ③ 阀门关小， e l K ζ↑ ↑↑∑∑（），，管路特性曲线变陡，在同样流量v q 下所需补加能量H ↑。 （1）流体输送机械的压头和流量（风机的全风压和风量） 泵的流量33 v (//)q m h m s 或指泵的单位时间内送出的液体体积，也等于管路中的流量，这是输送任务 所规定必须达到的输送量。 泵的压头（又称扬程）e H （解题指南用H 表示，m ）是指泵向单位重量流体提供的能量。 泵e H 与v q 的关系是本章的主要内容。 （2）流体输送机械的分类 ① 动力式（叶轮式）：包括离心式、轴流式；② 容积式（正位 移式）：包括往复式，旋转式；③其他类型：如喷射式等。 2.2 离心泵 2.2.1 离心泵的工作原理 （1）离心泵的主要构件——叶轮和蜗壳 （2）离心泵的理论压头T H 假设：①叶片的数目无限多，叶片的厚度无限薄，从而可以认为液体完全沿着叶片的弯曲表面流动，无任何环流现象；②液体是理想流体，无摩擦阻力损失。在叶轮的进、出口截面到机械能衡算式，从而导出离心泵理论压头T H 为 222 T cos u c H g α= （2-15） （3）流量对理论压头的影响 2222 T V 2 ctg u u H q g gA β=- （2-18） 2222A r b π= v 22r 22222sin q A c r b c πα== （4）叶片形状对理论压头的影响 当泵转速n 、叶轮直径2D 、叶轮出口处叶片宽度2b 、流量v q 一定时，T H 随叶片形状2β而变。 ① 径向叶片，2β=90，2ctg β=0，T H =2 2u g 与v q 无关。 ② 后弯叶片， 2 222T 90,ctg 0,u H g ββ<>< ③ 前弯叶片，2 222T 90,ctg 0,u H g ββ><>化工原理流体流动
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