流体力学流体机械习题

答案:C

26.离心泵最常用的调节方法是 ( )

A. 改变吸入管路中阀门开度 B. 改变压出管路中阀门的开度

C. 安置回流支路,改变循环量的大小 D. 车削离心泵的叶轮 答案:B

27.离心泵的扬程是 ( )

A. 实际的升扬高度 B. 泵的吸液高度 C. 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度

D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值 答案:D

28.用离心泵将液体由低处送到高处的垂直距离,称为( )

A. 扬程 B. 升扬高度 C. 吸液高度 答案:B

29.往复压缩机每一工作循环所耗的功以( )压缩为最小

A. 等温 B. 绝热 C. 多变 答案:A

30.往复泵在启动前( )液体。

A. 一定要充满 B. 无须充满 C. 充以适量的 答案:B

31.离心泵并联操作的目的是( ).

A. 增大位能 B. 增大扬程 C. 增大流量 答案:C

三、判断题:

1.流体在园管内作稳定流动时,其流速与管径的一次方成反比。( )× 2.流体在园管内的流动阻力主要有沿程阻力和局部阻力。( )√

3.化工单元操作是一种物理操作,只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。( )√ 4.在稳态流动过程中,流体流经各截面处的体积流量相等。 ( )× 5.当输送流体的管子的管径一定时,增大流体的流量,则雷诺准数减少。( )×

6.流体在等径的管中作稳态流动时,由于有摩擦阻力损失,因此流体的流速沿管长而逐渐变小。( )× 7.当流体充满圆管作稳态流动时,单位时间通过任一截面的体积流量相等。( )× 8.流体作层流流动时,摩擦系数λ只是Re的函数,而与管壁的粗糙度无关。( ) 9.在相同的设备条件下,密度越大,粘度越小的流体越易形成湍流状态。( )√ 10.牛顿粘性定律是:流体的粘度越大,其流动性就越差。( ) ×

11.孔板流量计是文丘里流量计的改进,其压头损失比文氏流量计小得多。( )×

12.实际流体在导管内作稳态流动时,各种形式的压头可以互相转,但导管任一截面上的位压头、动压头与静压头之和为一常数。( )×

13.为了提高压强计的灵敏度以测量微小的压强差,可采用微差压强计。当其中的两指示液密度相差越大时,其灵敏度就越高。 ( )×

14.经过大量实验得出,雷诺Re<2000时,流型呈层流,这是采用国际单位制得出的值,采用其他单位制应有另外数值。( ) ×

15.流体在管内以湍流流动时,在近管壁处存在层流内层,其厚度随Re的增大而变薄。 ( )√ 16.表压强就是流体的真实压强。( )× 17.设备内的真空度愈高表明绝对压强愈大。( )×

18.一般情况下气体的粘度随温度的升高而增大;液体的粘度随温度的升高而减小。( )√

5

19.用U形管液柱压差计测量流体压强差时,测压管的管径大小和长短都会影响测量的准确性。( )× 20.流体在圆管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。( )√ 21.稳定流动时,流体的流速、压强、密度等均不随时间和位置而变。( )×

22.流体在管内作稳定湍流时,当Re一定时,摩擦系数λ随管子的相对粗糙度的增加而增大。( )√ 23.柏努利方程中的P/(ρg)表示1N重的流体在某截面处具有的静压能,又为静压头。( )√ 24.流体阻力产生的根本原因是由于流体与壁面之间的摩擦引起的。( )×

25.液体在圆形管中作滞流流动时,其它条件不变,仅流速增加一倍,则阻力损失增加一倍( )√ 26.稳定流动时,液体流经各截面的质量流量相等;流经各截面处的体积流量也相等( )√ 27.理想流体流动时,无流动阻力产生。( )√

28.流体在水平管内作稳定连续流动时,直径小处,流速增大;其静压强也会升高。( )× 29.滞流内层的厚度随雷诺数的增大而增厚。( )×

30.在静止的、处于同一水平面上的、各点液体的静压强都相等。( )× 31.实验证明,当流体在管内流动达完全湍流时,λ与雷诺数的大小无关。( )√

32.离心泵启动时,为减小启动功率,应将出口阀门关闭,这是因为随流量的增加,功率增大。( )√ 33.离心泵扬程随着流体流量的增大而下降。( )√

34.离心泵的扬程随其送液能力(流量)的改变而变化,当流量达到最大时,其扬程也最大;而流量为零时,其扬程亦等于零。 ( )×

35.采用多级压缩机可解决压缩比过高的问题,但功耗增大了。( )√ 36.多级往复式压缩机的压缩级数越多,则功耗越少 ( )。×

37.离心泵的“气缚”与“气蚀”现象,在本质是相同的。( ) √

四、问答题:

1.什么是流体连续稳定流动?

答案:流体连续稳定流动是指流体在流动时,流体质点连续的充满其所在空间,流体在任一截面上的流动的流速、压强和密度等物理量不随时间而变化。

2.流体粘度的意义是什么?流体粘度对流体流动有什么影响?

答案:流体的粘度是衡量流体粘性大小的物理量,它的意义是相邻流体层在单位接触面积上,速度梯度为1时,内摩擦力大小。

流体的粘度愈大,所产生粘性也愈大,液体阻力也愈大。 3.何谓层流流动?何谓湍流流动?用什么量来区分它们?

答案: 层流:流体质点沿管轴作平行直线运动,无返混,在管中的流速分布为抛物线,平均流速是最大流速的0.5倍。

湍流:流体质点有返混和径向流动,平均流速约为最大流速的0.8倍。

以Re来区分,Re<2000为层流、Re>4000为湍流。 4.什么是连续性假定?

答案: 假定流体是由许多质点组成的,彼此间没有间隙,完全充满所占有空间的连续的介质。,这一假定称为连续性假定。

5流体流动的连续性方程的意义如何?

答案: 流体流动的连续性方程是流体流动过程的基本规律,它是根据质量守恒定律建立起的,连续性方程可以解决流体的流速、管径的计算选择,及其控制。 6.流体静力学基本方程的意义是什么?

答案:静止流体内部任一水平面上的压强与其位置及流体的密度有关,位置越低,压强越大;

静止液体内部压强随界面上的压强而变,表明液面上所受的压强能以同样大小传递到液体内部。 7.流速与管路建设投资费及运行操作费的关系。

答案:当流量一定时,流速大,管径小,投资费用小;但流速大,管内流体流动阻力增大,

6

输送流体所消耗的动力增加,操作费用则随之增大。反之,在相同条件选择小流速,动力消耗固然可以降低,但管径增大后建设投资增加。 8.离心泵的工作原理。

答案:离心泵先灌泵后启动,当叶轮高速旋转时,液体获得了动能并甩向叶轮外缘。由于叶 片间的流体通道截面和泵壳的蜗形流道截面都是逐渐扩大的,使流体在泵内的流速逐渐降低,一部分动能转变为静压能,而使流体压强逐渐增高,最后从压出口压出,与此同时,由于离心力作用,叶轮中心的流体被甩向叶轮外缘,叶轮中心形成负压,使得流体不断被吸入。 9.什么是气缚现象?

答案:如果离心泵启动前未灌满液体,泵内有空气,由于空气的密度小,叶轮旋转产生的离

心力小,致使液体难以被吸入,此时叶轮虽在旋转,却不能输送液体并产生噪声。该现象为气缚。 10.什么是气蚀现象?

答案:当泵入口压强低于被输送液体的饱和蒸汽压时,被吸入的流体在泵的入口处汽化,形成气泡混杂在液体中,由泵中心的低压区进入泵外缘高压区,由于气泡受压而迅速凝结,使流体内部出现局部真空,周围的液体则以极大的速度填补气泡凝结后出现的空间,可产生很大的冲击力,损害泵壳和叶轮,该现象是气蚀。

11.离心泵的特性曲线有哪几条?是在何条件下测定的?

答案:离心泵的特性曲线有扬程曲线,功率曲线,效率曲线。是在常温,常压下用水作实验测定的,如果用于输送其他流体则需要换算。

12.离心泵起动时,为什么要把出口阀门关闭?

答案:离心泵工作时,其轴功率Ne随着流量增大而增大,所以泵起动时,应把出口阀关闭,以降低起动功率,保护电机,不致于超负荷而受到损失,同时也避免出口管线的水力冲击。 13.采用多级压缩对生产工艺有何好处? 答案:好处:(1)降低了排气温度; (2)减少了功耗;

(3)提高气缸容积利用率; (4)使压缩机的结构更为合理。 14.为什么单缸往复压缩机的压缩比太大,将会使压缩机不能正常工作?

答案:当余隙系数一定时、压缩比愈高,余隙内的残余气体膨胀所占气缸的容积就愈多,使每次循环的吸气量减少,而当压缩比太大时(即容积系数为零时),残余气体膨胀已占满整个气缸,使压缩机根本无法吸入新鲜气体,也就无法正常正作了。 15.离心泵的主要部件有哪些?各有什么作用?

答案:离心泵的主要部件有叶轮、泵壳、轴封装置。

叶轮的作用是将原动机的机械能传给液体、使液体的动能和静压能均得到提高。 泵壳具有汇集液体和将部分动能转为静压能的作用,轴封装置的作用是防止泵内高压液体外漏及外界大气漏入泵内。

16.离心泵的扬程和升扬高度有什么不同?

答案:离心泵的扬程是指泵给以单位重量液体的有效能量、 液体获得能量后,可将液体升扬到一定高度△Z,而且还要用于静压头的增量△P/ρg和动压头的增量△u2/2g及克服输送管路的损失压头,而升扬高度是指将液体从低处送到高处的垂直距离,可见,升扬高度仅为扬程的一部分,泵工作时,其扬程大于升扬高度。

五、计算题:

1.水在管内流动,截面1处管内径为0.2m,流速为0.5m.s-1,由于水的压强产生水柱高1m; 截面2处管内径为0.1m 。若忽略水由1至2处的阻力损失,试计算截面1、2处产生的水柱高度差h为多少m? 【解】列1-1′、2-2′间列柏努利方程式:

Z1+u12/2g+p1/ρg =Z2+u22/2g+p2/ρg+hf ① p1-p2=ρg(u22/2g-u12/2g)=ρ(u22/2-u12/2)

7

u2/u1=d12/d22 u2=0.5×(0.2/0.1)2=2m.s-1 u2代入① p1-p2=ρ(22-0.52/2)=1876N/m2 ∵p1-p2=ρgh ∴h=( p1-p2)/ρg =1875/(1000×9.81)=0.191m

2.一输油管,原输送ρ1=900kg/m3,μ1=135cp的油品,现改输送ρ2=880kg./m3,μ2=125cp的另一油品。若两种油品在管内均为层流流动,且维持输油管两端由流动阻力所引起的压强降△pf 不变,流型为层流,则输送的油量有何变化?

【解】64/Re1(l/d)(u12/2)=64/Re2(l/d)(u22/2) u1/(dρ1u1)u12=u2/(dρ2u2)u22 u1μ1/ρ1=u2μ2/ρ2

∴ u2/u1=μ1ρ2/μ2ρ1=1.35×880/(1.25×900)=1.056 输油量比原来增加5.6%

3.某流体在管内作层流流动,若体积流量不变,而输送管路的管径增加一倍,求因摩擦损失而引起的压力降有何变化?

【解】 根据伯氏方程:-△p=32uμl/d 2 以及: (π/4)d12u1=(π/4)d22u2=Vs

已知:d2=2d1

则:u1/u2=d22/d12=(2d1) 2/d12=4 即:u2=u1/4 原工况:-△p1=32u1μ1l1/d12 现工况:-△p2=32u2μ2l2/d22

∵μ2=μ1 l2=l1 u2=u1/4 d2=2d1 将上述各项代入并比较:

现/原:△p2/△p1=[32×(1/4)u1×μ2×l2/(2d1) 2 ]/

[32×u1×μ1×l1/d12]=1/16

因摩擦而引起的压降只有原来的1/16

4.用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油,流量为38.4T/h,高位槽中液面比油池中液面高20m, 管路总长(包括阀门及管件的当量长度) 430m,进出口阻力不计。管径为φ108×4mm,若油在输送温度下的比重为0.96, 粘度为3430cp,求泵所需的实际功率,设泵的效率η=50%。 【解】对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程:

He=△Z+λ[(l+Σle )/d](u2/2g)

△Z=20m l+Σle =430m d=108-2×4=100mm=0.1m u=Vs/0.785d2

=38400/3600×0.785×0.12×960 =1.415m/s

Re=duρ/μ=0.1×1.415×960/3430×10-3=39.6<2000 λ=64/Re=64/39.6=1.616 He=20+1.616×(430/0.1)× (1.4152/2×9.81)=729.2m

N=Q·He·ρg/η=38400×729.2×9.81/(3600×0.5×1000)= 152.6kw

5.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,输液管为φ38×2.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的Σhf=20.6u2/2 [J/kg ],因扩大生产,须再建一套同

8

联系客服:779662525#qq.com(#替换为@)