青岛科技大学化工原理考研内部资料

第一章 流体流动 一 基本概念 1、连续性方程

2、液体和气体混合物密度求取 3、离心泵特性曲线的测定 二、核心公式

第一章、流体流动与流体输送机械

（1）流体静力学基本方程 （例1－9）

U型管压差计

（2）柏努利方程的应用（例1－14） （3）范宁公式

（4）离心泵的安装高度（例2-5） 三．问答题

1． （7分）离心泵的特性曲线是如何测定的？其特性曲线主要由哪几条曲线构成?

答:离心泵的特性曲线是在一定转速和常压的清水为工质做实验测得的.主要曲线有:H-Q,N-Q,η-Q三条曲线,在曲线中要注明泵型号、转速. 2． （8分）试说明层流和湍流的主要区别。

答:1.质点的运动运动方式不同,层流只有轴向的运动,没有径向的脉动,而湍流质点是杂乱无章的运动,两个方向的运动都存在. 2. 流体流动速度分布不同:层流为抛物线形式,而湍流则是严格的抛物线,它的速度分布线前端基本是平直的. 3.运动的受力情况不同:层流主要是内摩擦力du,服从牛顿粘性定律,而湍流由湍流应力和内摩擦力共同作用,可以仿造牛顿粘性定律写为:??(??e)

3． 离心泵启动前，为什么要先灌满水？与离心泵安装高度有关的性能指标有那些？ dy4．选择输送管路的管径时，从技术经济角度应考虑那些因素？如何选择？

5．离心泵的实验中，泵启动前与关闭时注意什么问题，为什么？流量调节采用什么方法，其优缺点各是什么？

6． 搞清楚离心泵的扬程与升扬高度、允许吸上高度和安装高度各组概念的区别和联系。（6分）

（1）扬程又称压头，是泵对1N液体所提供的有效能J/N；而升扬高度指泵上、下游两液面的垂直高度，它只是扬程中位能差一项。

（2）允许吸上高度Hg是指上游贮槽液面与泵吸入口之间允许达到的最大垂直距离。

为保证泵的正常可靠运行，泵的实际安装高度要比Hg再降低（0.5～1.0）m。 7．什么是汽蚀余量？

2p1u1?答：为了防止离心泵汽蚀现象的发生，在离心泵的入口处液体的静压头与动压头之和（）必须大?g2g于操作温度下液体的饱和蒸汽压头（

pv）某一最小值，此最小值即为离心泵的允许汽蚀余量，即?g2pp1u1NSPH???v （NSPH为离心泵的允许汽蚀余量）

?g2g?g8．何谓气缚现象？如何防止？

答：离心泵只能空转而不能输送液体的现象。离心泵启动前应灌满液体。 12. 什么是“气缚”现象？什么是“气蚀”现象？

13. 什么是离心泵的工作点？如何调节离心泵的工作点？ 四．计算题

1、本题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，液体在流动过程中温度可视为不变。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？并写出它们的表达式； （3）两U管压差计的指示液相同，压差计的读数是否相等？（10分）

Lu2解：（１）由?hf??d2 ，管路相同，则d,u相同，L相同，

??f(Re,?/d) ，?相同，

流体过ab和cd两段的能量损失相同． (3分)

?h

fab??hfcd

1

（２）ab段：gza?pap1212?ua?gzb?b?ub??hfab ?2?2

ua?ub

?(pa?pb)??hfab?g?z （１）

??pcCd段；gzcp1212?uc?gzd?d?ud??hfcd ?2?2??hfcd

?(pc?pd)?（２）由（１）（２），压强差不相等． （３）ab间压差： （１）与（３）?pa?pb??0gR1??gR1??gh

fab?h?h??gh??0gR1??gR1??gh ?gR1(?0??) （５）

?z?h ?Cd间压差：

fabpc?pd??0gR2??gR2 （４）

（２）与（４） 所以，??0gR2??gR2???hfcd

?gR2(?0??) （６） ?R2 压差计读数相同．

?hfcd由（５）（６），R12、（20分） 在管路系统中装有离心泵，如图。管路的管径均为80mm，吸入管直管长度为6m，压出管直管

长度为13m，两段管路的摩擦系数均为0.03，压出管装有阀门，其阻力系数为ζ=6.4，管路两端水面高度3

差为10m,泵进口高于水面2m，管内流量为0.012m/s。试求：

（1） 泵的扬程？

（2） 泵进口处断面上的压强为多少？

（标准弯头的局部阻力系数ζ=0.75，入口的局部阻力系数ζ=0.5，大气压强为760mm,高位槽液面维持不变） （1）选截面1-1’、2-2’如图，以1-1’面为基准

z1=0 u1=0 p1=0(表压) z2=10m u2=0 p2=0(表压) 列柏努利方程

u12p1u12p2z1???He?z2???Hf2g?g2g?g 即 He=10+Hf

??2??u?l???Vs?1?l入?l出???? 而 Hf??????????2g?dd???d2?2g?????4?

2

2???0.012?1?6?13????0.03??0.5?1?0.75?3?6.4? ? =3.142?9.81?0.06??0.062????4??18m ∴ He=10+18=28m

’

2 (2)取3-3截面 z3=2m, u3=u=

Vs?4?4.25m/s

d2 在1-1,3-3’间列柏努利方程 0=

’

p322u3??入?u3?gz3??????入??2?d?2

22u3??入?u3 ∴p3?[gz3??????入?]

2?d?22?4.252?6?4.25? =?1000?9.81?2???0.03??0.75?0.5???

20.062???? =-62970Pa(表压)

绝对压强 P3=P3+P0=-62970+1.0133x10=38360Pa

3 在图示管路中装有离心泵，吸入管直径d1=80mm，长L1=6m,阻力系数?1=0.02，压出管直径d2=60mm，长L2=13m，阻力系数 ?2 =0.03 。在管路A、B、E、F、G处的局部阻力系数分别为?A =0.5, ?B=0.75, ?E=6.4,

-33

?F=0.75, ?G=1，管路两端水面高度差H=10m，泵进口高于水面2m，管内流量为12?10m/s，试求：

i. 每千克流体需从离心泵获得多少机械能？ ii. 泵进、出口断面的压强PC和PD各为多少？

’

5

4Q4?12?10?3解：（1）u吸???2.39m/s 22?d1??0.08

2d10.082?2.39u压?2u吸??4.24m/s

0.06d2在1?1?和2?2?之间

we?p2?p1?22u2?u1??g(z2?z1)??hf,1?2

22u2?u12?0 2因

p2?p1??0，

g(z2?z1)?gH?9.81?10?98.1J/kg

3

?hf,1?2u吸ul1l?(?1??A??B)?(?22??E??F??G)压d12d22

2262.392134.242?(0.02??0.5?0.75)??(0.03??6.4?0.75?1)?0.0820.062?139.5J/kg所以

we?98.1?139.5?237.6J/kg （10分）

（2）在1?1?和C?C?之间

pc??pa??gzc?2u吸2??hf,1?c

1.013?1052.39262.392??9.81?2??(0.02??0.5?0.75)?100020.082?71J/kgpc?7.1?104Pa

在断面D?D?和2?2?之间

pD??g(z2?zD)?pa??hf,D?22u压?21.013?105134.242?9.8?8??(0.03??6.4?0.75?1?1)?10000.062?302.5J/kg

pD?3.02?105Pa （10分）

4 如本题附图所示。每小时有12×10Kg水在倾斜放置的变径管内从下向上作定态流动。已知细管内径d1=100 mm，粗管内径d2=240mm， 图中2—2’面比1—1’面高H2=300 mm，1—1’面与2—2’面间有软管与水银压差计相连，其上指示剂读数R=20 mm，求2—2’面与1—1’面间的摩擦阻力。

注：水密度：1000 Kg/ m，指示剂密度：13600 Kg/ m，g=9.81m/s 在1-2截面间列柏努利方程：

101'3

3

2

4

22'H20'2Hu12p2u2gz1???gz2????hf,1?2 ① ?2?2p11Rmn24 mu1?Ws4Wsd12 ，??4.25m/su?u()?0.737m/s， 21?A1??d12d22 mZ1?Z2??0.3m 对u型管压差计，mn面为等压面，

pm?pn，即

4

p1??gH1?p2??g(H2?H1?R)??汞gR

p1?p2??gH2?(?汞??)gR?1000?9.81?0.3?(13600?1000)?9.81?0.02?5415pa

由①式得

?hf,1?22u12?u2p?p2 ?g(z1?z2)??12?代入数值得

?hf,1?24.252?0.73725415??0.3?9.81???11.2J/kg

21000

5．用泵将贮液池中常温下的水送到吸收塔顶，贮液池水面维持恒定，各部分相对位置如图所示。输水管直径为76×3mm，排水管出口喷头连接处的压强为6.15×104Pa（表压），送水量为34.5m3/h，水流经全部管道（不包括喷头）的能量损失为160J/Kg，泵效率为75%，求①泵的有效功率②轴功率. 注：

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水密度：1000 Kg/ m， g=9.81m/s

1．取水槽液面为1-1’截面，喷头连接处为2-2’截面，水槽液面为基准面 在1-2截面间列柏努利方程：

2u12p2u2gz1???we?gz2????hf,1?2 ①

?2?2p1u1?0,

z1?0,

z2?24?2?26m ，

p1?0Pa(表压)，

p2?6.15?104Pa(表压)，

?hf,1?2?160J/kg

u2?Vs?d2?434.5 ?2.49m/s23600??4?0.07由 ① 式，得

we?g(z2?z1)?p2?p1?2u2?u12???hf,1?2

26.15?1042.492we?9.81?26???160?479.7J/kg

10002Ne?We?Ws?We???Vs?479.7?1000?2．?34.5?4.6KW 3600?NeN4.6?N?e??6.13kw N?0.756．（10分）用3B33型水泵从一敞口水槽中将水送到它处，槽内液面维持恒定。输水量为50.4m3/h，吸入管路阻力为1.2m，吸入管内径为80mm，求该泵在输送65℃水时的安装位置。已知3B33型水泵的允

4

许吸上真空度为3m，泵工作地点的Ha约为10m，65℃水的饱和蒸汽压Pv=2.554×10 Pa，密度为980.5

33’

Kg/ m，允许吸上真空度校正公式为：Hs=[Hs+（Ha-10）-（Pv/（9.81×10）-0.24）] ×1000/ρ 解：

5

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