(完整word版)青岛科技大学化工原理历年考研真题及答案解析之流体流动-推荐文档

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,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:dydu)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？4．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？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（gugp2211）必须大于操作温度下液体的饱和蒸汽压头（gpv）某一最小值，此最小值即为离心泵的允许汽蚀余量，即gpgugpNSPHv2211（NSPH为离心泵的允许汽蚀余量）8．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）解：（１）由2udLh2f，管路相同，则d,u相同，L相同，)d/,Re(f，相同，fcdabfhh流体过ab和cd两段的能量损失相同．(3分)（２）ab段：fab2bbb2aaahu21pgzu21pgzbauuzgh)pp(fabba（１）Cd段；fcd2ddd2ccchu21pgzu21pgzfcddch)pp(（２）由（１）（２），压强差不相等．（３）ab间压差：ghgRgRpp110ba（１）与（３）ghgRgRghh110fabhz)(gRh01fab（５）Cd间压差：220dcgRgRpp（４）（２）与（４）fcd220hgRgR所以，)(gRh02fcd（６）由（５）（６），21RR压差计读数相同．2、（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，管路两端水面高度差为10m,泵进口高于水面2m，管内流量为0.012m3/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=0u1=0p1=0(表压)z2=10mu2=0p2=0(表压)列柏努利方程fHgpguzHegpguz2212121122即He=10+Hf而dllgdVdlguHsf出入2142222=m184.6375.015.006.013603.081.92106.0414.3012.022∴He=10+18=28m(2)取3-3’截面z3=2m,u3=u=smdVs/25.442在1-1’,3-3’间列柏努利方程0=22232333udugzp入入∴]22[232333udugzp入入=225.45.075.006.0603.0225.4281.9100022=-62970Pa(表压)绝对压强P3’=P3+P0=-62970+1.0133x105=38360Pa3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,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10-3m3/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？解：（1）smu/39.208.010124dQ42321吸smuu/24.406.039.208.0dd22221吸压在11和22之间21,12212212)(2fehzzguuppw因012pp，022122uukgJgHzzg/1.981081.9)(12kgJudludlhGFEBAf/5.139224.4)175.04.606.01303.0(239.2)75.05.008.0602.0(2)(2)(222222211121,压吸所以kgJwe/6.2375.1391.98（10分）（2）在11和CC之间kgJhugzppcfcac/71239.2)75.05.008.0602.0(239.2281.9100010013.122251,2吸Papc4101.7在断面DD和22之间J/kg5.302224.4)1175.04.606.01303.0(100010013.188.92)(2522,2压uhpzzgpDfaDDPapD51002.3（10分）4如本题附图所示。每小时有12×104Kg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=100mm，粗管内径d2=240mm，图中2—2’面比1—1’面高H2=300mm，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=20mm，求2—2’面与1—1’面间的摩擦阻力。注：水密度：1000Kg/m3，指示剂密度：13600Kg/m3，g=9.81m/s2在1-2截面间列柏努利方程：22112212,1222fpupugzgzh①121144.25/ssWWumsAd，21212()0.737/duumsd，120.3ZZm对u型管压差计，mn面为等压面，mnpp，即11221()pgHpgHHRgR汞122()10009.810.3(136001000)9.810.025415ppgHgRpa汞由①式得221212,1212()2fuupphgzz代入数值得22,124.250.73754150.39.8111.2/21000fhJkg11'22'00'H12HmnR24m2m5．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：水密度：1000Kg/m3，g=9.81m/s21．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：21,2222211122fehupgzwupgz①10,u,01z224226zm，10apP(表压)，426.1510apP(表压)，,12160/fhJkg222434.52.49/36000.074sVumsd由①式，得22212121,12()2efppuuwgzzh426.15102.499.8126160479.7/10002ewJkg34.5479.710004.63600NeWeWsWeVsKW2．4.66.130.75eeNNNkwN6．（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=2.554×104Pa，密度为980.5Kg/m3，允许吸上真空度校正公式为：Hs=[Hs’+（Ha-10）-（Pv/（9.81×103）-0.24）]×1000/ρ解：'3431000[(10)(0.24)]9.81102.554101000[31010(0.24)]0.659.8110980.5vsSapHHHm(3分)2250.42.79/36000.0844sVumsd（2分）22,012.790.651.20.95229.81gsfuHHHmg（3分）所以泵的安装位置应比水槽液面至少低0.95m。（2分）7．如本题附图所示。每小时有12×104Kg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=100mm，粗管内径d2=240mm，图中2—2’面比1—1’面高H2=300mm，1—1’面与2—2’面间有软管与水银压差计相连，其上指示剂读数为R，2—2’面与1—1’面间的摩擦阻力为11.2J/Kg，求R。注：水密度：1000Kg/m3，指示剂密度：13600Kg/m3，g=9.81m/s21．在1-2截面间列柏努利方程：22112212,1222fpupugzgzh①121144.25/ssWWumsAd，21212()0.737/duumsd代入①式得2222122121,120.7374.246()9.810.311.25.4/22fppuugzzhJkg对u型管压差计，mn面为等压面，mnpp，即11221()pgHpgHHRgR汞1221000()(5.49.810.3)0.02()(136001000)9.81ppRgHmg汞即R=20mm8．用离心泵将密度为1200k