練習題

一、填空題

1.流速u與管截面積成_______，面積_______，流速越大；反之，截面積_______，流速越小。

2.雷諾數(shù)的表達式為_______。當密度ρ=1000kg/m3，黏度μ=1cP的水，在內(nèi)徑為d=100mm，以流速1m/s在管中流動時，其雷諾數(shù)等于_______，其流動類型為_______。

3.真空度、大氣壓和絕對壓力之間的關系___________。

表壓、大氣壓和絕對壓力之間的關系___________。

4.流體的自身能量包括：_______、_______、_______、_______。

5.管徑為D的管道中流體的流速為1m/s，現(xiàn)將管徑縮小4倍，流量不變，則管內(nèi)的流速為_______m/s。

6.流體與外界交換的能量有_______、_______、___________。

7.測量流體流量的流量計主要有三種：_______、_______、_______，流量不變測量管內(nèi)流體點的速度，則用_______。

8.連通器原理是說_______、_______、_______、_______上的壓強相等。

9.流體在圓形直管中做湍流流動時，摩擦系數(shù)是_______的函數(shù)，若處于阻力平方區(qū)，則摩擦系數(shù)是_______的函數(shù)，與_______無關。

10.流體的總阻力包括_______和_______。局部阻力的計算方法有_______法和_______法。

11.牛頓黏性定律的表達式為_______，該公式適合_______流體做_______流動。

12.在靜止的同一種連續(xù)流體的內(nèi)部，各截面上_______能與_______能之和為常數(shù)。

13.流體在管內(nèi)做湍流流動時，在管壁處速度為_______，鄰近管壁處存在_______層，且Re值越大，則該層厚度越_______。

14.流體在一段裝有若干個管件的直管l中流過的總能量損失的通式為_______，它的單位為_______。

二、單項選擇題

1.當流體在圓管內(nèi)流動時，管中心流速最大，若為層流，平均速度與管中心的最大流速的關系為（　　）。

A.um=3/2umax

B.um=0.82umax

C.um=1/2umax

D.um=1/3umax

2.當流體在圓管內(nèi)流動時，管中心流速最大，若為湍流，平均速度與管中心的最大流速的關系為（　　）。

A.um=3/2umax

B.um=0.82umax

C.um=1/2umax

D.um=1/3umax

3.層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是（　　）。

A.湍流流速>層流流速

B.流道截面大的為湍流，截面小的為層流

C.層流的雷諾數(shù)<湍流的雷諾數(shù)

D.層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈動

4.在靜止的流體內(nèi)，單位面積上所受的壓力稱為流體的（　　）。

A.絕對壓強

B.表壓強

C.靜壓強

D.真空度

5.伯努利方程式中的gz項表示單位質(zhì)量流體所具有的（　　）。

A.位能

B.動能

C.靜壓能

D.有效功

6.如圖所示，若水槽液位不變，①、②、③點的流體總機械能的關系為（　　）。

A.閥門打開時①>②>③

B.閥門打開時①=②>③

C.閥門打開時①=②=③

D.閥門打開時①>②=③

7.轉(zhuǎn)子流量計的主要特點是（　　）。

A.恒截面、恒壓差

B.變截面、變壓差

C.恒流速、恒壓差

D.變流速、恒壓差

8.溫度升高時，（　　）。

A.液體和氣體的黏度都降低

B.液體和氣體的黏度都升高

C.液體的黏度升高、氣體的黏度降低

D.液體的黏度降低、氣體的黏度升高

9.液體從大管水平流至小管時，變徑前后能量轉(zhuǎn)化關系是（　　）。

A.動能轉(zhuǎn)化為靜壓能

B.位能轉(zhuǎn)化為動能

C.靜壓能轉(zhuǎn)化為動能

D.動能轉(zhuǎn)化為位能

10.流體在圓形直管內(nèi)做層流流動時，阻力與流速的（　　）成比例，做完全湍流流動時，阻力則與流速的（　　）成比例。

A.一次方

B.二次方

C.三次方

D.四次方

11.流體運動時，能量損失的根本原因是由于流體存在著（　　）。

A.壓力

B.動能

C.湍流

D.黏性

12.化工管路中，對于要求強度高、密封性好、方便拆卸的管路，通常采用（　　）。

A.法蘭連接

B.承插連接

C.焊接

D.螺紋連接

13.離心泵的汽蝕產(chǎn)生的原因的是由于（　　），而離心泵氣縛現(xiàn)象的原因是（　　）。

A.泵內(nèi)存有氣體

B.離心泵出口閥關閉

C.泵進口管路的壓強低于液體的飽和蒸氣壓

D.葉輪入口處的壓強低于液體的飽和蒸氣壓

14.離心泵起動時，應把出口閥關閉，以降低起動功率，保護電機，不致超負荷工作，這是因為（　　）。

A.Q=0，N≈0

B.Q>0，N>0

C.Q<0，N<0

D.Q>0，N<0

15.離心泵銘牌上標明的揚程是指（　　）。

A.功率最大時的揚程

B.最大流量時的揚程

C.泵的最大揚程

D.效率最高時的揚程

16.當兩個同規(guī)格的離心泵串聯(lián)使用時，只能說（　　）。

A.串聯(lián)泵較單臺泵實際的揚程增大一倍

B.串聯(lián)泵的工作點處較單臺泵的工作點處揚程增大一倍

C.當流量相同時，串聯(lián)泵特性曲線上的揚程是單臺泵特性曲線上的揚程的兩倍

D.在管路中操作的串聯(lián)泵，流量與單臺泵操作時相同，但揚程增大兩倍

17.離心泵停車時應該（　　）。

A.首先斷電，再關閉出口閥

B.先關出口閥，再斷電

C.關閥與斷電不分先后

D.只有多級泵才先關出口閥

18.用兩臺相同型號的離心泵并聯(lián)，總的輸送流量（　　）。

A.增大

B.減小

C.不變

D.不確定

19.離心泵串聯(lián)工作主要是增大（　　）。

A.揚程

B.流量

C.效率

D.都不能增加

20.并聯(lián)泵的總效率比單臺泵的效率（　　）。

A.增大

B.減小

C.不變

D.不確定

三、判斷題

1.穩(wěn)定流動是流體流經(jīng)它所占據(jù)的空間各點時的流動參數(shù)（流速、壓力、密度等）不隨時間而改變的流動。　　 （　　）

2.流體的黏度越小，則產(chǎn)生的流動阻力越大。　　 （　　）

3.流體沿壁面做湍流流動時，在靠近壁面處總有一個層流內(nèi)層存在。　　 （　　）

4.法蘭連接是由一對法蘭、數(shù)個螺栓組成。　　 （　　）

5.流體阻力的大小與管長成正比，與管徑成反比。　　 （　　）

6.流體在水平管內(nèi)做穩(wěn)定連續(xù)流動時，當流經(jīng)直徑小處，流速會增大，其靜壓力也會升高。　　 （　　）

7.離心泵的流量與泵的轉(zhuǎn)速無關。　　 （　　）

8.啟動離心泵之前要先灌泵，其目的是防止發(fā)生“氣縛”。　　 （　　）

9.離心泵的能量損失包括：容積損失、機械損失、水力損失。　　 （　　）

10.離心泵關閉出口閥運轉(zhuǎn)時間不宜過大，否則會引起不良后果。　　 （　　）

四、問答題

1.簡述定態(tài)流動系統(tǒng)與非定態(tài)流動系統(tǒng)的含義及其特點。

2.解釋黏度產(chǎn)生的原因及牛頓黏性定律。

3.闡述連續(xù)性方程。

4.簡述流體阻力計算方法。

5.簡述流體阻力系數(shù)的影響因素。

五、計算題

1.某設備上真空表的讀數(shù)為13.3×103Pa，試計算設備內(nèi)的絕對壓強與表壓強。已知該地區(qū)大氣壓強為98.7×103Pa。

2.如圖所示，從高位槽向塔內(nèi)進料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔內(nèi)的壓力均為大氣壓。送液管為?45mm×2.5mm的鋼管，要求送液量為3.6m3/h。設料液在管內(nèi)的壓頭損失為1.2m（不包括出口能量損失），試問高位槽的液位要高出進料口多少米？

3.如圖所示，將ρ=850kg/m3、μ=28cP的一種油從A槽放入B槽，兩槽液面高差維持在2.5m，兩槽間用? 108mm×4mm和（l+le）為450m的管子相連，試求：（1）每小時從A槽流出多少噸油到B槽？（注：因μ較大，管內(nèi)系層流狀態(tài)）（2）現(xiàn)若要增加流量20%，需補充的能量由油泵供給，油泵的效率為60%，此油泵的軸功率為多少？

4.高位槽內(nèi)的水面高于地面8m，水從?108mm×4mm的管道中流出，管路出口高于地面2m。在本題特定條件下，水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按∑hf=6.5u2計算（不包括出口阻力損失），其中u為水在管內(nèi)的流速，m/s。試計算：（1）A-A'截面處水的流速；（2）水的流量，以m3/h計。

5.密度為850kg/m3、黏度為8×10-3Pa·s的液體在內(nèi)徑為14m的銅管內(nèi)流動，溶液的流速為1m/s。試計算：（1）雷諾數(shù)，并指出流動屬于何種流型；（2）局部速度等于平均速度處與管軸的距離；（3）該管路為水平管，若上游壓強為147×103Pa，液體流經(jīng)多長的管子，其壓強才下降到127.5×103Pa？

6.10℃的水以500L/min的流量流過一根長為300m的水平管，管壁的絕對粗糙度為0.05mm。有6m的壓頭可供克服流動的摩擦阻力，試求管徑的最小尺寸。

7.每小時將2×104kg的溶液用泵從反應器輸送到高位槽（見附圖）。反應器液面上方保持26.7×103Pa的真空度，高位槽液面上方為大氣壓強。管道為?76mm×4mm的鋼管，總長為50m，管線上有兩個全開的閘閥、一個孔板流量計（局部阻力系數(shù)為4）、五個標準彎頭。反應器內(nèi)液面與管路出口的距離為15m。若泵的效率為0.7，求泵的軸功率。

溶液的密度為1073kg/m3，黏度為6.3×10-4Pa·s。管壁絕對粗糙度ε可取為0.3mm。

8.如圖所示，某廠用離心泵將有機溶液從儲槽經(jīng)?57mm×3.5mm不銹鋼管輸送到高位槽，兩槽均與大氣相通，管路總長（包括局部阻力當量長度在內(nèi)）為90m，兩槽液面垂直距離保持10m，已知操作條件下溶液密度為800kg/m3，黏度為1.1cP，輸送液量為8.5m3/h，管路摩擦系數(shù)近似按 λ=0.3164/Re0.25計算，泵的效率為65%，試求：（1）管內(nèi)溶液的流速；（2）判斷溶液在管內(nèi)的流動類型；（3）溶液在管內(nèi)流動的摩擦阻力損失；（4）輸送單位質(zhì)量流體所需泵加入的外功；（5）泵消耗的軸功率。

9.用離心泵將20℃水經(jīng)總管分別送至A、B容器內(nèi)，總管流量為89 m3/h，總管直徑為?127mm×5mm。泵出口壓強表讀數(shù)為1.93×105Pa，容器B內(nèi)水面上方表壓為1kgf/cm2。總管的流動阻力可忽略，各設備間的相對位置如圖所示。試求：（1）兩支管的壓頭損失Hf，O-A、Hf，O-B；（2）離心泵的有效壓頭He。

10.如圖所示，已知管路總長度（包括所有當量長度，下同）為100m，壓力表之后管路長度為80m，管路摩擦系數(shù)為0.03，管路內(nèi)徑為0.05m，水的密度為1000kg/m3，泵的效率為0.8，輸水量為15m3/h。求：（1）整個管路的阻力損失，J/kg；（2）泵軸功率，kW。

11.常壓儲槽內(nèi)盛有石油產(chǎn)品，其密度為760kg/m3，黏度小于20cSt，在儲存條件下飽和蒸氣壓為80kPa，現(xiàn)擬用65Y-60B型油泵將此油品以15 m3/h的流量送往表壓強為177kPa的設備內(nèi)。儲槽液面恒定，設備的油品入口比儲槽液面高5m，吸入管路和排出管路的全部壓頭損失分別為1m和4m。試核算該泵是否合適。若油泵位于儲槽液面以下1.2m處，問此泵能否正常操作？當?shù)卮髿鈮喊?01.33kPa計。

12.在用水測定離心泵性能的實驗中，當流量為26m3/h時，泵出口處壓強表和入口處真空表的讀數(shù)分別為152kPa和24.7kPa，軸功率為2.45kW，轉(zhuǎn)速為2900r/min。若真空表和壓強表兩測壓口間的垂直距離為0.4m，泵的進、出口管徑相同，兩側(cè)壓口間管路流動阻力可忽略不計。試計算該泵的效率，并列出該效率下泵的性能。

13.用效率為80%的齒輪泵將黏稠的液體從敞口槽送至密閉容器內(nèi)，兩者液面均維持恒定，容器頂部壓強表的讀數(shù)為30×103Pa。用旁路調(diào)節(jié)流量，其流程如本題附圖所示。主管流量為14m3/h，管徑為?66mm×3mm，管長為80m（包括所有局部阻力的當量長度）。旁路的流量為5m3/h，管徑為?32mm×2.5mm，管長為20m（包括所有局部阻力的當量長度）。兩管路的流型相同，忽略儲槽液面至分支點O之間的能量損失。被輸送液體的黏度為50mPa·s，密度為1100kg/m3。試計算：（1）泵的軸功率；（2）旁路閥門的阻力系數(shù)。

14.如圖所示，某工廠從水塔引水至車間，管路為?114mm×4mm的鋼管，管路中直管總長度為25m。水塔內(nèi)液面維持恒定，并高于排水管口12m，水塔液面及管子出口均通大氣，試求水溫為20℃時管路的輸水量為多少m3/h？20℃時水的密度為998kg/m3，黏度為1.005×10-3Pa·s，管壁絕對粗糙度ε為0.1mm。

15.在?38mm×2.5mm的管路上裝有標準孔板流量計，孔板的孔徑為16.4mm，管中流動的是20℃的甲苯，用U形壓差計測量孔板兩側(cè)的壓強差，以水銀為指示液，測壓連接管中充滿甲苯。現(xiàn)測得U形壓差計的讀數(shù)為600mm，試計算管中甲苯的流量（kg/h）。

16.設計一套家用太陽能上下水系統(tǒng)，請畫出示意圖。