第一章流体流动与输送设备（47）
流体流动
填空题
1.气体具有较大的压缩性和热膨胀性，其密度随（）和（）的变化而变化。
2.工厂车间管廊及设备的管线常用导线连接起来,其目的是（）。
3.石油化学工业中，常用的法兰标准有（）标准和（）标准。
4.对于长距离输送高温介质的管线，其热补偿最好选用（）。
5.孔板流量计是利用流体流经孔板时，在孔板前后产生（）来测流量的。
6.以（）作起点计算的压强叫绝对压强。
7.在一定温度和压力下，单位体积内所具有的物质的（）称为该物质在此
温度和压力下的密度。
8.物质以扩散的方式从一相转到另一相的过程为（）。
9.指出下列符号代表的阀门型号？G：()Z：()A：()。
10.石油化工生产具有的三大特点是（）、（）、（）。
11.装置引入蒸气时要防止（）。
12.单位时间内流过管道（）的流体量称为流量。
13.任一截面衡量物体（）的物理量称为温度。
14.单位质量的纯物质在没有（）和（）时，温度每改变1 ℃所需要的热
量称为比热。
15.绝对压力等于（）与（）之和。
16.疏水阀的安装高度不应高于（）。
17.孔板流量计是利用流体流经孔板时，在孔板前后产生（）来测量的。
18.弹簧式压力表是利用弹性元件在被测介质的压力作用下产生（）的原理
而工作的。
19.当Re为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ等于()，在管
内呈湍流时的摩擦系数λ与()有关。
20.液体的黏度随温度升高而()，气体的黏度随温度升高而()。
21.某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是()型曲线，其管中心
最大流速为平均流速的()倍，摩擦系数λ与Re的关系为()。
22.牛顿型流体与非牛顿型流体的主要区别是()。
23.孔板流量计的主要缺点是（）大。
24.流体静力学基本方程式为()。
25.单位体积流体所具有的()称为流体的密度。
26.在国际单位制中，黏度的单位是（），在物理单位中为（），二者的换算关
系为（）。
27.当地大气压为750 mmHg时, 测得某体系的表压为100 mmHg,则该体系
的绝对压强为()Pa, 真空度为()Pa。
28.某液体的比重为0879 g/L, 其密度为()，比容为()。
29.圆管中有常温下的水流动, 管内径d=100 mm, 测得其中的质量流量为
7 kg/s, 其体积流量为()，平均流速为()。
30.当20 ℃的甘油(ρ=1 261 kg/m3, μ=1 499厘泊)在内径为100 mm的管
内流动时, 若流速为10 m/s, 其雷诺准数Re为(),摩擦阻力系数λ为()。
31.某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为30×20 mm,则当量直径de为
()。
32.测量流体流量的流量计主要有如下四种——()、()、()、(),若要测量管内
流体点的速度则用()。
33.管出口的局部阻力系数等于(), 管入口的局部阻力系数等于()。
34.化工生产中，物料衡算的理论依据是()，热量衡算的理论基础是()。
35.流体体积流量一定时，有效截面扩大，则流速()，动压头()，静压头()。
36.理想流体在变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，
其静压强()。
37.套管由57×2 5 mm和25×2 5 mm的钢管组成，则环隙的流
通截面积等于()，润湿周边等于()，当量直径等于()。
38.流体在等径管中作稳定流动，流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的
流速沿管长()。
39.液柱压力计是基于()原理的测压装置，用U形管压差计测压时，当一端
与大气相通时，读数R表示的是()或()。
40.米糠油在管中作层流流动，若流量不变, 管径不变，管长增加一倍，则
摩擦阻力损失变为原来的()倍。
41.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管长不变, 管径增加一倍，则
摩擦阻力损失为原来的()。
二、选择题
1不适宜用做调节流体流量及输送含颗粒物料的阀门是（）。
A旋塞阀B截止阀C闸阀
2流体所具有的机械能不包括（）。
A位能B动能
C静压能D内能
3下列不属于化工工艺图范围的是（）。
A工艺流程图B化工设备图
C设备布置图D管道布置图
4在初步设计中，（）不包括在内。
A带控制点的工艺流程图B物料流程图
C设备一览表D管路布置图
5下列四种阀门中，可用于调节流量的阀门是（）。
A截止阀B闸阀
C考克阀D蝶阀
6下列四种流量计中，不属于差压式流量计的是（）。
A孔板流量计B喷嘴流量计
C文丘里流量计D转子流量计
7蒸气中不凝性气体的存在会使它的对流传热系数α值（）。
A降低B升高
C不变D都可能
8流体在流动的过程中，流速u和管道直径d的关系是（）。
A u与d成正比
B u与d2成正比
C u与d成反比
D u与d2成反比
9某设备压力表示值为08 MPa，则此设备内的绝对压力是（）(注：当地大气压为100
kPa)。
A08 MPaB09 MPa
C07 MPaD 1 atm
10单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。
A质量B黏度C位能D动能
11气体是（）的流体。
A可移动B可压缩C可流动D可测量
12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
1 3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
14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
15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
16（）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
17被测流体的（）小于外界大气压力时，所用的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
18流体在圆管内流动时，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＝08Umax
C um＝3/2umax
19从流体静力学基本方程可知，U型管压力计测量其压强差()。
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
20层流底层越薄，()。
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
21双液体U形差压计要求指示液的密度差()。
A大B中等C小D越大越好
22转子流量计的主要特点是()。
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
23圆直管内流动流体，湍流时的雷诺准数是（）。
A Re≤2 000
B Re≥4 000
C Re=2 000～4 000
24某离心泵入口处真空表的读数为200 mmHg，当地大气压为101 kPa, 则泵入口处的绝对压强为（）。
A74 3 kPaB101 kPaC127 6 kPa
25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。
A2B8C 4
26流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（）。
A流动速度大于零B管边不够光滑C流体具有黏性
27水在圆形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的（）。
A1/4B1/2C2倍
28单位时间内流过管道任意截面的流体量称为（）。
A流速B流线C流量D流函数
29单位时间内，流体在其流动方向上所流过的（）称为流速。
A宽度B高度C距离D直线
30伯努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的位能。
A gz
B u2２
C pP
D We
31伯努利方程式中的u2２项表示单位质量流体所具有的（）。
A位能B动能C静压能D有效功
32伯努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的静压能。
A gz
B u2２
C p〖〗P
D We
33伯努利方程式中的（）项表示单位质量流体通过泵（或其他输送设备）所获得的能量，称为有效功。
A gz
B u2２
C pPDＷe
34伯努利方程式中的（）项表示单位质量流体因克服流动阻力而损失的能量。
A gz
B u2２
C pPD∑hf
35流体在直管中流动，当（）≤2 000时，流体的流动类型属于层流。
A Re
B Pr
C Nu
D Gr
36流体在直管中流动，当Re（）4 000时，流体的流动类型属于湍流。
A＜B≥C≤D≠
37流体在直管中流动，当2 000＜（）＜4 000时，流体的流动类型属于不稳定的过渡区。
A Re
B Pr
C Nu
D Gr
38流体在管内作（）流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。
A层流B湍流C过渡流D漩涡流
39流体在管内作（）流动时，其质点作不规则的杂乱运动。
A层流B湍流C过渡流D漩涡流
40流体在圆管内（）流动时，平均速度是最大速度的一半。
A层流B湍流C过渡流D漩涡流
41对于（），当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边。
A圆形管B非圆形管C矩形管D直管
42气体的密度随温度的升高而（）。
A升高B下降C不变D不能确定
43单向阀的作用是（）。
A防止设备超压B加快流速C防止流体倒窜
44平焊法兰适用于（），不太重要的场合。
A低温、低压B高温、高压
450. 2 MPa相当于（）mmHg。
A760B 1 520C76D7 600
46石油的化学组成按元素来分，主要由（）元素组成。
A C和H
B C和O
C C和S
47疏水器的入口管应设在加热设备的（）。
A高点B中部C低点
48压力容器上安装的超压防护安全装置是指（）。
A压力表和爆破片B安全阀和爆破片C压力表和温度
49当圆形直管内流体的Re值为45 600时，其流动形态属（）。
A层流B湍流C过渡状态D无法判断
50在定态流动系统中，水从粗管流入细管。若细管流速是粗管的4倍，则粗管内径是细管的（）倍。
A 2
B 3
C 4
D 5
51孔板流量计是（）式流量计。
A恒截面、变压差B恒压差、变截面
C变截面、变压差D变压差、恒截面
52管道标注为W1022-25×25B，其中10的含义是（）。
A物料代号B主项代号C管段顺序号D管道等级
53造成离心泵气缚的原因是（）。
A安装高度太高B泵内流体平均密度太小
C入口管路阻力太大D泵不能抽水
54气体在水平等径直管内等温流动时，其平均流速（）。
A不变B增大C减小D不能确定
55在化工工艺流程图中，仪表控制点以（）在相应的管道上用符号画出。
A虚线B细实线C粗实线D中实线
56试比较离心泵下述三种流量调节方式能耗的大小:（1）阀门调节（节流法）；（2）旁路调节；（3）改变泵叶轮的转速或切削叶轮。（）
A(2)＞(1)＞(3)B(1)＞(2)＞(3)
C(2)＞(3)＞(1)D(1)＞(3)＞(2)
57安全阀的功用是（）。
A泄压和报警B泄压C阻断火焰D报警
58（）情况或场合应优先考虑选用爆破片。
A泄放介质有强腐蚀性B清洁、无颗粒、低黏度流体
C温度波动很大的场合D经常超压的场合
59当流量V保持不变时，将管道内径缩小一半，则Re是原来的（）。
A1/2B2倍C4倍D8倍
60某液体在圆形直管内作层流流动，其他条件不变，若管径减至原来的1/2，则能量损失为原来（）。
A32倍B1/16倍C16倍D1/32倍
61压力表上显示的压力，即为被测流体的（）。
A绝对压B表压C真空度D压强
62设备内的真空度愈高，说明设备内的绝对压强（）。
A愈大B愈小C愈接近大气压D无法判断
63安全阀使用必须进行调压，当操作压力为常压时，其压力值应为（）。
A操作压力值B操作压力的12倍
C操作压力的20倍D操作压力的25倍
64层流与湍流的本质区别是（）。
A湍流流速大于层流流速B流道截面大的为湍流，截面小的为层流
C层流的雷诺数小于湍流的雷诺数D层流无径向脉动，而湍流有径向脉动
65水在一条等径垂直管内作向下定态连续流动时,其流速（）。
A会越流越快B会越流越慢C不变D无法判断
66工艺流程图中，表示辅助物料管线的是（）。
A粗实线B细实线C粗虚线D细虚线
67 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，管道总阻力损失（）。
A增大B减小C不变D不能判断
68用皮托管来测量气体流速时，测出来的流速是指（）。
A气体的平均流速B气体的最大流速
C皮托管头部所处位置上气体的点速D无法判断
69调节低压差，大流量气液体可选用（）。
A单座阀B蝶阀C隔膜阀
70转子流量计特别适宜于测量管径在（）mm以下的管道的流量。
A100B50C150D30
三、判断题
1.管道仪表流程图中，被测变量及仪表功能组合为TSA时，表示温度联锁报警。()
2.在工艺流程图中，主要物料流程线用粗实线表示，辅助物料流程线用中实线表示。()
3.在带控制点的工艺流程图中，管径一律用公称直径标注。()
4.带控制点的工艺流程图是施工单位现场施工的依据。()
5.配管图是化工设计中比例最大的设计部分。()
6.化工工艺图包括工艺流程图、设备布置图和管路布置图。()
7.在控制流程图中，TRC—210表示具有传送功能的温度控制器，编号2表示第二工段，
编号10表示仪表号是10。()
8.展开图上所有的图线都是构件表面上的对应部分的实线长。()
9.化工工艺流程图不考虑各设备的相对位置和标高。()
10.物料流程图是以图形和表格相结合的形式反映物料衡算结果的。()
11.在带控制点的工艺流程图中仪表位号标注为TRC—101可以表示为一个温度记录控
制回路。()
12.材料管的尺寸标注方法均为外径σ壁厚。()
13.工艺流程图中主物料管线用细实线表示。()
14.画流程图时，用粗实线画主要物料流程线，用中粗实线画辅助物料流程线，用细实线
画设备轮廓线。()
15.物料流程图中，设备以粗实线画出简单外形，工艺物料流程用细实线绘出，流向则在
流程线上以箭头表示。()
16.单位时间内进入系统的物质量与离开系统的物质量相等，称物料平衡。()
17.任何液体的密度都随压力和温度的变化略有改变，但压力对液体密度的影响很小。（）
18.流体的任意质点沿管线的轴向方向所通过的距离就称为该流体的流速。()
19.物质从高温变低温（不包括相变）的过程叫冷却。()
20.黏度实质上表明了液体流动时分子间的吸引力，黏度的大小随液体的组成、温度与压
力的不同而不同。()
21.玻璃板（管）液面计和压力表为一次表。()
22.压力表显示的压力称为绝压。（）
23.风开式调节阀中的风开度是指风压越高，阀开度越大。()
24.设备布置图须表达的内容主要是建筑物及构件、设备、管线等。()
25.带控制点的工艺流程图的内容包括图形、标注、图例、标题栏四部分。()
26.工艺流程图中所有物料管线均应用粗实线绘制。()
27.在化工工艺流程图中必须严格按比例画出各设备的大小，且比例栏中要求注明其比
例。
28.流程图一般包括图形、标注、图例和标题栏。()
29.工艺流程图管线在转弯时应画成圆弧形。()
30.在绘制工艺流程图时应按物料经过的先后顺序从左向右布置。()
31.为了防腐蚀，化工厂大型管道的材质多选用不锈钢。()
32.无论何种金属，温度升高时腐蚀都会加剧。()
33.碳钢在冷却水循环中的腐蚀速度与水流速度有关，流速越大，腐蚀越慢。()
34.铜比铁稳定，因此用铜管输送浓盐酸比用不锈钢管好。()
35.一般压力容器用钢是指常规工作条件下的容器用钢,它包括碳素钢、普通低合金钢和
高合金钢。()
36.氧气管道可以用铜管，乙炔管道也可以用铜管。()
37.对于碱液输送管道应该选择不锈钢材质。()
38.设备某处的真空压力即为表压，p表压=p绝对压力-p大气压力。()
39.管子、管件、阀门在使用前必须进行外观检查，要求表面无裂纹、缩孔、夹渣、重皮
等缺陷。()
40.阀门的严密性试验应按公称压力或125倍的工作压力进行。()
41.垫片安装要求选得对，即法兰、螺栓、螺母及垫片的型式、材料尺寸、力学性能应根
据操作条件选对。()
42.浓硫酸不能用铁罐储运，因为铁罐会被腐蚀。()
43.尿素合成塔的塔体材料可采用碳钢或低合金钢，而不需衬里结构。()
44.对腐蚀性较强的物料只能选择IS型离心泵。()
45.对于含氯的介质，为防止其对输送管道的腐蚀，必须选用不锈钢管道。()
46.流体的流量一定时，所选的管径越小，其流体输送成本越低。()
47.流体在水平管内作稳定连续流动时，当流经直径小处，流速会增大，其静压强也会升
高。()
48.在连通着的同一种静止流体内，处于同一水平面的各点压强相等，而与容器的形状无
关。()
49.在同材质同直径同长度的水平和垂直直管内，若流过的液体量相同，则在垂直管内产
生的阻力大于水平管内产生的阻力。()
50.用孔板流量计测量液体流量时，被测介质的温度变化会影响测量精度。()
51.文丘里流量计比孔板流量计的能量损失大。()
52.测流体流量时，随流量的增加孔板流量计两侧压差值将增加，若改用转子流量计，随
流量的增加转子两侧压差值将不变。()
53.气体在一等径管中等温稳定流动，现进出口压力不同，使气体进出口处的密度发生变
化，从而使进出口处气体的质量流速也不同。()
54.对于同一根直管，不管是垂直或水平安装，测得的能量损失相同。()
55.流体在直管内作层流流动时，其流体阻力与流体的性质、管径、管长有关，而与管子
的粗糙度无关。()
三、简答题
1玻璃液位计的主要特点是什么？
答：结构简单，价格便宜，一般用在温度和压力都不太高的场合，就地指示液位的高低，缺点是玻璃易碎，不能运传和自动记录。
2什么叫热量？单位是什么？
答：物体吸收或放出能量的多少叫热量，其单位为卡或千卡。
五、计算题
1一套管换热器的内管外径为80 mm, 外管内径为150 mm, 其环隙的当量直径为多少? 解：de=4×流通截面积润湿周边=4×π４（１５０２－８０２）π（１５０＋８０）=150-80=70 mm
2某液体在一管路中稳定流过，若将管子直径减小一半而流量不变，则液体的流速为原流速的多少倍?
解：V=uA，u1A1=u2A2，A=πd2４，当d1=2d2时
u1πd２１４=u2πd22４，有u1d21＝u2d22，u1(2d2)２＝u2d22，即4u1d22=u2d22
得u2=4u1
3一定量的液体在圆形直管内作滞流流动。若管长及液体物性不变，而管径减至原有的一半，则因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？
解：流动阻力∑hf＝λ１du2〖〗２，设管径改变后d2＝d1２，则根据u1A1=u2A2可得u2=4u1，滞流时λ＝６４Re＝６４μduρ，∑hf=64μduρ1dμ２２＝３２μdρ１du，所以
∑hf1＝３２μd1ρ１〖〗d1u1，∑hf2＝３２μd2ρ１d2u2，解得∑hf2／∑hf1＝１６
4某设备上真空表的读数为133×103 Pa，计算设备内的绝对压强与表压强。(该地区大气压强为987×103 Pa)
解：绝对压强=大气压-真空度=987×103-133×103=854×103 Pa
表压强=-真空度=-133×103 Pa
5在兰州操作的苯乙烯真空精馏塔顶的真空表读数为80×103 Pa，在天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表的读数应为多少？(兰州地区的平均大气压强为853×103 Pa，天津地区的平均大气压强为10133×103 Pa)
解：在兰州绝对压强=大气压-真空度=853×103-80×103=53×103 Pa
在天津真空度=大气压-绝对压强=10133×103- 53×103=9603×103 Pa
6某设备的进、出口压强分别为1176 kPa和1568 kPa，若当地大气压为101325 kPa,求此设备进、出口的压强差。（用SI制表示）
解：进口p1（绝压）=p（大气压）-p（真空度）
出口p2（绝压）=p（大气压）+p（表压）
p1（绝压）-p2（绝压）=-［p1（真空度）+p2（表压）］
＝-(1176+1568)＝-16856 kPa
7有一内径为25 mm的水管，如管中水的流速为10 m/s，求：
（1）管中水的流动类型；（2）管中水保持层流状态的最大流速。（水的密度ρ=1000 kg/m3, 黏度μ= 1 cp）
解：（1）Re=duρ/μ=0025×1×1000/0001=25000＞4000
流动类型为湍流。
（2）层流时，Re≤2 000，流速最大时，Re=2000，即duρ/μ=2 000
u=2 000μ/dρ=2 000×0001/（0025×1 000）=008 m/s
8密度为850 kg/m3、黏度为8×10-3 Pa·s的液体在内径为14 mm的钢管内流动，液体的流速为1 m/s。试计算：（1）雷诺准数，并指出属于何种流型；（2）若要使该流动达到湍流，液体的流速至少应为多少？
解：（1）Re=duρ/μ=0014×1×850/8×10-3=1 487 5 ≤2 000
流动类型为层流
（2）湍流时，Re≥4 000，流速最小时，Re=4000，即duρ/μ=4000
u=4 000μ/dρ=4 000×0008/（0014×850）=269 m/s
9用108×4 mm 的钢管从水塔将水引至车间，管路长度150 m（包括管件的当量长度）。若此管路的全部能量损失为118 J/kg，此管路输水量为多少m3/h？（管路摩擦系数可取0 02，水的密度取1 000 kg/m3）
解：能量损失∑hf＝λ１du2２＝118 J/kg
u２＝１１８×２×01002×150＝7867u=28 m/s
流量V=uA=28×π４×01２×3 600＝7913 m3/h
10某设备上真空表的读数为13333 kPa，试计算设备内的表压强和绝对压强(该地区的大气压为101325 kPa)。
解：设备内的表压强p表=-p真＝-13333 kPa
设备内的绝对压强p绝=P大气+p表=101325-13333＝87992 kPa
11已知在114×4 mm管线中输送液化气，每小时输送15 t，密度为055 t/m3，求液化气在管线中的流速？
解：（1）管线的截面积d=(114－2×4)/1 000＝0106 m
S=14πd2=0008 8 m２
(2)液化气的体积流量Vs=15/055=2728 m3/h
（3）流速u=2728/(3 600×0008 8)=086 m/s
12某系统气密实验，用氮气打压至0 5 MPa （表压），24小时后压力降至0 4 MPa，气温不变，该系统每小时的泄漏率是多少？是否合格？
解：（05－04）/（05×24）×100%=83%＞025%
不合格
13用168×9 mm的钢管输送原油。管线总长100 km, 油量为60 000 kg/h，油管最大抗压能力为157×107 Pa。已知50 ℃时油的密度为890 kg/m3, 黏度为181 cp。假定输油管水平放置，其局部阻力忽略不计。问：为完成上述输油任务, 中途需设几个加压站?
解：u1=u2，z1=z2，ΔpＰ＝∑hf＝λ１du2２
u=Vs/A=(60000/890)/(3600×0785×0152) =016 m/s
Re=duρ/μ=015×016×890/(181×10-3)=118
层流λ= 64/Re=64/118=054
Δp =λ(l/d)(u2/2)ρ=054×(105/015)×(0162/2)×890 =41×１０６Pa
n=41×10６/(157×107) =026
中途应加设两个加压站
14题附图14在附图所示的储油罐中盛有密度为960 kg/m3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3923×106 Pa，问至少需要几个螺钉？
解：设通过孔盖中心的水平面上液体的静压强为p，则p就是管内液体作用于孔盖上的平均压强。由流体静力学基本方程式知p=pa+ρgh，作用在孔盖外侧的是大气压强pa，故孔盖内外两侧所受压强差为
Δp=p-pa=pa+ρgh-pa＝ρgh
Δp=960×981×(96－08)＝829×10４N/m２
作用在孔盖上的静压力为
P＝Ap×πd2４＝829×１０４×π４×076２＝376×１０４Ｎ
每个螺钉能承受的力为
400×981×１０４×π４×0014２＝604×10３N
螺钉的个数376×104/604×103=623 个15题附图即至少需要7个螺钉。
15在本题附图所示的气体流化库反应器上装有两个U管压差计。当气体通过流化库时，测得R1＝４００mm、R2＝５０mm，指示液为汞，于顶部U管压差计与大气机通的支管泵面上注入水，水层高度R3＝50 mm。试求反应器内A、B两处的静压强。(提示：因气体密度远小于液体的，故气柱与液柱相比，可忽略与气柱高度相对应的压强差)
解：以ρHg、ρH2O及ρg分别表示汞、水及气体的密度，单位均为kg/m３。分别取顶部U管压差计泵与气体交界面c—c′及底部压差计中气体与汞交界面d—d′为参考面。
由于气体的密度远小于液体的密度，气柱与液柱相比，可以忽略由气柱高度所产生的压强差，即附图中的pa≈pc及pb≈pd。
pa≈pc＝pc′＝ρＨ２ＯＲ３g+ρHgR2g
＝1 000×005×981+13 600×005×981＝7 161 Pa(表压)
pb≈pd＝pd′=pa+R1ρHgg
＝7 161+04×13 600×981＝60 527 Pa(表压)
16题附图16根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强p。压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920 kg/m3 及998 kg/m3，U管中油、水交界面高度差R=300 mm。两扩大室的内径D均为60 mm，U管内径d为6 mm。(当管路内气体压强等于大气压强时，两扩大室液面平齐）
解：当管路内的气体压强等于大气压强时，两扩大室的液面平齐，则两扩大室液面差Δh与微差压差计读数R的关系为
π４Ｄ２Δh＝π４d2Ｒ当压差计读数R=300 mm时，两扩大室液面差为
17题附图Δh＝ＲdD２＝03６６０２＝0003 m
则管路中气体的表压强为
p=（998-920）×981×03+920×981×0003
=257 N/m2（表压）
17用泵将水从水池送至高位槽。高位槽液面高于水池液面50 m，管路全部能量损失为20 J/kg，流量为36 m3/h，高位槽与水池均为敞口。若泵的效率为60%，求泵的轴功率。（水的密度取为1 000 kg/m3）
解：设水池液面为1—1′截面，高位槽液面为2—2′，以水池液面为基准水平面，在两截面间列伯努利方程gz1＋u21２＋p1ρ+we＝gz2＋u22２＋p2ρ＋∑hf
z1=0，z2=50 m，u1≈0，u2≈0，p1=p2=0（表压），∑hf=20 J/kg
we=981×50+20=510 5 J/kg
水的质量流量ws=36×1 000/3 600=10 kg/s
有效功率Ne=we·ws=5105×10=5 105 W
18题附图轴功率N=5 105/06=8 508 3 W
18水以2 5 m/s的流速流经38×2 5 mm的水平管，此管以锥形管与另一38×3 mm的水平管相连。如附图所示，在锥形管两侧A、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经A、B两截面间的能量损失为1 5 J/kg，求两玻璃管的水面差（以mm 记），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。（水的密度取为1 000 kg/m3）
解：上游截面A—A′，下游截面B—B′，通过管子中心线作基准水平面。在两截面间列伯努利方程式
gzA＋u2A２+pAρ＝gzB＋u2B２＋pBρ＋∑hfAB
式中zA=zB=0，uA=2 5 m/s，∑hfAB=1 5 J/kg
根据连续性方程式，对于不可压缩流体uAπ4d2A＝uBπ４d2B
有uB＝uAdAdB２＝25３３４７２＝123 m/s
两截面的压强差为pB－pA＝u2A－u2B２－∑hfABρ
=２5２－１23２２－１5×１０００=86855 Pa
由于pB=86855+pA则pB＞pA
19如图所示，常温的水在管道中流过，两个串联的U形管压差计中的指示液均为水银，密度为ρHg，测压连接管内充满常温的水，密度为ρw，两U形管的连通管内充满空气。若测压前两U形管压差计内的水银液面均为同一高度，测压后两U形管压差计的读数分别为R1、R2，试求a、b两点间的压力差pa-pb。19题附图解：p1＝pa+ρwgh1，pa=p1-ρwgh1 p1=p2,p2=p3+ρＨggR1
p3=p4,p4=p5+ρＨggR2
p5=pb+ρwgh5
pb=p5-ρwgh5=p4-ρＨggR2-ρwgh5
pa-pb=p3+ρHggR1-ρwgh1-
(p4-ρHggR2-ρwgh5)
＝ρHgg(R1+R2)-ρwgh1+ρwgh5
而h1=h+Ｒ１２，h5=h－Ｒ２２
所以pa-pb=ρHgg(R1+R2)-ρwgh-ρwgＲ１２＋ρwgh-ρwgR2２
＝ρHgg(R1+R2)－１２ρwg（Ｒ１＋Ｒ２）＝ρHg－１〖〗２ρw（Ｒ１＋Ｒ２）g
20题附图20在如图所示的测压差装置中，U形管压差计中的指示液为水银，其密度为ρHg，其他管内均充满水，其密度为ρw，U形管压差计的读数为R，两测压点间的位差为h，试求a、b两测压点间的压力差pa-pb。
解：由pa=p1+ρwgh1
p1=p2=p3
p3=p4+ρHggR
p4=p5
pb＝p5+ρwgR+ρwgh2
所以pa=p3+ρwgh1所以pa-pb=ρHggR+ρwgh1-ρwgR-ρwgh2
21题附图＝ρHggR－ρwgR+ρwg(h1-h2)
＝ρHggR-ρwgR-ρwgh
＝（ρHg-ρw）gR-ρwgh
21用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为76×2 5 mm。在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24 66×103 Pa，水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按∑hf１＝２u2与∑hf2＝１０u2计算。由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速(m/s)，排水管与喷头处的压强为9807×103 Pa（表压）。求泵的有效功率。（水的密度为1 000 kg/m3）
解：（1）水在管内的流速与流量
设储槽水面为上游截面1—1′，真空表连接处为下游截面2—2′，并以截面1—1′为基准水平面。在两截面间列伯努利方程
gz1+u21２＋p1ρ＝gz2＋u22２＋p2ρ＋∑hf1
式中z1=0，z2=1 5 m，p1=0（表压），p2=-2466×103 Pa（表压）u1≈0，∑hf1＝２u2 将上列数值代入伯努利方程式，解得水在管内的流速u2
u2＝２４６６０１000－981×15／25＝２m/s
水的流量ws=uAρ=２×π４×0071２×１０００＝792 kg/s
（2）泵的有效功率
设储槽水面为上游截面1—1′，排水管与喷头连接处为下游截面2—2′，以截面1—1′为基准水平面。在两截面间列伯努利方程
gz1＋u21２＋p1ρ＋we＝gz2＋u22２＋p2ρ＋∑hf1+∑hf2
式中z1=0，z2=14 m，u1≈0，u2=2 m/s，p1=0（表压）
p2=9807×103 Pa（表压），∑hf1+∑hf2＝2u2＋１０u2＝１２u2
将上列数值代入伯努利方程式，解得
22题附图we＝981×14+98 0701 000+125×2２＝28541 J/kg
泵的有效功率Ne=wews
=28541×792=2 260 W
22在本题附图所示的实验装置中，于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计，以测量两截面之间的压强差。当水的流量为10 800 kg/h时，U管压差计读数R为100 mm。粗、细管的直径分别为60×3 5 mm与42×3 mm。计算：（1）1 kg水流经两截面间的能量损失；（2）与该能量损失相当的压强降为多少Pa？（水的密度取1 000 kg/m3）
解：（1）1 kg水流经两截面间的能量损失
设导管在上游的连接处为截面1—1′，下游的连接处为截面2—2′，以管轴作基准水平面。在两截面间列伯努利方程
gz1+u21２＋p1ρ＝gz２＋u222＋p2ρ＋∑hf
式中z1=z2=0，u=ws/Aρ
u1＝１０８００３６００×π４×0036２×１０００＝295 m/s
u2=10 800３６００×π４×0053２×1 000＝136 m/s
因为p1-p2=ρgR，所以p1-p2ρ＝981×01＝0981 J/kg
将以上各数值代入伯努利方程式，解得
∑hf＝0981＋295２-136２２＝441 J/kg
（2）与该能量损失相当的压强降
Δp1＝ρ∑hf＝１０００×441＝4 410 N/m2
23题附图23在图示装置中，水管直径为57×3 5 mm。当阀门全闭时，压力表读数为03大气压, 而在阀门开启后，压力表读数降至02大气压。设管路入口至压力表处的压头损失为0 5 mH2O，求水的流量。
解：阀门全闭时，由p2=ρgH得
H=03×1013×105/（1 000×981）=3 1 m
即水槽液面距阀门中心线的高度为3 1 m。
阀门开启时，以水槽液面为上游截面1—1′，压力表处为下游截面2—2′，管路中心线为基准水平面。在两截面间列伯努利方程式
z1＋u21２g＋p1〖〗ρg＝z2+u22２g+p2ρg＋１g∑hf
z1=h=3 m，z2=0，p1=0，p2=02×1013×105 Pa，u1≈0，∑hf/g= 0 5 mH2O
代入上式
31=02×1013×105/（1000×981）+u22/（2×981）+ 0 5
解得u2=324 m/s
Vs=（π/4）d2u×3 600=229 m3/h
24题附图24如图所示，密度为850 kg/m3的料液从高位槽送入塔中，高位槽内的液面维持恒定。塔内表压强为981×103 Pa，进料量为5 m3/h。连接管直径为38×2 5 mm，料液在连接管内流动时的能量损失为30 J/kg（不包括出口的能量损失）。求高位槽内的液面
应比塔的进料口高出多少？
解：以高位槽液面为上游截面1—1′，连接管出口内侧为下游截面2—2′，并以截面1—1′为基准水平面。在两截面间列伯努利方程gz1＋u21２＋p1ρ＝gz2＋u22２＋p2ρ＋∑hf
u2＝Ｖ１Ａ＝５３６００×π４×0033２＝162 m/s
式中z1=0，u1≈0，p1=0（表压），p2=981×103 Pa（表压），∑hf=30 J/kg
将上述数值代入伯努利方程，解得
z1＝－162２２＋9 810８５０＋３０/981＝-437 m
25题附图答：高位槽内的液面应比塔的进料口高437 m。
25如图所示，用泵将储槽中密度为1 200 kg/m3的溶液送到蒸发器内。储槽内液面维持恒定，其上方与大气相通。蒸发器内的操作压强为200 mmHg（真空度），蒸发器进料口高于储槽内的液面15 m，输送管道的直径为68×4 mm，送料量为20 m3/h，溶液流经全部管道的能量损失为120 J/kg，求泵的有效功率。
解：以储槽的液面为上游截面1—1′，管路出口内侧为下游截面2—2′，并以截面1—1′为基准水平面。在两截面间列伯努利方程
gz1+u21２＋p1ρ＋we＝gz2＋u22２＋p2ρ＋∑hf
式中z1=0，z2=15 m，p1=0（表压），p2＝－２００７６０×101 300＝－26 658 Pa（表压）u1≈0，u2＝２０３６００×π４×006２＝197 m/s，∑hf=120 J/kg
将以上各项数值代入伯努利方程中
we＝15×981＋197２２－26 658１２００＋120＝2469 J/kg
ws＝Vρ＝２０×１２００３６００＝667 kg/s
26题附图Ne=wews =2469×667=1 647 W
26附图中所示的高位槽液面维持恒定，管路中ab和cd两段的长度、直径及粗糙度均相同。某液体以一定流量流过管路，液体在流动中温度可视为不变。问：（1）液体通过ab和cd两管段的能量损失是否相等？（2）此两管段的压强差是否相等？写出它们的表达式。解：（1）直管的能量损失∑hf＝λ１du2２
管段ab与cd中，长度、直径均相同；流量不变则流速相同；温度不变，密度相同，黏度相同，则雷诺数相同；又由于粗糙度相同，则摩擦系数相同，所以两管段的能量损失相等。（2）两管段的压强差不相等，在两管段上分别列伯努利方程
ab管段gza＋u2a２+paρ＝gzb＋u2b２＋pbρ＋∑hfab
式中ua=ub，则pb-pa=(gza-gzb-∑hfab)ρ
cd管段gza+u2c２＋pcρ＝gzd＋u2d2＋pdρ+∑hfcd
式中uc=ud，zc=zd，则pd－pc=-ρ∑hfcd
27有两个液面高度相差6 m的贮槽，其底部彼此用管道连接（本题附图所示）。A槽底面出口连接一根直径为600 mm、长为3 000 m的管道BC,在接点C管路分为两支管分别与下槽相通，支路CD和CE的长度皆为2 500 m、直径均为250 mm，若已知摩擦系数值均为0 04，试求A槽向下槽的流量为多少？（忽略所有的局部阻力）
解：由在分支点C所在截面与F水槽液面之间分别列支路CD和CE的机械能衡算式可确定27题附图∑hfCD＝∑hfCE＝λ１du2２g
由于dCD=dCE,故可判断出uCD=uCE
所以VBC=2VCD
即π４×06２×uBC＝２×π４×025２×uCD
uCD＝288uBC
在两水槽液面之间列机械能衡算方程
pAρg＋u2A２g+zA＝pFρg＋u2F２g＋zF＋∑hfA-F（a）
式中pA=pF=0(表压)，uA=uF≈0,zA-zF=6 m,
∑hfA-F＝λlBCdBCu2BC２g＋λlCDdCDu2ＣＤ２g
＝004×３０００06×u2BC２g＋004×2 500025（288uBC）２２g＝179 3u2BC
将以上数据代入（a）式中，并整理解得uBC＝0183 m/s
VBC＝π４×06２×0183＝0051 7 m３／s＝186 m３／h
28如本题附图所示用泵将20 ℃水经总管分别打入容器A、B内，总管流量为176 m3/h，总管直径为168×5 mm,C点处压力为0197 kPa(表),求泵供给的压头及支管CA、CB的阻力。（忽略总管内的阻力）
28题附图
uC＝Ｖπ４d2O＝1763 600×0785×0158２＝249 m/s
解：（1）总管流速
在图示的O—O与C—C截面之间列机械能衡算方程
Ｈe＝pC-pOρg＋u2C－u2O２g+(zC－zO)＋∑hfＯ－Ｃ
式中pC-pO=1９７×98 100＝193 257 Pa，uO≈0，uC＝249 m/s，
zC-zO＝－2m，∑hfＯ－Ｃ≈０
（2）求支路阻力
在C—C和A—A截面之间列机械能衡算方程
pCρg＋u2C２g＋zC＝pAρg+u2A２g＋zA＋∑hfＣＡ
式中pC-pA＝193 257 Pa,uC＝249 m/s，uA＝0，zC-zA＝-16 m，故支路CA的阻力为
∑hfCA＝193 2571 000×981＋249２2×981－16＝40 m液柱
同理
∑hfＣＢ＝pC-pBρg+u2C-u2B２g+(zC-zB)
＝（197-1）×98 1001 000×981＋249２－０２×981－８＝20 m液柱
29塔的回流管规格为89×6，回流量为30 m3/h，试计算管内流速是多少？
解：塔的回流管内径d=0089-0006×2=0077 m
A=(π/4)d2=(314/4)×(0077）２=0004 7 m２
由Vs=uA得u=Vs/A=30/(0004 7×3 600)=177 m/s
所以，管内流速为177 m/s。
30300公斤水蒸气在一个大气压下由100 ℃蒸气成100 ℃水能放出多少热量？（Δh＝2 26×10３kJ/kg)
解：Q=G·Δh汽=300×226×10３＝678×10５kJ
答：放出678×10５kJ热量。
31已知原料进料量为20 m３／h，密度为056×103 kg/m3，求进料的质量流量。
解：Ws=Vsρ=20×056×103=112×104 kg/h。
32 装置法兰连接密封大多采用哪几种？
答:大多采用石棉垫片、铝垫片、金属缠绕垫片以及聚四氟乙烯材料垫片。
五、计算题
1 1 mol理想气体在300 K时，体积为10 L，求气体的压力。（R=008
2 05）
解：已知n=1 molT=300 KV=10 L
由气态方程式得出p=(1×0082 05×300)/10=246 atm
2油在直径为120 mm×6 mm的管内流动，在管截面上的速度分布可以表达为：u＝20y－200y２，式中y为截面上任意一点至管壁的径向距离（m）；u为该点上的流速（m/s）。
油的黏度为005 Pa·s。试求：
(1)管中心和管半径中点处的流速；
(2)管壁处的剪应力。
解：由已知得出管内径为120－6×2＝108 mm。
管中心处，
y＝54 mm，u＝20×0054－200×0054 2２＝0496 8 m/s
半径中心处，
y＝27 mm，u＝20×0027－200×0027 2２=0394 2 m/s
剪应力为
τ＝u×(du/dy｜y=0＝μ×（20－400y）｜y=0=005×20＝1 N/m2
答：管中心流速为0496 8 m/s,半径中心点处流速为0394 2 m/s,管壁处的剪应力为1 N/m2。
3温度为20 ℃的水以2 5 m/s的流速流经直径为38 mm×2 5 mm的水平管，此管以锥形管与另一直径为53 mm×3 mm的水平管相连，在锥形管两侧A、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强，若水流经A、B两截面间的能量损失为1 5 J/kg，求两玻璃管的水面差（以mm计）。
解:dA=38－25×2＝33 mm＝0033 m
dB＝53－3×2＝47 mm＝0047 m
uA=2 5 m/s
根据连续性方程式有
uB＝（π/4×00332×25）/(π/4×00472)=123 m/s
zA=zB
由伯努利方程可得
u2A/2+pA/ρ=u2B/2+pB/ρ+∑hf
pA－pB=ρ×（u2B/2－u2A/2+∑hf）=9982×（1232/2-252/2-15）
=-867 Pa=-88 6 mmH2O
答：B处玻璃管水面比A处玻璃管水面高88 6 mm。
六、论述题
1工艺和蒸气管线发生水锤时应如何处理？
答：蒸气管线带水时，应打开低处的倒淋排凝，如果可能，应减少蒸气量；工艺物料管线发生水锤时，应打开管线高处的排气阀排气。
2气动薄膜调节阀在进行自动切手动时应如何操作？
答：（1）不带有手轮的调节阀，电器转换器下面有一小钮，标有自动手动位置，小钮转到手动位置，阀就可手动开关了。（2）带有手轮的调节阀，把手轮摇到阀位开度位置，把风源停掉，在减压阀处泻压，摇动手轮，就开关自如了。
3调节阀副线（旁通）有什么作用？
答：在连续生产过程中，为了防止调节阀发生故障而导致生产停顿或造成事故，调节阀往往都装有副线，以便人工用副线阀门调节来暂时代替自动调节，或者将调节阀前后的两个切断阀关闭，把调节阀取下进行更换或检修。
参?考?答?案
一、填空题
1.压力温度
2.防静电
3.压力容器法兰管法兰
4.膨胀节
5.压差
6.绝对零压
7.质量
8.传质过程
9.截止阀闸阀安全阀
10.高温高压深度冷冻易燃易爆高度自动化、密闭化、连续化
11.水击
12.任一截面
13.冷热程度
14.化学反应相变化
15.大气压力值表压力值
16.疏水点
17.压差
18.弹性变形
19.64/ReRe、ε/d
20.减小增大
21.抛物线2λ＝64/Re
22.牛顿型流体符合牛顿黏性定律
23.能量损耗
24.p2=p1+ρg(z1-z2)
25.质量
26.Pa·sP1 Pa·s=10 P
27.113 322-13 332
28.879 kg/m30001 14 m3/kg
29.0015 7 m3/s20 m/s
30.8410761
31.24 mm
32.转子流量计孔板流量计文丘里流量计湿式气体流量计皮托管
33.100 5
34.质量守恒定律能量守恒定律
35.减少减少增加
36.减少
37. 1 633 mm２242 mm27 mm
38.不变
39.流体静力学表压真空度
40. 2
41.1/16
1. A
2. D
3. B
4. D
5. A
6. D
7. A
8. D
9. B
10. A
11. B
12. C
13. A
14. D
15. A
16. A
17. D
18. B
19. A
20. C
21. C
22. C
23. B
24. A
25. C
26. C
27. A
28. C
29. C
30. A
31. B
32. C
33. D
34. D
35. A
36. B
37. A
38. A
39. B
40. A
41. B
42. B
43. C
45. B
46. A
47. C
48.AB
49. B
50. A
51. A
52. C
53. A
54. B
55. B
56. A
57. A
58. A
59. B
60. C
61. B
62. B
63. A
64. D
65. C
66. B
67. C
68. C
69. B
70. B
三、判断题
1.对
2.对
3.对
4.错
5.对
6.对
7.错
8.对
9.错
10.对
11.对
12.错
13.钳
14.对
15.错
16.对
18.对
19.对
20.对
21.对
22.错
23.对
24.错
25.对
26.错
27.错
28.对
29.错
30.对
31.错
32.对
33.错
34.错
35.对
36.错
37.错
38.对
39.对
40.对
41.对
42.错
43.错
44.错
45.错
46.错
47.错
48.对
49.错
50.对
51.错
52.对
53.错
54.对
55 对
输送设备71
一、填空题
1.离心泵切换过程中应尽量保持（），备用泵出口阀全开，运转泵的阀（）。
2.一般情况下根据泵体（）调节封油量，一般封油压应（）泵入口压力（）MPa。
3.润滑油的性能要求有足够的（）、适当的（），对摩擦件（），有一定的（）。
4.机泵岗位的主要操作方法是（）。
5.装置泵房岗位的十字操作法是（）、（）、（）、（）、（）。
6.定子是由机壳、吸入室、级间（）板、排（）室、轴封、间级（）、入口（）流器组
成。
7.流动流体的阻力可以分成（）和（）两大类。
8.泵缸内有异常声响的原因可能是（）、（）、（）、（）。
9.转子的强迫振动频度和转子的自由（）频度相同或（）时，此时的（）特别大，这
转数就称为此时的（）转数。
10.离心泵停泵应先（）。
11.离心泵的主要性能是通过（）、（）、（）和（）等表示。
12.想改变离心泵流量，可以通过改变（），或调整（）来实现。
13.液体通过泵实际获得的功率称（），电机给泵轴的功率称（）。
14.离心泵的能量损失有（）损失、（）损失、（）损失。
15.离心泵的开泵步骤是（）。
16.离心泵出口安装单向阀是为了防止（）。
17.泵的流量取决于叶轮的大小、转速，叶轮越大，转速（），则泵的流量（）。
18.按照泵的叶轮数来分，分为（）和（）两类。
19.泵的扬程与叶轮的（）、（）和（）有关。
20.离心泵的流量是指在单位时间内排到管路系统的（）。
21.泵的入口管径比出口管径（）。
22.离心泵启动时，关闭出口阀是为了（）。
23.离心泵的吸入室使液体以最小的（）均匀进入叶轮。
24.离心泵在启动前将泵内先（），以防止气缚现象的发生，启动泵时先关闭（），以防止
电机超载。
25.离心泵的结构由（）、（）、（）、（）和（）五部分组成。
26.离心泵扬程的大小与（）、（）和（）等有关。
27.某输水的水泵系统，经管路计算得知需泵提供的压头为H=19m水柱，输水量为20
kg·s-1，则泵的有效功率为（）。
28.离心泵的主要部件有（）、（）、（）三部分。
29.调节泵流量的方法有（）、（）、（）。
30.泵启动时，先关闭泵的出口阀门的原因是（）。
31.离心泵的流量调节阀安装在离心泵的（）管路上，关小出口阀门后，真空表的读数（），
压力表的读数（）。
32.离心泵的工作点是（）曲线与（）曲线的交点。
33.泵的扬程的单位是（），其物理意义是（）。
34.离心泵输送的液体黏度越大，其扬程（）、流量（）、轴功率（）、效率（）。
35.离心泵输送的液体密度变大，则其扬程（）、流量（）、效率（）、轴功率（）。
36.石油化工厂常用的压缩机主要有（）和（）两大类。
第2章流体输送设备 2.1 概述 流体输送机械：为流体提供能量的机械或装置 流体输送机械在化工生产的作用：从低位输送到高位，从低压送至高压，从一处送至另一处。 2.1.1 对流体输送机械的基本要求 （1）满足工艺上对流量和能量的要求(最为重要）； （2）结构简单，投资费用低； （3）运行可靠，效率高，日常维护费用低； （4）能适应被输送流体的特性，如腐蚀性、粘性、可燃性等。 2.1.2 流体输送机械的分类 按输送流体的种类不同泵（液体）：离心泵、往复泵、旋转泵 风机（气体）：通风机、鼓风机、压缩机，真空泵 按作用原理不同：离心式、往复式、旋转式等 本章主要讲解：流体输送机械的基本构造、作用原理、性能及根据工艺要求选择合适的输送设备。 2.2离心泵 离心泵是化工生产中最常用的一种液体输送机械，它 的使用约占化工用泵的80～90％。 2.2.1离心泵的工作原理和主要部件 基本结构：蜗形泵壳，泵轴（轴封装置），叶轮 启动前：将泵壳内灌满被输送的液体（灌泵）。 输送原理：泵轴带动叶轮旋转→液体旋转→离心力 （p,u）→泵壳，A↑ u↓ p↑→液体以较高的压力，从压出 口进入压出管，输送到所需的场所。→中心真空→吸液 气缚现象：启动前未灌泵，空气密度很小，离心力也很小。吸入口处真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送体。此现象称为“气缚”。说明离心泵无自吸能力。防止：灌泵。 生产中一般把泵放在液面以下。 底阀（止逆阀），滤网是为了防止固体物质进入泵内。 2.2.2 离心泵的主要部件 1. 叶轮 叶轮是离心泵的最重要部件。其作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能都有所提高。 按结构可分为以下三种： 开式叶轮：叶轮两侧都没有盖板， 制造简单，效率较低。它适用于输送含 杂质较多的液体。
第一章 流体流动 静压强及其应用 1-1. 用习题1-1附图所示的U 形压差计测量管道A 点的压强，U 形压差计与管道的连接导管中充满水。指示剂为汞，读数R =120mm ，当地大气压p a 为101.3kPa ，试求：(1) A 点的绝对压强，Pa ；(2) A 点的表压，Pa 。 解：(1) ()R g gR p p Hg a A -++=2.1ρρ ()531028.112.02.181.9100012.081.913600103.101?=-??+??+?=A p kPa (2) 4 3 5 1067.2103.1011028.1?=?-?=表A p kPa 1-2. 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。今测得U 形压差计读数为R=130mm ，通气管距贮槽底面h=20cm ，贮槽直径为2m ，液体密度为980kg/m 3。试求贮槽内液体的储存量为多少吨？ 答：80.1980 13 .0136001=?== ρρR H m 14.34 214.342 2 ?==D S πm 2 28.6214.3=?=V m 3 储存量为：4.615498028.6=?kg=6.15t 1-3. 一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m 3。液面距槽底9m ，槽底侧面有一直径为500mm 的人孔，其中心距槽底600mm ，人孔覆以孔盖，试求：(1) 人孔盖共受多少液柱静压力，以N 表示；(2) 槽底面所受的压强是多少Pa ？ 解：(1) ()()421042.15.04 6.0981.9880?=?? -??=-==π ρA h H g pA F N (2) 4 4 1077.71042.1981.9880?=?=??==gH p ρPa 1-4. 附图为一油水分离器。油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。油由上部溢出，水由底部经一倒置的U 形管连续排出。该管顶部用一管道与分离器上方相通，使两处压强相等。已知观察镜的中心离溢油口的垂直距离H s =500mm ，油的密度为780kg/m 3，水的密度为1000kg/m 3。今欲使油水分界面维持在观察镜中心处，问倒置的U 形出口管顶部距分界面的垂直距离H 应为多少？ 因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静力学处理。 解：gH gH s ρρ=油 3901000 500 780=?= H mm 1-5. 用习题1-5附图所示复式U 形压差计测定水管A 、B 两点的压差。指示液为汞，其间充满水。今测得h 1=1.20m ，h 2=0.3m ，h 3 =1.30m ，h 4 =0.25m ，试以Pa 为单位表示A 、B 两点的压差Δp 。 解：()21211h h g P gh P P i A -+=+=ρρ
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:
m/h，阀门全开时管路所需扬程为 1、一离心泵在一管路系统中工作，要求流量能力为Q3 H e m，而在泵的性能曲线上与Q对应的扬程为H m，效率为η，则阀门关小损失的功率为（（H-He）Qρg/ η）占泵的轴功率的（（H-He）/H*100%） 28、离心泵在工作时，其工作点是由离心泵的特性曲线和 管路的特性曲线确定 29、被输送流体的温度提高，对提高泵的安装高度不利；提高上游容器的操作压强，则对安装高度有利。 一：问答题 1、根据化工原理所学内容，提出一种测量液体粘度的简易方法并叙述其原理。 依式Δp=32μuρ/d2选定一长1，管径d，用U形压差计测压差Δp，用测速管测速u,即可用上式算出粘度μ。 2、离心泵发生“汽蚀”的主要原因是什么？ 原因是叶轮进口处的压力降至被输送的饱和蒸汽压，引起部分流件汽化 3、离心泵的气缚现象与气蚀现象的概念，危害及避免措施。 4、离心泵与旋涡泵在操作上有什么不同？ 离心泵：用出口阀调节流量；启动时关出口阀。 旋涡泵：用回流支路来调节流量，启动时出口阀全开。 5、为什么调节流量的阀门一般均不装在离心泵的吸入管路上？ ∵(pa-p1)/ρg=Z1+u1 2/2g+Σhfs P1随6Σhfs增大而降低 泵的吸上高度不仅与允许吸上“真空度”Hs有关，还与泵吸入管内的压头损失有关而6Σhfs又与Σle成正比。为了保证泵在实际操作中不发生气蚀现象要尽量减小吸入管的阻力。这就要求吸上管路短而直且无调节阀门，以使6Σhf 尽量小。因此，调节流量的阀门一般不装在吸入管路上，而装在出口管路上。 6、为什么离心泵的壳体要做成蜗壳形？ 使部分动能有效地转变为静压能，减少能量损失 7、用一单级悬壁式B形离心泵，将水由槽A送到槽B试问：
第一二章习题 一、选择题 1．如图示，某直管管路，阀门A、B全开时，截面1和截面2的测压管液面高为h1和h2,液体先后流经A、B阀， 若关小A阀，h1___↓____； h2____↓____, h1-h2____↓____; 若A阀不变，关小B阀，h1__↑_____； h2____↑____, h1-h2____↓____. 2．管路上装一阀门，减小开度，则流量流速___↓___；液体流经总阻力损失_____不变__；直管阻力___↓__，局部阻力___↑____。 3．水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，水流量将___↓____；管道总阻力损失__不变______；摩擦系数______不变___（如在阻力平方区）。 4．有一并联管路，如图所示，两段管路的流量、流速、管径、管长、流动阻力损失分别为V1 V2 u1 u2 d1 d2 L1 L2 hf1 hf2 ，及d1=2d2, L1=2L2,则 （1）hf1/ hf2=_____１___ (2)当两段管路中流动均为滞流时，V1/ V2=____８___； u1/ u2=___２____ (3)当两段管路中流动均为湍流时,并取相同的摩擦系数，V1/V2=_４____； u1/ u2=___１___ 5. 水在下图管道中流动,流量为42.4m3/h,A B两截面的内径分别为dA=50mm, dB=100mm,AB两截面的压强 计读数为pA= kPa, pB=60kPa,那么水流动的方向是由___Ａ___流向__Ｂ_______. 6. 敞口容器底部有一(出)进水管,如图,容器内水面保持恒定,管内水流动速度头为0.5m水柱, (1)对a,水由容器流入管内,则2点的表压p2= m水柱____ (2)对b,水由水管流入容器,则2点的表压p2=__1 m水柱______ 7. 在下面两种情况下,假如流体流量不变,而圆形直管如果直径减少1/2,则因直管阻力而引起的压强降为 原来的________ A 如两种情况都为层流 16倍 B 两种情况均在阻力平方区,且认为摩擦系数为常数. ３２倍 8. 某流体在直管中作层流流动,在流速不变的情况下,管长管径同时增加一倍,其阻力损失为原来的 ___１ ／２______. 9. 流体在一圆形直管中流动,平均流速0.5m/s,压降强为10Pa,Re为1000, 则管中心处点速度为____１ m/s____;若流速增到1 m/s,则压强降为___20______Pa.
第一章流体流动 一、单项选择题（每小题1分） 1．在SI单位制中，通用气体常数R的单位为( )B A. atm·cm / mol·K B. Pa·m /mol·K C. Kf·m / mol·K D. Ibf·ft / Ibmol·K 2．系统处于稳态指的是( )C A. 系统操作参数不随时间改变 B. 系统操作参数不随位置改变 C. 系统操作参数随位置改变,但不随时间改变 D. 系统操作参数随时间改变,但不随位置改变 3.下列流体中，认为密度随压力变化的是( )A A．甲烷 B.辛烷 C.甲苯 D. 水 4. 下列关于压力的表述中，正确的是( )B A. 绝对压强= 大气压强+ 真空度 B. 绝对压强= 大气压强- 真空度 C. 绝对压强= 大气压- 表压强 D. 绝对压强= 表压强+ 真空度 5．某系统的绝对压力为0.06MPa，若当地大气压为0.1MPa，则该系统的真空度为( )C A. 0.1MPa B. 0.14MPa C. 0.04MPa D. 0.06MPa 6. 容器中装有某种液体，任取两点A，B，A点高度大于B点高度，则( )B A. p A > p B B. p A < p B C. p A = p B D. 当液面上方的压强改变时,液体内部压强不发生改变 7．在一水平变径管路中，在小管截面A和大管截面B连接一U型压差计，当流体流过该管时，压差计读数R值反映( )。A A．A、B两截面间的压强差；B．A、B两截面间的流动阻力； C．A、B两截面间动压头变化；D．突然扩大或缩小的局部阻力。 8. 使用U型管压差计测量较小压差时，为了准确读数，下列方法中正确的做法是（）C A. 选择较大密度的指示液 B. 选择较小密度的指示液 C. 使用与被测流体密度相近的指示液 D. 加大指示液与被测流体密度的差别 9．用一U型管压差计测定正辛烷在管中两点间的压强差，若两点间的压差较小，为了提高读数精度，你认为较好的指示剂为( )D A. 乙醇 B. 水 C. 汞 D. 甲苯 10．所谓理想流体，指的是（）A A. 分子间作用力为零的流体 B. 牛顿流体 C. 稳定的胶体 D. 气体 11．牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈( )。C A．过渡型流动；B．湍流流动；C．层流流动；D．静止状态。12．有两种关于粘性的说法：( )A (1) 无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。 (2) 粘性只有在流体运动时才会表现出来。
第一章 流体流动 主要内容：流体静力学及其应用；流体流动中的守衡原理；流体流动的内部结构；阻力损失； 流体输送管路的计算；流速、流量测量；非牛顿流体的流动。 重点内容：流体静力学基本方程及其应用；连续性方程，柏努利方程及其应用；管内流体流动助力；管路计算。 难点内容：机械能衡算式——柏努利方程；复杂管路的计算。 基本要求：熟练掌握机械能衡算式——柏努利方程， 课时安排：24 第一节 流体的重要性质--流体静力学 基本概念： 1．流体：具有流动性的液体和气体统称为流体。 2．连续性介质假定：流体是由连续的流体质点组成的。 3．流体静力学—研究流体处于静止平衡状态下的规律及其应用； 4．流体动力学—研究流体在流动状态下的规律及其应用。 5．不可压缩流体和可压缩流体 一、流体的密度： 单位体积流体的质量 ρ=m/V [kg/m 3 ] 重度—工程单位制中，表示密度的单位，其数值与密度相同。3 -?m kgf 比重—物料密度与纯水（227K ）密度之比，其数值的一千倍等于密度的数值。 比容——密度的倒数ρ 1 =v 。 1.纯流体的密度 液体的密度随压强变化小，但随温度稍有变化；气体的密度随压强、温度变化大。理想气体ρ（t 不太低，p 不太高的气体，可用理想气体状态方程） PV=nRT RT PM V m = = ρ 或004.22TP P T M ?=ρ 对t 低，p 高的气体，可用真实气体状态方程计算 2.混合流体的密度 （1）液体混合物的m ρ（1kg 基准） ∑ =i i m w ρρ1 (假设为理想溶液) ρi 液体混合物中各纯组分的密度。W i ：液体混合物中各组分的质量分率。
第一章 流体流动与输送设备 1. 燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含％，％，N 276％，H 2O8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力时的密度。 解：混合气体平均摩尔质量 mol kg M y M i i m /1086.281808.02876.032075.044085.03-?=?+?+?+?=∑=∴ 混合密度 3 3 3/455.0)500273(31.81086.28103.101m kg RT pM m m =+????==-ρ 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。 解：乙醇水溶液的混合密度 7895 .02.9985.01 22 11+ = + = ρρρa a m 3 /36.881m kg m =∴ρ 相对误差： % 74.5%10093536.8811%100=???? ??-=?-实实m m m ρρρ 3．在大气压力为的地区，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 解：' '真真绝 p p p p p a a -=-= ∴kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)(''=--=--=真真 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。 解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=?+=10 m h g p p g p gh p z 36.255.081.990010)4258(3 0101=+??-=+-=-+=?∴ρρρ 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。 解：（1）容器底部压力 gh p gh gh p p a a 水水油ρρρ+=++=21 m h h h h h 16.16.07.01000800 2121=+?=+=+=∴水油水水油ρρρρρ 题4 附图 D h 1 h 2 A C 题5 附图
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
第一章流体流动和输送 1-1 烟道气的组成约为N275%，CO215%，O25%，H2O5%（体积百分数）。试计算常压下400℃时该混合气体的密度。 解：M m=∑M i y i=0.75×28+0.15×44+0.05×32+0.05×18=30.1 ρm=pM m/RT=101.3×103×30.1/(8.314×103×673)=0.545kg/m3 1-2 已知成都和拉萨两地的平均大气压强分别为0.095MPa和0.062MPa。现有一果汁浓缩锅需保持锅内绝对压强为8.0kPa。问这一设备若置于成都和拉萨两地，表上读数分别应为多少？ 解：成都p R=95-8=87kPa（真空度） 拉萨p R=62-8=54kPa（真空度） 1-3 用如附图所示的U型管压差计测定吸附器内气体在A点处的压强以及通过吸附剂层的压强降。在某气速下测得R1为400mmHg，R2为90mmHg，R3为40mmH2O，试求上述值。 解：p B=R3ρH2O g+R2ρHg g=0.04×1000×9.81+0.09×13600×9.81=12399.8Pa（表）p A=p B+R1ρHg g=12399.8+0.4×13600×9.81=65766.2Pa（表） ?p=p A-p B=65766.2-12399.8=53366.4Pa 1-4 如附图所示，倾斜微压差计由直径为D的贮液器和直径为d的倾斜管组成。若被测流体密度为ρ0，空气密度为ρ，试导出用R1表示的压强差计算式。如倾角α为30o时，若要忽略贮液器内的液面高度h的变化，而测量误差又不得超过1%时，试确定D/d比值至少应为多少？
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Re=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。 15. 在管内呈层流时，摩擦系数λ与Re有关。在管内呈湍流时，摩擦系数λ与Re，ε/d 有关。当Re继续增大到大于某一定值时，则流体流动在完全湍流区，摩擦系数λ与ε/d
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
第一章 流体流动 静压强及其应用 1-1. 用习题1-1附图所示的U 形压差计测量管道A 点的压强，U 形压差计与管道的连接导管中充满水。指示剂为汞，读数R =120mm ，当地大气压p a 为101.3kPa ，试求：(1) A 点的绝对压强，Pa ；(2) A 点的表压，Pa 。 解：(1) ()R g gR p p Hg a A -++=2.1ρρ ()531028.112.02.181.9100012.081.913600103.101?=-??+??+?=A p kPa (2) 4 3 5 1067.2103.1011028.1?=?-?=表A p kPa 1-2. 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。今测得U 形压差计读数为R=130mm ，通气管距贮槽底面h=20cm ，贮槽直径为2m ，液体密度为980kg/m 3。试求贮槽内液体的储存量为多少吨？ 答：80.1980 13 .0136001=?== ρρR H m 14.34 214.342 2 ?==D S πm 2 28.6214.3=?=V m 3 储存量为：4.615498028.6=?kg=6.15t 1-3. 一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m 3。液面距槽底9m ，槽底侧面有一直径为500mm 的人孔，其中心距槽底600mm ，人孔覆以孔盖，试求：(1) 人孔盖共受多少液柱静压力，以N 表示；(2) 槽底面所受的压强是多少Pa ？ 解：(1) ()()421042.15.04 6.0981.9880?=?? -??=-==π ρA h H g pA F N (2) 4 4 1077.71042.1981.9880?=?=??==gH p ρPa 1-4. 附图为一油水分离器。油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。油由上部溢出，水由底部经一倒置的U 形管连续排出。该管顶部用一管道与分离器上方相通，使两处压强相等。已知观察镜的中心离溢油口的垂直距离H s =500mm ，油的密度为780kg/m 3，水的密度为1000kg/m 3。今欲使油水分界面维持在观察镜中心处，问倒置的U 形出口管顶部距分界面的垂直距离H 应为多少？ 因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静力学处理。 解：gH gH s ρρ=油 3901000 500 780=?= H mm 1-5. 用习题1-5附图所示复式U 形压差计测定水管A 、B 两点的压差。指示液为汞，其间充满水。今测得h 1=1.20m ，h 2=0.3m ，h 3 =1.30m ，h 4 =0.25m ，试以Pa 为单位表示A 、B 两点的压差Δp 。 解：()21211h h g P gh P P i A -+=+=ρρ ()2112h h g gh P P i A --+=ρρ(1) ()()4342323h h g gh P h h g P P i B i -++=-+=ρρρ(2) (1)代入（2） ()()()43423211h h g gh P h h g h h g gh P i B i i A -++=-+--+ρρρρρ
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%32C O t C O =??=?=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722C O t C O =??=?=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144C H t C H =??=?=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=?-? （2）真空表读数 真空度=大气压-绝压=() kPa 03.36Pa 103.651033.10133=?-? 4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大
流体流动 一、流体流动复习题 1．流体密度的影响因素是什么？如何影响？气体的密度如何计算？ 2．熟练掌握各种压强单位之间的换算，绝压、表压与真空度之间的关系。 3．掌握定态流动的概念以及定态流动时的物料衡算。不可压缩流体流速与管径之间的关系。4．与流体流动有关的能量形式有哪些？熟练掌握分析流动系统各截面上能量形式的方法。 熟悉流体机械能之间的相互转换关系。 5．柏努利方程的适用条件是什么？熟练掌握柏努利方程式的应用。 6．应用柏努利方程解决实际问题时要注意哪些事项？ 7．液体、气体的粘度随压强、温度的变化关系是什么？熟悉粘度的单位换算；熟悉牛顿型流体和非牛顿型流体的概念。 8．流体的流动类型有哪两种？如何判断？在流体流量一定的条件下，雷诺数与管径是何关系？ 10．当量直径的确定方法以及水力半径的意义。 11．流体在圆形管中流动时的流速分布情况以及平均流速与管中心最大流速的比值为多少？12．什么叫层流内层？如何减薄层流内层的厚度？ 13．层流流动时流动阻力与管径和流速之间是何种关系？完全湍流时又是什么关系？15．流体在管内作层流和湍流流动时，摩擦系数与相对粗糙度是否有关？若有关，是何关系？16．掌握流体在圆形管内作层流流动时的摩擦系数的计算。掌握管路总阻力的计算。17．计算流通截面发生变化的局部阻力时，所用的流速应是大管还是小管内的流速。18．当孔板流量计和文氏管流量计上压差计读数相同时，若两流量计的孔径相同，哪个流量计的流量大？ 19．离心泵启动前为什么要首先灌泵？什么是气缚现象？ 20．离心泵的后盖板上常开有一些小孔，它的作用是什么？叶轮的作用是什么？泵壳的作用是什么？它为什么做成流道面积逐渐扩大的蜗壳形？ 21．离心泵有哪些特性？扬程的意义是什么？ 22．离心泵启动时，泵的出口阀为什么要处于关闭状态？ 23．离心泵铭牌上标出的性能指的是什么状态下的参数？选用离心泵和离心泵操作时效率应控制在什么范围？ 24．写出清水泵、油泵、耐腐蚀泵的型号符号，选择泵的步骤是什么？ 25．往复泵的性能与离心泵有哪些区别？写出正位移泵的开停、泵步骤。 26．何谓风量、风压？风压与气体的密度是什么关系？ 二、题型示例 （一）填充题 1．1atm= mmH2O= kPa。 2．1kgf/cm2= mH2O= MPa
第2章流体输送设备 2.1概述 流体输送机械：为流体提供能量的机械或装置 流体输送机械在化工生产的作用：从低位输送到高位，从低压送至高压，从一处 送至另一处。 2.1.1对流体输送机械的基本要求 （1）满足工艺上对流量和能量的要求（最为重要）； （2）结构简单，投资费用低； （3）运行可靠，效率高，日常维护费用低； （4）能适应被输送流体的特性，如腐蚀性、粘性、可燃性等。 2.1.2流体输送机械的分类 按输送流体的种类不同泵（液体）：离心泵、往复泵、旋转泵 风机（气体）：通风机、鼓风机、压缩机，真空泵 按作用原理不同：离心式、往复式、旋转式等 本章主要讲解：流体输送机械的基本构造、作用原理、性能及根据工艺要求选择 合适的输送设备。 2.2离心泵 离心泵是化工生产中最常用的一种液体输送机械，它 的使用约占化工用泵的80?90%。 2.2.1离心泵的工作原理和主要部件 基本结构：蜗形泵壳，泵轴（轴封装置），叶轮启动前：将泵壳 内灌满被输送的液体（灌泵）。 输送原理：泵轴带动叶轮旋转—液体旋转—离心力 （p,u）f泵壳，A T u J pt—液体以较高的压力，从压出口进入压出 管，输送到所需的场所。—中心真空—吸液 气缚现象：启动前未灌泵，空气密度很小，离心力也很小。吸入口处真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送体。此现象称为“气缚”。说明离心泵无自吸能力。防止：灌泵。 生产中一般把泵放在液面以下 底阀（止逆阀），滤网是为了防止固体物质进入泵内 2.2.2离心泵的主要部件 1.叶轮 叶轮是离心泵的最重要部件。其作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能都有所提高。 按结构可分为以下三种：开式叶轮：叶轮 两侧都没有盖板，制造简单，效率较低。它适用 于输送含杂质较多的液体。 W开式⑹^^幵式同阑式
单元练习：流体流动及输送机械 一、填空题（仅供练习使用，需掌握基本概念与基本公式） 1. 层流时，摩擦系数λ与Re的关系为λ=64/Re。 2. U型管压差计指示液为水，若所测压差不变，要使读数R增大，应更换一种密度比水 小的指示液。 3. 流体输送机械向流体提供的能量主要用于流体势能提高和 阻力损失。 4. 离心泵前必须先灌泵是因为空气密度小，造成的压差或泵吸入口的真空度小 而不能将液体吸入泵内。 5. 用离心泵将地面敞口容器中的碱液送至离地面10m高处密闭容器中，容器上方真空表读数 为P，现在表的读数增大，其他管路条件不变，则管路总阻力损失将增大。6. 水由敞口高位槽通过一管路流向压力恒定的反应器，当管路上的阀门开度减小（湍流态变 为层流态），水流量将减小，摩擦系数增大，管路总阻力损失增大。（增大，减小，不变） 二、选择题 1. 对离心泵允许安装高度没有影响的是下列情况中的 D 。 A. 安装处的大气压； B. 输送液体温度； C. 吸入管道的流动阻力； D. 排出管道的流动阻力 2．流体在圆管内层流流动时，最大速度是平均速度的（ C ） A. 四分之一 B. 一半 C .二倍 D. 四倍 3. 当被测流体的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为（ A ） A. 压力表 B. 真空表 C. 高度表 D. 速度表 4. 流体在直管中流动，当Re≤2000时，流体的流动类型属于（ A ） A.层流 B. 湍流 C.过渡流 D. 漩涡流 三、简答题 1. 离心泵在开车前为何要先关闭出口阀门？ 答：离心泵开动时的瞬时启动电流为正常工作电流的5～7倍，为保护电机，关闭出口阀以减小负荷，减小电流，防止电极因瞬时电流过大而烧毁。 2. 汽蚀现象产生的原因是什么？会造成什么样的结果？
一、填空题（每空1分，共20分） 1、牛顿粘性定律的数学表达式为 _____________，粘度在SI 制中的单位是 __________，服从此定律的流体称为 _______________________________________。 2、实际流体与理想流体的主要区别在于 ，实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于 。 3、某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH ,__________Pa. 该地区的大气压为720mmHg 。 8.7m 02H ,pa 41053.8?. 4、常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类型为 ______________。 5310310.11000 .3.1.0?===-μρdu R e 。湍流。 5、在流动糸统中，若截面上流体的流速、压强、密度等仅随__________而变，不随__________而变，称为稳定流动。若以上各量既随__________而变，又随__________而变，称为不稳定流动。 6、流体在粗糙管内作湍流流动时，摩擦系数λ与 和 有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则λ仅与 有关。 7、因次分析的依据是____。 8、从液面恒定的高位槽向常压容器加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则 9、管内水流量将____，管路的局部阻力将____，直管阻力将____，管路总阻力将____。 等边三角形的边长为a ，其当量直径为____________________。 10、用阻力系数法来计算突然扩大和突然缩小的损失时，按_____管内的流速来计算动能项。 二．选择题（每小题2分，共30分） 1、通常流体的粘度随温度的变化规律为（ ）。 A. 温度升高，粘度减小 B. 温度升高，粘度增大 C. 对液体温度升高粘度减小，气体反之 D. 对液体温度升高粘度增大，气体反之 2、装在某设备进口处的真空表读数为50 kPa ，出口处压强表的读数为100 kPa ，
流体流动与输送机械习题及答案 1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。 解：混合气体平均摩尔质量 kg/mol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--?=??+?+?=∑=i i m M y M ∴ 混合密度 33 3kg/m 457.0) 500273(31.81098.28103.101=+????== -RT pM ρm m 2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3 和867 kg/m 3 ,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。 解： 867 6 .08794.01 2 2 1 1 += + = ρρρa a m 混合液密度 3 kg/m 8.871=m ρ 3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？ 解： ' '表表绝＋p p p p p a a =+= ∴kPa 3.15675)1303.101)(' '=-==＋（ －＋真表a a p p p p 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。 解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=?+=10 m 36.255.081 .990010)4258(3 0101=+??-=+ρ-=ρ-ρ+=?∴h g p p g p gh p z 题4 附图