流体流动及输送机械(讲解版)
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单元测试一：流体流动及输送机械
一、填空题
1. 流体在圆形直管做层流流动，管中心最大流速为平均流速得 倍，摩擦系数λ与Re
的关系为 。2，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 的
指示液。小，ABi()RgPP
3. 流体输送机械向流体提供的能量主要用于 和 。
提高
流体势能，克服阻力损失；
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，
2
V
HKqg
P
，gP减小，导致离心泵工作点向右下移动，流量增大，根据阻力损失
计算式可知，hf增大，压头降低，
6. 已知某泵的特性曲线为He=30-2.4qv2，则将其与另一台完全相同的泵串联组合后，串联泵
的特性曲线为 He=60-4.8qv2 ，若并联，并联泵的特性曲线为 He=30-0.6qv2 。
7. 启动离心泵前，应先 和 ，启动往复泵前，必须检查是否打
开 。关闭出口阀，灌泵，出口阀；
8. 某空气转子流量计最大刻度为30 m3/h，若用以测量氮气流量（P、T相同），则qv,max=
m3/h，若用以测P=3atm的空气，则qv,max= m3/h。
30.5，19.32；
0
0ff0ff2() V
VR
V
q
VgqCAPMRTAq
，因为，所以，
9. 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 ，摩擦系数 ，管路总阻力损失 。（增大，
减小，不变）
减小，增大，不变；莫迪图判断摩擦系数，高位槽与反应器机守方
程判断总阻力损失。
10. 用离心泵在两敞口容器间输液，同一管路中，用离心泵输送密度ρ=1.2ρ水的液体，与输水
相比，离心泵的流量 ，扬程 ，轴功率 。（增大，
减小，不变）
不变，不变，增大；
22222222sincos/VTaVe
qrbcHucgPρgqH/η，，
11. 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
.
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2
0V
k
gf(01)Cf(1k)[][]0.50.52ppuHHNPSHNPSHNPSHHgg
；
二、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. 如图所示：A、B、C三点在同一水平面上，dA＝dC >dB，问：（1）当闸阀关闭
时，A、B、C三点出的压强哪个大？那个小？或相等？（2）当阀门打开，高位
槽水位不变，A、B、C三点出的压强、流量、流速哪个大？那个小？或相等？或
不能判断？
提示：（1）根据静力学方程PA=PB=PC；（2）根据连续性方程可知：qVA= qVB= qVC；
UA=UC
ACB
三、计算题
1. 如图所示，用离心泵将水从敞口贮水池输送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面离贮水池
的水面高度保持为10m，输送水量用孔板流量计测得。孔板安装在离高位槽水面0.8m处，孔
径为20mm，孔流系数为0.61。管路为φ57×3.5mm的钢管，直管长度和局部阻力当量长度之
和(包括孔板局部阻力当量长度)为250m，其中贮水池至孔板前测压点A的直管长度和局部阻
力当量长度之和为50m。水的密度为1000kg/m3，粘度为1cp，摩擦系数近似为λ=0.3164/Re0.25。
U形管中指示液均为水银，其密度为13600kg/m3。当水的流量为6.86m3/h时，试确定：(1)水
通过泵所获得的外加能量为多少J/kg?（8分）
(2)在孔板前测压点A处安装的U形管压力计中指示液读数R1为多少cm?（6分）
(3)孔板流量计的U形管中指示液读数R2为多少cm? （6分）
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解：⑴ u=qv/(0.785d2)=6.86/(0.785×0.052×3600)=0.971m/s
Re=0.05×0.971×1000/(1×10-3)=48550
λ=0.3164/Re
0.25=0.1364/485500.25
=0.0213
取贮水池液面为1-1截面，高位槽液面为2-2截面，列柏努利方程式：
Z1g+p1/ρ+u12/2+he= Z2g+p2/ρ+u
22/2+∑h(f 1 – 2)
he=Z2g +∑h(f 1 – 2)= Z2g +λ[(l+∑le )/d](u2/2)
=10×9.81+0.0213×(250/0.05)×(0.9712/2) =98.1+50.2=148.3J/kg
（2）以A点为2′-2′截面，在1-1与2′-2′截面间列柏努利方程式
Z1g+p1/ρ+u12/2+he= Z2′g+p2′/ρ+u2′2/2+∑h(f 1 – 2′
)
(p2′-p1)/ρ=(pA -pa )/ρ= he - Z2′g -(u2/2)-λ[(l+∑le )/d](u2/2)
=148.3-9.2×9.81-0.9712/2-0.0213(50/0.05)(0.9712/2)
=148.3-90.252-0.4714-10.04=47.53J/kg； pA -pa =47.53×1000=47.53×103N/m2
R1=(pA -pa )/[g(ρi -ρ)] =47.53×103/[9.81×(13600-1000)]=0.3846m=38.46cm
（3）根据qv=C0A0[2gR2 (ρi -ρ)/ρ]0.5； R2=(qv/C0A0)2ρ/[2g(ρi -ρ)]
式中: C0=0.61，A0=0.785×0.022=3.14×10-4m2；qv=6.86/3600 m3/s，
cm40m4.0)100013600(81.921000)1014.361.03600/86.6()(g2)AC/q(R24i200V2
2、用离心泵由敞口槽向密闭高位槽送料，特定转速下，泵特性方程为H=42-7.56×104qV2，（q
V
单位m3/s），当输送水时，在管内的流量qV=0.01m3/s。现新工况下改送密度为1260kg/m3的水
溶液（其他性质和水相近），密闭容器内维持表压118 kPa不变，流动均进入阻力平方区，试
求：（1）试作图画出新老工况下工作点的变动情况，并说明理由；（6分） （2）求输送溶
.
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液时的流量和有效功率；（10分）
（3）若将高位槽改为常压，还是输送水，则此时送水量为多少m3/s？（4分）
解：(1)本题中，泵的特性曲线不变，由于处于阻力平方区则管路特性曲线方程中的K不变，
22
VV
24
8()[]ldHKqqggdg
PP
，由于密闭高位槽表压不变，输送流体密度变大，
则总势能ΔP/(ρg)变小（位能不变，压强能变小），管路特性曲线下移，工作点从图中可看出，
向右下移动（M1到M2），流量增大，压头降低。
(2)输送清水时，设管路特性曲线方程为：
3
222
VVV
11810122410009.81HKqKqKqg
P
联立泵特性曲线方程He=42-7.56×104qV2，H=He，当qV=0.01时，得K=1.04×103 S2/m5。 当
输送溶液时，K值不变，管路特性曲线方程为：
3
23232
VVV
11810'121.041021.551.0410(')12609.81HKqqqg
P
此方程与泵特性曲线方程联立，可求得输送溶液时的流量V'q
42-7.56×104（qV’）2=21.55+1.04×103（qV’）2；得qV’=0.01066 m3/s，
He=42-7.60×104×0.010662=33.36 m，
泵有效功率e4.39eVPgqHkW
（2）高位槽为常压时，管路特性曲线方程发生变化，压强差△p=0，只有位能差，方程变为：
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23232
eVVV
121.0410121.0410('')HKqqqg
P
再与泵的特性曲线方程He=42-7.56×104(qV’’)2联立，得qV’’=0.0129 m3/s。
