齐齐哈尔大学化工原理题库

1第一章第一章 流体流动流体流动一一名词解释（每小题名词解释（每小题 2 分）分）1.法定计量单位由国家以命令形式规定允许使用的计量单位。2.稳定流动流动系统中各截面上的流速、压强、密度等各有关物理量仅随位置变化不随时间变化。3.不稳定流动流动系统中各截面上的流速、密度、压强等随位置及时间而变。4.流动边界层流体流过壁面时，如果流体润湿壁面，则必然形成速度梯度很大的流体层 ： 叫流动边界层。5.边界层分离流体在一定条件下脱离壁石的现象叫边界层的分离。6.速度梯度7.牛顿粘度定律8.当量长度 Le 把流体流过某一管件或阀门的局部阻力折算成相当于流过一段与它直径相同，长度为 的直管阻力。所折算的直管长度称为该管件或阀门的当量长度。9.因次分析法用位数不多的无因次数群代替较多的变量，对一个复杂的物理现象可简化实验工作，该方法称为因次分析法。10.相对粗糙度 /d - 相对粗糙度。11.粘性与粘度运动流体内部产生的阻碍流体向前运动的特性。12.点速度流通截面上某一点的速度，可直接测量 m/S。13.绝压以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。14.表压表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。 el215.真空度真空度等于大气压强减去绝对压强。 二二单选择题（每小题单选择题（每小题 2 分）分）1 某物体的质量为 1000kg，则其重量为_。B A 1000N B 9810N C 9810kgf D 1000/9.81kgf2 4水在 SI 制中密度为_；重度为_；在工程单位制中密度为_；重度为_。 B D C AA1000kgf/m3 B1000kg/m3 C102kgfs2/m4 D9810N/m33 如图所示,若液面恒定,忽略流动阻力损失,则放水管的出口速度 U 与_有关 。 A AH BH、d Cd DPa EH、d 、Pa4 用标准孔板流量计测量管中的流量，采用如图所示三种装置，两测压孔距离h相等，d1d2d3，各管流速相等。其读数分别为R1，R2，R3。则。 （流体皆为水，指示液皆为汞） 。D AR2R1R3 B R1R2R3 CR1R2R3 DR1R2R3 ER1R2R35 图示所表示的 R 值大小反映_。A A 、两截面间压差值 B截面间流动压降损失3 C、两截面间动压头变化 D突然扩大或缩小流动损失6 一敞口容器,底部有一出水管(如图示)。容器内水面保持恒定,管内水流动 的速度头为0.5m 水柱。水由容器流入管内,则 2 点的表压 p2=( )水柱。 CA1.5m B1.0m C0.75m D0.5m7 如图所示,用 U 形压差计与管道 A、B 两点相连。已知各图中管径、A、B 间的管长 L 及管道中流体流量均相同,管内流体均为 20水,指示液均为汞,则_。 B AR1R2 , R1 = R2 = R4 BR1 = R2 = R3 = R4 CR1 = R2 R3 R4 DR1R2R3R48 如图表明,管中的水处于_。C A静止 B向上流动 C向下流动 D不一定 9 层流与湍流的本质区别是：_。D A湍流流速层流流速； 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C流的雷诺数4C= D能肯定11 一个工程大气压等于_Pa； _Kgf/cm2。 B G A.013105 B.81104 C60 D35.6 E0.33 F0 G12 如图所示，连接 A、B 两截面间的压差计的读数R表示了 的大小。C AA、B 间的压头损失 HFab BA、B 间的压强差P CA、B 间的压头损失及动压头差之和 DA、B 间的动压头差(uA2uB2)/2g 13 转子流量计的主要特点是_。 （从流道截面与压差改变考虑） 。CA 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14 下图中高位槽液面保持恒定,液体以一定流量流经管路,ab 与 cd 两段长度相等, 管径与管壁粗糙度相同,则:(1)U 形压差计读数 _。 B AR1R2 BR1=R2CR1R2D不定 (2)液体通过ab与cd段能量损失_。B Ahfab hfcd B hfab = hfcd 15 有一并联管路，如图所示，两段管路的流量，流速、管径、管长及流动阻力损失分别为v1，u1，d1，L1，hf1及 v2，u2，d2，L2，hf2。若d12d2 ，L12L2，则：1. hf1/hf2（ ） E A2 B 4 C 1/2 D1/4 E1 2. 若两段管路中流体均作滞流流时，u1/u2（ ） A A 2 B4 C1/2 D1/4 E15. 16 一敞口容器,底部有一进水管(如图示)。容器内水面保持恒定,管内水流动 的速度头为0.5m 水柱。 水由水管进入容器,则 2 点的表压 p2=( )水柱。 B A2.0m B1.5m C1.0m D0.75m 17 孔板流量计的孔流系数 Co，当 Re 数增大时，其值_。B A总在增大 B先减小，当 Re 数增大到一定值时，Co 保持为某定值 C总是减小 D不定18 在完全湍流(阻力平方区)时，粗糙管的摩擦系数数值_。C A与光滑管一样 B只取决于 Re C只取决于相对粗糙度 D与粗糙度无关19 如图，U 形压差计测得：_。AAA、B 间的阻力损失 BA、B 间的压强差 C A、B 间的位头差加阻力损失 D A、B 间位头差20 下图中高位槽液面保持恒定,液体以一定流量流经管路,ab与cd两段长度相等,管径与管壁粗糙度相同,则:(1)ab与cd两段静压差_。 C APab Pcd B Pab = Pcd C Pab Pcd D 不定(2)R1值表示_。 CAab段的压差值 Bab段位能变化 Cab段流动能量损失 Dab段压差值及流动能量损失21气体是（ ）的流体。 B 6 A可移动B可压缩C可流动D可测量 22在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（ ）。 C A绝对压强B表压强C静压强D真空度23以绝对零压作起点计算的压强，称为（ ）。 A A绝对压强B表压强C静压强D真空度 24真空表上的读数表示被测流体的绝对压强（ ）大气压强的读数。 A A低于；B等于；C高于；D近似于 25绝对压强等于（ ）与表压强之和。 A A大气压强B表压强C相对压强D绝对压强 26单位时间内流过管道任意截面的流体量称为（ ）。 C A流速B流线C流量D流函数 27（ ）内流体在流动方向上所流过的距离称为流速。 B A无限时间B单位时间C长时间D短时间 柏努利方程式中的（ ）项表示单位质量流体所具有的位能。 A A gzB CD we 28柏努利方程式中的 项表示单位质量流体因克服流动阻力而（ ）的能量。 D A增加B 扩大C需求D损失 29流体在直管中流动，当（ ）2000 时，流体的流动类型属于层流。 A A ReB PrC NuD Gr 30流体在管内作（ ）流动时，其质点作不规则的杂乱运动。 B A 层流B 湍流C 过渡流D漩涡流 31流体在圆管内（ ）流动时，最大速度是平均速度的二倍。 A 7 A 层流B 湍流C 过渡流D 漩涡流 32对于（ ），当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边。 B A圆形管B非圆形管C矩形管D直管 三三填空题（每小题填空题（每小题 2 分）分）1 当计算流体由粗管进入细管的流动局部阻力时，其公式中的流速应该用_管中的速度。流体在管内作湍流流动时(不是阻力平方区)其摩擦系数随 Re 和_而变。 细管 e/d 2 牛顿粘性定律的数学表达式为_，牛顿粘性定律适用于_型流体。=du/dy 牛顿3 在毕托管中，测压孔正对水流方向的测压管液位代表_，流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表_。 动静压头之和 静压头4 稳定流动中，点流速只与_有关，而不稳定流动中，点流速除与位置有关外，还与_有关。 位置 时间5 列伯努利方程时选取的截面，期中的两个必须具备的条件是_，_。连续、垂直流动方向或流体流线平行 6 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_倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的_倍。 2； 1/4 7 下图表示流体在圆形直管进口段内流动时边界层发展的情况,图中 ab 截面管中心 a 点的流速为us ,b 点的流速为u,图示中所表示的符号意义是1为 ，2为 _ 3为 , us 表示 。 滞流边界层厚度 湍流边界层厚度 滞流内层 主流区流速8在 SI 制中压强的因次为_；功率的因次为_速度梯度。MT-2L-1 MT-3L2 9 实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是:_。 流体具有粘性10 图示并联管路。流体由高位槽经 A、B 两路流出。当开大阀门 A 后，管路 A 中流速UA ，O 点压强P0 。 增大 降低 11 流体流动的连续性方程是：_；适用于园形直管内不可压缩流体流动的连续性方程是：_ u1A11 = u2A22= 常数 8u1d12 = u2d22= 常数12 流体在一段圆形水平直管中流动，测得平均流速为 0.5m/s，压强降为 10Pa，Re 为1000，问管中心处点速度为_m/s，若平均流速增加为 1m/s，则压强降为_Pa。1m/s 20Pa 13 LZB-40 转子流量计其转子为不锈钢（比重：7.92） ，刻度标值以水为基准，量程范围为 0.25 2.5m3/h，若用此转子流量计来测量酒精（比重：0.8） ，则酒精的实际流量值要比刻度值_，测量酒精时，此流量计的最大流量值为_。大 2.84m3/h 14 如图所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系数与压差计读数 R 的关系式为_。 21122uRg15 如附图所示,容器中盛有油(=800kg/m3)。油上界面 a2以上是空气。U 形管中指示液为水(=1000kg/m3),a1 ,a2 ,a3在同一水平面上,b1 ,b2 ,b3 点也在同一高度上,h1=100mm,h2=200mm,则各点的表压Pa1_,Pa2_,Pb1_,Pb3_。(表压值以 mm 水柱表示) Pa10 Pa2 100mmH2O Pb1300mmH2OPb3_ pa2 + (h1+h2)油/水=340mmH2O 16 流体动力黏度(简称为黏度)的 SI 单位为_。运动黏度的 SI 单位为_。 Pas 或 Ns/m2、 m2/s17 边长为 0.4m 的正方形通风管道，其润湿周边长为_，当量直径为_。1.6m 当量直径为 0.4m18 米糠油在管中作层流流动，若流量不变，、L 不变，管径增加一倍，则摩擦阻力损失_。 1/1619 流体机械能衡算式如衡算基准以 J/kg 表示, 则该方程可表示为 ， 若用 N/m2(Nm/m3)表示则可表示为 。 （无外加机械能）9 hfuPgzuPgz2222222111hfuPgZuPgZ222222211120 如图所示，液体在等径管中稳定流动，则阀的局部阻力系数与压差计读数 R 的关系式为 。 21 层流时,管内平均流速是最大流速的_；湍流时,管内平均流速约是最大流速的_。 05 0822 如图所示系统，其大管内径d1 = 45mm ，液体在管内流速为 0.5m/s ，小管内径d2 =19mm ，从 1-1 到 2-2 断面的阻力损失为 15J/kg ，则 2-2 断面处的流速为_m/s，是根据方程而得。2.8m/s 连续性23 空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量流量一定，当气体温度升高时，Re 值将_。下降24 _的流体称为理想流体。无粘性25 某种油漆服从幂率方程=10（du/dy）-0.5，Pa。在剪切速率 du/dy=1 1/s时的黏度为_ Pa.s；当 du/dy=100 1/s时其黏度为 Pa.s。 10 126 并联管路的特点是：A)并联各管段压强降_；B)主管流量等于并联的各管段_。相等 流量之和27 LZB-40 转子流量计其转子为不锈钢（比重：7.92） ，刻度标值以水为基准，量程范围为0.25 2.5m3/h，若上述转子流量计改用形状完全相同的铅转子（比重：10.67）代替原不锈钢转子，测量的流体仍为水，则实际流量值要比刻度值_， 实际量程范围为_m3/h.。 大 0.2952.9528 测流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差值将_，若改用转子流量计测量，当流量增大时，转子两端压差值将_。增加 不变29 已知搅拌器功率 P 是搅拌桨直径 D、转速 N、流体密度及黏度的函数，即P=f(D,N,)，利用因次分析法处理，最终所得准数关系式中共有 个准数。22)(2ugRi1030 压强表上的读数表示被测流体的（ ）比大气压强高出的数值，称为表压强。 绝对压强 四四问答题问答题 （每小题（每小题 2 分）分）1如何判断一流体的流动类型? Re2000 的流动称为层流流动，Re4000 的流动称为湍流流动 2层流与湍流是如何定义的？ Re2000 的流动称为层流流动，Re4000 的流动称为湍流流动 3简述层流与湍流的区别。 流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小小的漩涡 4什么是“当量直径”? 对非圆形截面的通道, 可以找到一个与圆形管直径相当的“直径”来代替, 此直径即称为“当量直径” 5当量直径是如何计算的? 当量直径等于四倍的流通横截面积除以润湿周边长 6某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面 1-1的压强、流速也相等。问：在三种情况中，下游截面2-2的流速是否相等？ 三种情况中，下游截面 2-2的流速相等117某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面 1-1的压强、流速也相等。问：在三种情况中，下游截面2-2的压强是否相等？如果不等，指出哪一种情况的数值最大，哪一种情况的数值最小？其理由何在？ 三种情况中，下游截面 2-2的压强不相等，其中（a）的压强最大，（c）的压强最小。这是因为（c）管上不仅有一个阀门消耗能量，且管子末端垂直上升一段，又使得静压强降低 8 活塞在汽缸中以 0.2m/s 速度移动，见附图。活塞与汽缸之间的油膜厚度为 0.1mm，求油膜的速度梯度是多少？ 9 漆刷以 0.8m/s 速度在平板表面移动，漆膜厚度为 0.2mm，见附图。 问漆膜中形成的速度梯度为多少？10 如图，有一敞口高位槽，由管线与密闭的低位水槽相连接，在什么条件下，水由高位槽2000101 . 02 . 03yudydu4000102 . 08 . 03udydu12向低位槽流动？为什么？ 时，水向低位槽流动2PzgPa 五五判断题判断题 （每小题（每小题 1 分）分）1 已知搅拌器功率 P 是搅拌桨直径 D、转速 N、流体密度及黏度的函数，即P=f(D,N,)，利用因次分析法处理，最终所得准数关系式中共有 3 个准数。 错2 某物体的质量为 1000kg，则其重量为 9810N 。 对3 一敞口容器,底部有一出水管(如图示)。容器内水面保持恒定,管内水流动 的速度头为0.5m 水柱。水由容器流入管内,则 2 点的表压 p2=0.75m 水柱。 对4 层流与湍流的本质区别是湍流流速层流流速。 错5 一个工程大气压等于 1.013105Pa。 错6 孔板流量计的孔流系数 Co，当 Re 数增大时，其值 先减小，当 Re 数增大到一定值时，Co 保持为某定值 。 对7 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。对8 流体在一段圆形水平直管中流动，测得平均流速为 0.5m/s，Re 为 1000，问管中心处点速度为 1m/s。 对9 边长为 0.4m 的正方形通风管道，当量直径为 0.6。 错10 测流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差值将增加。 对六六计算题计算题 1、 某牛顿型流体在圆、直、等径管内流动，在管截面上的速度分布可表达为：v=20y-200y2，式中：y截面上任一点至管壁的径向距离，m；v该点的点流速，m/s。试求：管半径中点处的流速；管壁处的剪应力。该流体的黏度为 0.05 Pas 。 5 分(1)已知 v=20y200y2，则 20400dvydy 令 ，解得y=0.05m，即管半径R=0.05m 当=0.05/2=0.025m， 0dvdy2Ry V =20y200y2=200.025200(0.025)2=0.375 m/s 3 分13(2) =20(m/s)/m 则 w=0.0520=1.0N/m2 2 分0ydvdy0ydvdy2、 水在水平管内流动，截面 1 处管内径d1为 0.2m，截面 2 处管内径d2为 0.1m。现测得水在某流量下截面 1、2 处产生的水柱高度差为 0.20m，若忽略水由 1 至 2 处的阻力损失，试求水的流量 m3/h。 10 分 4 分2211221222uPuPZ gZ g zi、pi均按管中心线取值，因z1=z2，u2=4u1 得 222221121121415222uuuuppu h= =0.20 u1=0.511m/s 4 分2121152ppugg 2 分3322110.20.5110.016157.844mmvduss3、 水从喷嘴口 1-1 截面垂直向上喷射至大气。设在大气中流束截面保持圆形。已知喷嘴内直径d1=25mm,现要求在高于喷嘴出口 5m 处水流的直径d2为d1的 1.2 倍，试计算出喷嘴口的水流速u1。忽略阻力。 5分 令高于喷嘴出口 5m 处水流截面为 22 截面 12 截面间：p1=p2 d2=1.2d1， u1d12= u2d22 u2= 3 分221111211.21.44duuud14 由 即 u1=13.76 m/s 2 分221222uuzg2211219.81 521.442uu4、 某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽 A 输送至一敞口搅拌反应槽 B 中, 输液管规格为382.5mm,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的 hf=20.6u2/2 J/kg。因扩大生产，须再建一套同样的系统,所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加 30%,问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少? 10 分u10u2 p1=p2 于是gZ1=gZ2+hf g(Z1-Z2)=hf =20.6 4 分22uu= =2.39m/s 2 分0.50.51222 9.81 620.620.6g zzZ1=Z2+20.6=15.14m 2 分2220.6 1.3 2.39522 9.82ug 增高为：Z1-Z1=15.14-11=4.14m 2 分 5、 用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为 38.4T/h。池及槽皆敞口。高位槽中液面比池中液面高 20m,管路总长(包括局部阻力)430m，进出口阻力不计。管径为1084mm，油的粘度为 3430cP，密度为 960kg/m3, 泵的效率为 50%，求泵的实际功率。 10 分 2 分3238.4 101.4150.1960 36004mus 层流 =1.62 2 分0.1 1.415 96039.63.43eduR64eR列两截面柏方 820 9.81ewzghfhf 0,0up15224301.4251.626957.220.12l uJhfdkg 4 分6957.220 9.817153eJwkg 2 分37153 38.4 101530.5 3600eseNWWNKW6、 用离心泵经573.5mm 的钢管,将敞口贮槽内的有机溶液(密度为 800kg/m3, 粘度为20cP)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持 16m，见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度)为 25m，反应器内的压力恒定为 4kgf/cm2(表压)，有机溶液输送量为 6m3/h，泵的效率为 60%，试确定泵的轴功率。 10 分层流 2 分30.05 800 0.849169820 10eduR641698 2 分260.8490.0536004mus列两截面柏方 2 分22ePWZ ghf2250.05 2uhf 4 分324 9.807 106425 0.84916 9.81654.380016980.052eJWkg 2 分3654.3 6 80038.4 101.4540.6 3600eseNWWNKW 167、 40水由高位槽经异径收缩管向下流动，40水的密度为 992kg/m3，饱和蒸汽压pv=7.38kPa，当地大气压为 97kPa。现拟d0取 135mm，试问：当不计阻力损失，水在流经收缩管时会不会汽化？ 10 分管子出口流速u= =14.0 m/s 2 分2gh109.812 14.0(0.15) 2 =u0(0.135) 2 u0=17.28m/s 2 分由水槽液面至收缩管处排伯努利方程：32097 1017.289.81 79929922P p0=17.0103Pa 4 分 p0pv，故收缩管处不会发生水汽化。 2 分8、如图所示，水从槽底部沿内径为 100mm 的管子流出，槽中水位稳定。阀门关闭时测得R=50cm，h=1.8m。求：阀门全开时的流量 阀门全开时 B 处的表压(阀全开时Le/d=15，入管口及出管口的阻力系数分别为 0.5及 1.0，设摩擦系数=0.018 15 分阀关时：(ZA+1.8)1000=0.513600 ZA=5m 2 分阀全开：对 A-A 和 C-C 截面外侧列伯努利方程： 取Zc=0(基准面),2222CCAAACpuupgZgZhf 4 分220,0,022CCAAupup 解出：u=3.02m/s2509.81 50.0181 0.5 150.12Cu 3 分320.13.02 360085.44mVh17对 A-A 到 B-B 截面列伯努利方程： 22BApugZhf 4 分223.02503.029.81 50.0180.5210000.12Bp解出pB=1.76104N/m2（表） 2 分 9在图示装置中，水管直径为 573.5 mm。当阀门全闭时，压力表读数为 0.3 大气压, 而在阀门开启后，压力表读数降至 0.2 大气压。设管路入口至压力表处的压头损失为 0.5 mH2O，求水的流量为若干 m3/h？ 10 分解：阀门全闭时，由 P2 =gH， 即水槽液面距阀门中心线50.3 1.013 103.11000 9.81Hm的高度为 3.1 m。 2 分 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。在两截面间列柏努利方程式 4 分 Z1 = H = 3.1 m，Z2 = 0，P1 = 0，P2 = 0.21.013105 Pa，u10，hf/g = 0.5 mH2O 代入上式 3. 解得 u2 = 3.24 m/s 2 分2520.2 1.013 103.10.51000 9.812 9.81u 2 分32360022.94mVd uh10、 如图示常温水由高位槽以 1.5m/s 流速流向低位槽，管路中装有孔板流量计和一个截止阀, 已知管道为573.5mm 的钢管，直管与局部阻力的当量长度(不包括截止阀)总和为 60m,截止阀在某一开度时的局部阻力系数为 7.5。设系统为稳定湍流,管路摩擦系数为0.026。 求：管路中的质量流量及两槽液面的位差Z； 阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数R2 。 若将阀门关小，使流速减为原来的 0.8 倍，设系统仍为稳定湍流，近似不变。问: 截止阀的阻力系数变为多少?18 阀门前的压强Pa如何变化?为什么? 20 分 (1) 220.051.5 10002.94510.644SKgTWd uSh1-1.2-2 截面列伯努利方程 Zghf 5 分21601.50.0267.54.4380.052Zgmg(2)阀前后：2231.57.57.510008.438 1022uPPa p = (i)gR 即 8.438103= (13.61) 1039.81R2 R2 = 0.06826 m=6mm 5 分(3) 1-1.2-2 截面列伯努利方程 当u= 0.8u = 0.8 1.5 = 1.2 m/s 22luZghfd224.438lgdu 5 分229.81 4.438600.02629.31.20.05(4)因高位槽水位不变，流量减小，阀前管路阻力减小，必引起 a 点压强pa增大。 5 分11 计算题 水塔供水系统如附图所示。管路总长 50m(不包括局部阻力当量长度)，水塔内水位高 9.8m，管内径d=45mm，现测得流量V为 12m3/h，摩擦系数可按 0.02 计，试计19算所有局部阻力当量管长Le之值。 10分1-1.2-2 截面列伯努利方程 4 分212uZ ghf 2 分2122.136000.0454muS 22ell uhfd22122elluuZ gd 2 分22502.12.19.81 9.80.020.04522el 2 分22 9.81 9.80.04515045.852.10.02elm12 计算题 有一内径d50mm 的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板内孔直径d0=25mm，U 形压差计的指示液为汞 ，孔流系数 C0=0.62。当需测的最大水流量为 18m3/h，问：U 形压差计最大读数max为多少？ 5 分 期中 3 分00002isgRVA uA C002igRuC229.81136001000180.0250.62360041000iR202218 42 9.81 12.60.0250.62 3600Rm 2 分1.092R 13、计算题 密度为 103kg/m3、粘度为 1cP 的水，以 10m3/h 的流量在513mm 的水平光滑管内流过。在管内某处p1=1.5at(表压)，若局部阻力不计，问距该处 100m 下游处p2为多少 Pa?(Re=30001105，= 0.3164/Re0.25) 10 分 2 分2210101.75360036000.04544musd 2 分30.045 1.75 10007875010eduR 1 分0.250.31640.01918750 列两面的柏方 3 分21222fPPPl uhd(表) 2 分224421100 1.751.5 9.807 100.01910008.3 1020.0452l uPPPad14、内截面为 1000mm1200mm 的矩形烟囱的高度为 30m。平均摩尔质量为 30kg/kmol，平均温度为 400的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持 49pa 的真空度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值，大气温度为 20，地面处的大气压强为 101.33103pa。流体流经烟囱时的摩擦系数可取为 0.05，试求烟道气的流量为若干？ 20分 解:烟囱底端为上游截面 11 、顶端内侧为下游截面 22 ，并以截面 11为基准水平面。在两截面间列柏式，即： 22112222fupupgZgZh式中 Z1=0，Z2=30m，u1u2 4 分 由于烟道气压强变化不大，烟道气的密度可按 1.033105pa 及 400计算，即： 2 分5331.033 10300.543/8.314 10273400pMkg mRT以表示大气的密度，pa，1与 pa，2分别表示烟囱底端与顶端大气压强，即： P1= pa，149Pa 因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强，故 p2= pa，2 = pa，1gZ2 2 分21标准状况下空气的密度为 1.293kg/m3，所以 1.0133105Pa、20时的密度为 2 分32731.2931.2/27320kg m于是 p2= pa，11.29.8130= pa，1353 Pa 将以上各值代入 柏式，解得 2 分 ,1,1493539081 30266 /0.543aafpphJ kg 2 分22fel uhd其中 2 分1 1.241.092 1 1.2edm烟道气的流速为 2 分266 1.09 219.7/0.05 30um s烟道气的流量为 236003600 19.7 1.2 1 0.54346210/suAkg h 分15、已知输水量为 15m3/h，管径 53mm，总机械能损失为 40J/kg，泵的效率 0.6，求泵的轴功率。 15 分20mP1=0(表压)P2=500kN/m2取池内水面为截面 1，作为基准面；输水管出口为截面 2，则有z1=0, z2=20m,p1=0, p2=500103Pa u1=0, 2 分 2 分22151.8936000.0534muS 3 分2211221222efuPuPZ gWZ gh22代入数值，得 We=738J/kg 2 分质量流量: WS=(15/3600)(1000)=4.17kg/s 2 分有效功率:Ne= 4.17738=3080J/s=3.08kw 2 分泵的轴功率: 2 分16 某液体密度为 800 kg/m3，粘度为 73cP，在连接两常压容器间的光滑管中流动，管径300mm，总长为 50m（包括全部局部阻力当量长度） ，两容器液面差为 3.2m（如图示） 。求：(1)管内流量为多少？(2)若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少？按该管折算的当量长度又是多少？层流：=64/Re；湍流 =0.316/Re 0.25 15分解：（1）在 1-1，2-2 两截面间列柏努力方程，u1=u2=0，p1=p2=0，We=0 4 分211 22fl ugzhd由 ，代入上式0.250.316ReRedu得 u=3.513m/s 2 分验证 Re=0.33.513800/0.073=115504000假设正确，V=Au=893.95m3/h 2 分（2）流量减半，流速减半，即 u=1.7565m/sRe=5775 符合伯拉修斯式列 1-1，2-2 间柏努力方程210.250.316Re2lugzd则 3 分14.3kWPPe13. 56 . 008. 3232220.250.250.31622Re2Re118.20.316eeelluuudddlm 4 分17.右图，有一直径为 382.5mm，长为 30m 的水平直管段 AB，在其中装有孔径为16.4mm 的标准孔板流量计来测量流量，流量系数 Co为 0.63，流体流经孔板的永久压降(局部损失)为 6104Pa，AB 段摩擦系数 取为 0.022，试计算：(1)流体流经 AB 段的压力差；(2)若泵的轴功率为 800W，效率为 62%，求 AB 管段消耗的功率为泵的有效功率的百分率，已知：操作条件下液体密度为 870kg/m3，U 管指示液为汞，其密度为 13600kg/m3。 15 分002333222 0.6 9.81136008700.6316.4 1048701.75 10/2.05/0.0334seffRgVC AmsVum s3 分（1）由 A、B 两点列柏努力方程222234422,0302.050.022108706 1023329.66 10AABBAeBfABABeABfaPuPuZhZhggggZZuuhluPPPdP 5 分（2）800 62%496eNNW轴24AB 段消耗的功率： 4 分341.75 109.66 10169.05sefpNmWV uW 则 3 分169.05100%34.1%496eNN18一敞口高位水槽 A 中水流经一喉径为 14mm 的文丘里管，将浓碱液槽 B 中的碱液（密谋为 1400 kg/）抽吸入管内混合成稀碱液送入 C 槽，各部分标高如附图所示；输水管规3m格为 573mm，自 A 至文丘里喉部 M 处管路总长（包括所有局部阻力损失的当量长度在内）为 20m，摩擦系数可取 0.025。1当水流量为 8m3/h 时，试计算文丘里喉部 M 处的真空度为多少 mmHg；2判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内（说明判断依据） 。如果能被吸入，吸入量的大小与哪些因素有关？ 15分主管道 smAVsu/09. 1051. 0)4/()3600/8(/2(1)文丘里喉部 M 处 3 分smAVsu/4 .14014. 0)4/()3600/8(/222在高位水槽上面与 M 处界面间的列柏努利方程得：真空度）(23216. 3)2/09. 1 ()051. 0/20(025. 02/4 .148)2/)(/1 ()2/()(/222222212mmHgOmHgggudguZZgp5 分(2) h碱碱水h水 h水1.51400/10002.1m(3.6m)OH2OH2故浓碱液能被吸入管内。 3 分在 B 槽液面与 M 处水平截面间的列柏努利方程得： 吸 f22h)/()2/()/(gPguhgPaACB8m1.5m1mM25吸 f22h)2/()/()PPa(guhg可见吸入量的大小不仅与 M 处的真空度、B 槽液面与 M 处的位差有关，而且与吸入管的管路情况（管径、管长、粗糙度等）有关。 4分第二章 流体输送机械一、名词解释（每题 2 分）1. 泵流量泵单位时间输送液体体积量2. 压头流体输送设备为单位重量流体所提供的能量3. 效率有效功率与轴功率的比值4. 轴功率电机为泵轴所提供的功率5. 理论压头具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量6. 气缚现象因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象7. 离心泵特性曲线在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线8. 最佳工作点效率最高时所对应的工作点9. 气蚀现象泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体10. 安装高度泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离11. 允许吸上真空度泵吸入口允许的最低真空度12. 气蚀余量26泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值13. 泵的工作点管路特性曲线与泵的特性曲线的交点14. 风压风机为单位体积的流体所提供的能量15. 风量风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计二、单选择题（每题 2 分）(1) 用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（ ） 送水量增加，整个管路阻力损失减少 送水量增加，整个管路阻力损失增大 送水量增加，泵的轴功率不变 送水量增加，泵的轴功率下降 A(2) 以下不是离心式通风机的性能参数( ) 风量 扬程 效率 静风压 B(3) 往复泵适用于( ) 大流量且流量要求特别均匀的场合 介质腐蚀性特别强的场合 流量较小，扬程较高的场合 投资较小的场合 C(4)离心通风机的全风压等于 ( ) 静风压加通风机出口的动压 离心通风机出口与进口间的压差 离心通风机出口的压力 动风压加静风压 D(5) 以下型号的泵不是水泵 ( ) 型 型 型 型 C(6)离心泵的调节阀 ( ) 只能安在进口管路上 只能安在出口管路上 安装在进口管路和出口管路上均可 只能安在旁路上 B(7) 离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值 ( ) 包括内能在内的总能量 机械能27 压能 位能（即实际的升扬高度） B(8) 流体经过泵后，压力增大p N/m2，则单位重量流体压能的增加为 ( ) A p B p/ C p/g D p/2g C(9) 离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能 ( ) A 泵壳和叶轮 B 叶轮 C 泵壳 D 叶轮和导轮 C(10) 离心泵停车时要 ( ) 先关出口阀后断电 先断电后关出口阀 先关出口阀先断电均可 单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A(11) 离心通风机的铭牌上标明的全风压为 100mmH2O 意思是 ( ) A 输任何条件的气体介质全风压都达 100mmH2O B 输送空气时不论流量多少，全风压都可达 100mmH2O C 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为 100mmH2O D 输送 20，101325Pa 空气，在效率最高时，全风压为 100mmH2O D (12)离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关 ( ) 当地大气压力 输送液体的温度 流量 泵的吸入管路的长度 D(13) 如以h,允表示汽蚀余量时，p1,允表示泵入口处允许的最低压力，pv为操作温度下液体的饱和蒸汽压，u1为泵进口处的液速，则 ( ) A p1,允 = pv + h,允 B p1,允/g = pv/g + h,允u12/2g C p1,允/g = pv/g + h,允 D p1,允/g = pv/g + h,允u12/2g B(14) 以下种类的泵具有自吸能力 ( ) 往复泵 齿轮泵与漩涡泵 离心泵 旋转泵与漩涡泵 A(15) 如图示，列 1-1 与 2-2 截面的伯努利方程，为： Hezp/g(u2/2g)Hf,1-2 ，则 hf,1-2为 ( ) A 泵的容积损失，水力损失及机械损失之和 B 泵的容积损失与水力损失之和 C 泵的水力损失 D 测压点 1 至泵进口，以及泵出口至测压点 2 间的阻力损失28 D(16)离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生 ( ) 气缚现象 汽蚀现象 汽化现象 气浮现象 A (17) 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 ( ) 水温太高 真空计坏了 吸入管路堵塞 排出管路堵塞 C(18) 由阀门全开的条件算出在要求流量为 V 时所需扬程为 He/。在离心泵的性能曲线上查得与 V 对应的扬程为 He，HeHe/，在流量为 V 时泵的效率为，则泵的轴功率 N 为( ) A VHe/g/1000kw B VHeg/1000 kw B (19)用离心通风机将空气输入加热器中，由 20加热至 140。该通风机安于加热器前，或加热器后,则 ( )。 输送的流量不变 需要的全风压不变 需要的全风压不变，但流量要变 输送的流量和需要的全风压都要变 D(20) 离心泵最常用的调节方法是 ( ) 改变吸入管路中阀门开度 改变压出管路中阀门的开度 安置回流支路，改变循环量的大小 车削离心泵的叶轮 B(21) 当管路性能曲线写为H=A+BV 2时 ( ) A A只包括单位重量流体需增加的位能 B A包括单位重量流体需增加的位能与静压能之和 C BV2代表管路系统的局部阻力损失 D BV2代表单位重量流体增加的动能 B(22) 往复泵没有以下缺点 ( ) 流量不均匀 流量不大 没有自吸能力 不宜输送悬浮液 C (23) 有两种说法(1)往复泵启动不需要灌水；(2)往复泵的流量随扬程增大而减小，则（ ） A 两种说法都对 B 两种说法都不对 C 说法(1)对，说法(2)不对 D 说法(2)对，说法(1)不对 C(24)离心泵效率最高的点称为 ( ) 工作点 操作点 设计点 计算点 C(25) 泵的效率不包括 ( ) 水力效率 机械效率 原动机效率 容积效率(26) 一台离心泵在管路系统中工作，当阀门全开时，相应的管路性能曲线可写为H = A + BV2，且 B0(即动能增加值，阻力损失两项之和与位能增加值、压能增加值两项之和相较甚小),当泵的转速增大 10%，如阀门仍全开，则实际操作中( ) 29 扬程增大 21%，流量增大 10% 扬程大致不变，流量增大 10%以上 扬程减小，流量增大 21% 流量不变，扬程增大 21% B(27) 理论上推导表明,扬程一般 ( ) A 与流量无关 B 与流量成直线关系 C 可写为 He/= A + BV 2,且B 0 D dHe/dV 0 B(28) 离心泵在n = n1时的特性曲线(H1V1关系)与n = n2时的特性曲线(H2V2关系)对应点的关系是 ( )。 A V1=V2 H2=H1(n2/n1)2 B V2=V1(n2/n1) H2=H1(n2/n1)2 C H2=H1 V2=V1(n1/n2) D V2=V1(n2/n1) H2=H1(n2/n1) B(29)当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为 ( ) 气体的黏度太小 气体的密度太小 气体比液体更容易起漩涡 气体破坏了液体的连续性 B(30)离心泵漏入大量空气后将发生 ( ) 汽化现象 气缚现象 汽蚀现象 气浮现象 B(31)离心泵的调节阀开大时,则( ) 吸入管路的阻力损失不变 泵出口的压力减小 泵入口处真空度减小 泵工作点的扬程升高 B 三、填空题（每题 2 分）(1) 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。 气蚀(2) 离心通风机的全风压是指 。动风压和静风压之和(3) 单级往复泵的理论流量计算式为 。 V = Asn(4) 离心泵常采用调节流量，往复泵常采用调节流量。 出口阀门 旁路阀门(5) 写出有外加能量时，以单位体积流体为基准的实际流体伯努利方程式 各项的单位均为_。 N/m2(Pa)21 ,2222121122fHgpugzgHepugz(6) 离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。 管路特性 泵特性(7) 离心通风机全风压的单位是其物理意义是30。 N/m2 风机提供给每 m3气体的能量(8) 离心泵的允许吸上真空高度的数值于允许的安装高度的数值（大，小） 。大(9) 用离心泵将一个低位敞口水池中的水送至敞口高位水槽中，如果改为输送 =1100kg/m3但其他物性与水相同的溶液，则流量，扬程，功率。 （增大，不变，减小，不能确定） 不变 不变 增大(10) 离心泵的轴封装置主要有两种： ； 。 管路特性曲线的一般表达式是 。(1) a: 填料密封 b: 机械密封 (2) He = A+BV 2(11) 若被输送的流体粘度增高，则离心泵的扬程 ，流量 ，效率 ，轴功 。减小；减小；下降；增大(12) 往复泵主要适用于、的场合。小流量；高扬程(13).离心泵叶轮按有无盖板可分为，, ，。敞式 半敞式 闭式(或开式，半开式，闭式) （14）.离心泵按叶轮串联的多少可分为和。单级，多级(15) 离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：V = 0.05m3/s 时，He= 20m ；管路特性为V = 0.05m3/s 时，He = 18m ，则在该流量下，消耗在调节阀门上的扬程值= m。 2(16)离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：V= 0.05m3/s 时，He= 20m ；管路特性为V= 0.05m3/s 时，He = 18m ，则用阀调节到该流量下，有效功率 NekW 9.81四、问答题（每题 3 分）（1）启动离心泵前及停泵前应做哪些工作? 启动离心泵前应灌泵、关闭泵的出口阀门，停泵前也应关闭泵的出口阀门。 （2）启动离心泵前为什么要灌泵？ 为了防止气缚现象发生。 （3）启动离心泵前为什么要关闭泵的出口阀门？ 为了减小启动电流，以保护电机。 31（4）停泵前为什么要关闭泵的出口阀门？ 防止高压液体倒流，对泵造成损害。 （5） 启动离心泵前如果不灌泵会发生什么现象？ 会发生气缚现象。 （6） 若离心泵的实际安装高度大于允许安装高度会发生什么现象？ 会发生气蚀现象。 （7）如何防止气蚀现象的发生? 离心泵的实际安装高度小于计算的允许安装高度就可以防止气蚀现象的发生。 （8） 启动往复泵时是否需要灌泵？ 启动往复泵时能否关闭出口阀门？往复泵的流量调节能否采用出口阀门调节？ 不需要，不能，不能。 (9)什么是离心泵的工作点？试用图说明之。泵的工作点是泵的特性曲线eV 与管路特性曲线 HeV 的交点，如图中的 D 点。 (10)何谓泵的扬程？何谓泵的升扬高度？泵的扬程：单位重量流体从泵获得的机械能。 （各 1.5 分）泵的升扬高度：泵的实际吸上高度与排出高度之和。 (11)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液体的饱和蒸汽压，引起部分液体沸腾汽化。(12)下列两图为离心泵的两种安装方式,用以输送热水,在热水的温度下饱和蒸汽压pV=0.4kgf/cm2,大气压可取为 10mH2O,两种安装方式中,管路特性视为相同,请回答:两种安装方式是否有一种能将水送到高位槽?为什么?32由安装高度的计算式:Hg,max=(Pa-Pv)/g-h，允-Hf，吸=10-4-h，允-Hf,吸 (R2+R3) B R1 (R2+R3) C R1= (R2+R3) D 无法比较14. 在一列管式换热器中，用冷却水冷凝酒精蒸汽，换热器最好_放置；冷却水应走_。 A C52 A 水平 B 垂直 C 管内 D 管外已知某平壁外两层不等厚(b1b2)保温材料的温度分布曲线如图示, 则A 层导热率_B 层的导热率。 C A 小于 B 不能确定是否大于 C 大于 D 等于15. 稳定传热是指_。 BA 传热系统中各点的温度不随位置和时间而变。B 传热系统中各点的温度仅随位置变，而不随时间变。C 传热系统中各点的温度不随位置变而随时间变。D 传热系统中各点的温度随位置和时间而变。16. 棉花保温性能好，主要是因为_。 CA 棉纤维素导热率小； B 棉花中含有相当数量的油脂；C 棉花中含有大量空气，而空气的运动又受到阻碍； D 棉花白色，因而黑度小。17. 无相变强制对流来自_。 CA 纯经验方法 B 纯理论方法 C 因次分析与实验结合（半理论、半经验方法） D 数学模型法 E 因次分析法18. 在蒸汽冷凝中，不凝气体的存在对的影响是_。 BA 使值升高 B 使值大大降低C 使值有一定影响 D 对值无影响19. 红砖的黑度为 0.93，若温度为 300，则红砖的发射能力为_W/m2。 BA 6112.3 W/m2 B 5684 W/m2 C 916.8 W/m2 D 1000 W/m220. 当换热器中冷热流体进出口温度一定时，下面说法中正确的是 。 DA tm 并tm 逆tm 折 B tm 逆tm 并tm 折C tm 并tm 逆tm 折 D tm 并tm 折21. 对在蒸汽与空气间壁换热过程中，为强化传热下列方案中的_在工程上可行。 AA 提高空气流速 B 提高蒸汽流速C 采用过热蒸汽以提高蒸汽温度 D 在蒸汽一侧管壁上加装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液。22. 在间壁换热器中，当两流体均变温时，采用折流的目的是 。 AA 提高K B 提高tm C 增加传热面积A D 使K和A均增加。5323. 100时铜的导热率为_，18时钢的导热率近似为_，20时空气的导热率近似为_，20水的导热率近似为_。 C A B DA 45W/(mK) B 0.026W/(mK)C 377W/(mK) D 0.6W/(mK)24. 在相同温度下，实际物体的吸收率A与黑体的吸收率A0的关系是 。 CA A A0 B A A0 C A A0 D 不一定25. 判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的_。 CA 通过一定传热面的传热速率不随时间变化，为一定值； B 系统中任一点的温度维持恒定；C 总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各传热面的传热速率之和；D 系统中任一传热面上的热通量在过程中不变。26. 一管壳式换热器，管内走液体，管间走蒸汽，由于液体入口温度下降，在流量不变情况下，仍要达到原来的出口温度 ，此设备已不允许再提高蒸汽压力强度，采取简便有效t措施_。 AA 管内加扰流内件 B 提高壳程数27. 有一列管换热器，由 38 根252.5mm 无缝钢管组成，某有机蒸汽在管外冷凝，管内通冷却水，水流速 0.5m/s，相应的Re=104及对流给热膜系数为。当水流量减为一半时，对流给热膜系数改变为，则 。 A A B 8 . 0)21(8 . 0)21( C D 不一定8 . 0)21( 28. 两流体在一套管换热器中换热，热流体温度由 90降至 60，冷流体温度由 20升至 50。若逆流操作，tm 。 DA 70 B 30 C 10 D 4029. 热传递的基本方式是：（ ）、对流、辐射。 A A 传导 ； B 传递； C 放射； D 流动。 30. 物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为（ ）。 A A 热传导； B 热传递； C 热放射； D 热流动。 31. 流体各部分之间发生相对位移所引