练习题

一、填空题

1.流速u与管截面积成_______，面积_______，流速越大；反之，截面积_______，流速越小。

2.雷诺数的表达式为_______。当密度ρ=1000kg/m3，黏度μ=1cP的水，在内径为d=100mm，以流速1m/s在管中流动时，其雷诺数等于_______，其流动类型为_______。

3.真空度、大气压和绝对压力之间的关系___________。

表压、大气压和绝对压力之间的关系___________。

4.流体的自身能量包括：_______、_______、_______、_______。

5.管径为D的管道中流体的流速为1m/s，现将管径缩小4倍，流量不变，则管内的流速为_______m/s。

6.流体与外界交换的能量有_______、_______、___________。

7.测量流体流量的流量计主要有三种：_______、_______、_______，流量不变测量管内流体点的速度，则用_______。

8.连通器原理是说_______、_______、_______、_______上的压强相等。

9.流体在圆形直管中做湍流流动时，摩擦系数是_______的函数，若处于阻力平方区，则摩擦系数是_______的函数，与_______无关。

10.流体的总阻力包括_______和_______。局部阻力的计算方法有_______法和_______法。

11.牛顿黏性定律的表达式为_______，该公式适合_______流体做_______流动。

12.在静止的同一种连续流体的内部，各截面上_______能与_______能之和为常数。

13.流体在管内做湍流流动时，在管壁处速度为_______，邻近管壁处存在_______层，且Re值越大，则该层厚度越_______。

14.流体在一段装有若干个管件的直管l中流过的总能量损失的通式为_______，它的单位为_______。

二、单项选择题

1.当流体在圆管内流动时，管中心流速最大，若为层流，平均速度与管中心的最大流速的关系为（　　）。

A.um=3/2umax

B.um=0.82umax

C.um=1/2umax

D.um=1/3umax

2.当流体在圆管内流动时，管中心流速最大，若为湍流，平均速度与管中心的最大流速的关系为（　　）。

A.um=3/2umax

B.um=0.82umax

C.um=1/2umax

D.um=1/3umax

3.层流与湍流的本质区别是（　　）。

A.湍流流速>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<湍流的雷诺数

D.层流无径向脉动，而湍流有径向脉动

4.在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（　　）。

A.绝对压强

B.表压强

C.静压强

D.真空度

5.伯努利方程式中的gz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

6.如图所示，若水槽液位不变，①、②、③点的流体总机械能的关系为（　　）。

A.阀门打开时①>②>③

B.阀门打开时①=②>③

C.阀门打开时①=②=③

D.阀门打开时①>②=③

7.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

8.温度升高时，（　　）。

A.液体和气体的黏度都降低

B.液体和气体的黏度都升高

C.液体的黏度升高、气体的黏度降低

D.液体的黏度降低、气体的黏度升高

9.液体从大管水平流至小管时，变径前后能量转化关系是（　　）。

A.动能转化为静压能

B.位能转化为动能

C.静压能转化为动能

D.动能转化为位能

10.流体在圆形直管内做层流流动时，阻力与流速的（　　）成比例，做完全湍流流动时，阻力则与流速的（　　）成比例。

A.一次方

B.二次方

C.三次方

D.四次方

11.流体运动时，能量损失的根本原因是由于流体存在着（　　）。

A.压力

B.动能

C.湍流

D.黏性

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

A.法兰连接

B.承插连接

C.焊接

D.螺纹连接

13.离心泵的汽蚀产生的原因的是由于（　　），而离心泵气缚现象的原因是（　　）。

A.泵内存有气体

B.离心泵出口阀关闭

C.泵进口管路的压强低于液体的饱和蒸气压

D.叶轮入口处的压强低于液体的饱和蒸气压

14.离心泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致超负荷工作，这是因为（　　）。

A.Q=0，N≈0

B.Q>0，N>0

C.Q<0，N<0

D.Q>0，N<0

15.离心泵铭牌上标明的扬程是指（　　）。

A.功率最大时的扬程

B.最大流量时的扬程

C.泵的最大扬程

D.效率最高时的扬程

16.当两个同规格的离心泵串联使用时，只能说（　　）。

A.串联泵较单台泵实际的扬程增大一倍

B.串联泵的工作点处较单台泵的工作点处扬程增大一倍

C.当流量相同时，串联泵特性曲线上的扬程是单台泵特性曲线上的扬程的两倍

D.在管路中操作的串联泵，流量与单台泵操作时相同，但扬程增大两倍

17.离心泵停车时应该（　　）。

A.首先断电，再关闭出口阀

B.先关出口阀，再断电

C.关阀与断电不分先后

D.只有多级泵才先关出口阀

18.用两台相同型号的离心泵并联，总的输送流量（　　）。

A.增大

B.减小

C.不变

D.不确定

19.离心泵串联工作主要是增大（　　）。

A.扬程

B.流量

C.效率

D.都不能增加

20.并联泵的总效率比单台泵的效率（　　）。

A.增大

B.减小

C.不变

D.不确定

三、判断题

1.稳定流动是流体流经它所占据的空间各点时的流动参数（流速、压力、密度等）不随时间而改变的流动。　　 （　　）

2.流体的黏度越小，则产生的流动阻力越大。　　 （　　）

3.流体沿壁面做湍流流动时，在靠近壁面处总有一个层流内层存在。　　 （　　）

4.法兰连接是由一对法兰、数个螺栓组成。　　 （　　）

5.流体阻力的大小与管长成正比，与管径成反比。　　 （　　）

6.流体在水平管内做稳定连续流动时，当流经直径小处，流速会增大，其静压力也会升高。　　 （　　）

7.离心泵的流量与泵的转速无关。　　 （　　）

8.启动离心泵之前要先灌泵，其目的是防止发生“气缚”。　　 （　　）

9.离心泵的能量损失包括：容积损失、机械损失、水力损失。　　 （　　）

10.离心泵关闭出口阀运转时间不宜过大，否则会引起不良后果。　　 （　　）

四、问答题

1.简述定态流动系统与非定态流动系统的含义及其特点。

2.解释黏度产生的原因及牛顿黏性定律。

3.阐述连续性方程。

4.简述流体阻力计算方法。

5.简述流体阻力系数的影响因素。

五、计算题

1.某设备上真空表的读数为13.3×103Pa，试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103Pa。

2.如图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。送液管为ϕ45mm×2.5mm的钢管，要求送液量为3.6m3/h。设料液在管内的压头损失为1.2m（不包括出口能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多少米？

3.如图所示，将ρ=850kg/m3、μ=28cP的一种油从A槽放入B槽，两槽液面高差维持在2.5m，两槽间用ϕ 108mm×4mm和（l+le）为450m的管子相连，试求：（1）每小时从A槽流出多少吨油到B槽？（注：因μ较大，管内系层流状态）（2）现若要增加流量20%，需补充的能量由油泵供给，油泵的效率为60%，此油泵的轴功率为多少？

4.高位槽内的水面高于地面8m，水从ϕ108mm×4mm的管道中流出，管路出口高于地面2m。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按∑hf=6.5u2计算（不包括出口阻力损失），其中u为水在管内的流速，m/s。试计算：（1）A-A'截面处水的流速；（2）水的流量，以m3/h计。

5.密度为850kg/m3、黏度为8×10-3Pa·s的液体在内径为14m的铜管内流动，溶液的流速为1m/s。试计算：（1）雷诺数，并指出流动属于何种流型；（2）局部速度等于平均速度处与管轴的距离；（3）该管路为水平管，若上游压强为147×103Pa，液体流经多长的管子，其压强才下降到127.5×103Pa？

6.10℃的水以500L/min的流量流过一根长为300m的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05mm。有6m的压头可供克服流动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。

7.每小时将2×104kg的溶液用泵从反应器输送到高位槽（见附图）。反应器液面上方保持26.7×103Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压强。管道为ϕ76mm×4mm的钢管，总长为50m，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为15m。若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。

溶液的密度为1073kg/m3，黏度为6.3×10-4Pa·s。管壁绝对粗糙度ε可取为0.3mm。

8.如图所示，某厂用离心泵将有机溶液从储槽经ϕ57mm×3.5mm不锈钢管输送到高位槽，两槽均与大气相通，管路总长（包括局部阻力当量长度在内）为90m，两槽液面垂直距离保持10m，已知操作条件下溶液密度为800kg/m3，黏度为1.1cP，输送液量为8.5m3/h，管路摩擦系数近似按 λ=0.3164/Re0.25计算，泵的效率为65%，试求：（1）管内溶液的流速；（2）判断溶液在管内的流动类型；（3）溶液在管内流动的摩擦阻力损失；（4）输送单位质量流体所需泵加入的外功；（5）泵消耗的轴功率。

9.用离心泵将20℃水经总管分别送至A、B容器内，总管流量为89 m3/h，总管直径为ϕ127mm×5mm。泵出口压强表读数为1.93×105Pa，容器B内水面上方表压为1kgf/cm2。总管的流动阻力可忽略，各设备间的相对位置如图所示。试求：（1）两支管的压头损失Hf，O-A、Hf，O-B；（2）离心泵的有效压头He。

10.如图所示，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为100m，压力表之后管路长度为80m，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m，水的密度为1000kg/m3，泵的效率为0.8，输水量为15m3/h。求：（1）整个管路的阻力损失，J/kg；（2）泵轴功率，kW。

11.常压储槽内盛有石油产品，其密度为760kg/m3，黏度小于20cSt，在储存条件下饱和蒸气压为80kPa，现拟用65Y-60B型油泵将此油品以15 m3/h的流量送往表压强为177kPa的设备内。储槽液面恒定，设备的油品入口比储槽液面高5m，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1m和4m。试核算该泵是否合适。若油泵位于储槽液面以下1.2m处，问此泵能否正常操作？当地大气压按101.33kPa计。

12.在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26m3/h时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152kPa和24.7kPa，轴功率为2.45kW，转速为2900r/min。若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m，泵的进、出口管径相同，两侧压口间管路流动阻力可忽略不计。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。

13.用效率为80%的齿轮泵将黏稠的液体从敞口槽送至密闭容器内，两者液面均维持恒定，容器顶部压强表的读数为30×103Pa。用旁路调节流量，其流程如本题附图所示。主管流量为14m3/h，管径为ϕ66mm×3mm，管长为80m（包括所有局部阻力的当量长度）。旁路的流量为5m3/h，管径为ϕ32mm×2.5mm，管长为20m（包括所有局部阻力的当量长度）。两管路的流型相同，忽略储槽液面至分支点O之间的能量损失。被输送液体的黏度为50mPa·s，密度为1100kg/m3。试计算：（1）泵的轴功率；（2）旁路阀门的阻力系数。

14.如图所示，某工厂从水塔引水至车间，管路为ϕ114mm×4mm的钢管，管路中直管总长度为25m。水塔内液面维持恒定，并高于排水管口12m，水塔液面及管子出口均通大气，试求水温为20℃时管路的输水量为多少m3/h？20℃时水的密度为998kg/m3，黏度为1.005×10-3Pa·s，管壁绝对粗糙度ε为0.1mm。

15.在ϕ38mm×2.5mm的管路上装有标准孔板流量计，孔板的孔径为16.4mm，管中流动的是20℃的甲苯，用U形压差计测量孔板两侧的压强差，以水银为指示液，测压连接管中充满甲苯。现测得U形压差计的读数为600mm，试计算管中甲苯的流量（kg/h）。

16.设计一套家用太阳能上下水系统，请画出示意图。