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流体流动与输送机械

第一章流体流动与输送机械

1. 燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含CO 28.5％，O 27.5％，N 276％，H 2O8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。

解：混合气体平均摩尔质量

m o l

kg M y M i i m /1086.281808.02876.032075.044085.03-?=?+?+?+?=∑=∴ 混合密度

3/455.0)

500273(31.81086.28103.101m kg RT pM m m =+????==-ρ

2．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3和789kg/m 3,试计算50％（质量％）乙醇水溶液的密度。又知其实测值为935 kg/m 3，计算相对误差。

解：乙醇水溶液的混合密度

789

.02.9985.01

ρρρa a m

/36.881m kg m =∴ρ 相对误差：

%74.5%10093536.8811%100=???

? ??-=?-实实m m m ρρρ

3．在大气压力为101.3kPa 的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。若在大气压力为90 kPa 的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少？

解：'

真真绝p p p p p a a -=-=

∴kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)('

'=--=--=真真

4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。

解：液面下测压口处压力

gh p z g p p ρρ+=?+=10

m h g p p g p gh p z 36.255.081

.990010)4258(3

0101=+??-=+-=-+=?∴ρρρ

题4 附图

5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为800 kg/m 3和1000 kg/m 3。

（1）计算玻璃管内水柱的高度；

（2）判断A 与B 、C 与D 点的压力是否相等。

解：（1）容器底部压力 gh p gh gh p p a a 水水油ρρρ+=++=21

m h h h h h 16.16.07.01000

800

2121=+?=+=+=

∴水油水水油ρρρρρ （2）B A p p ≠ D C p p =

6．水平管道中两点间连接一U 形压差计，指示液为汞。已知压差计的读数为30mm ，

试分别计算管内流体为（1）水；（2）压力为101.3kPa 、温度为20℃的空气时压力差。

解：（1）Pa Rg p 2.370881.903.0)100013600()(0=??-=-=?ρρ （2）空气密度

/206.1)

20273(31.81029103.101m kg RT pM =+????==-ρ Pa Rg p 1.400281.903.0)206.113600()('

0'=??-=-=?ρρ ∵ 空气密度较小，∴Rg p 0'

ρ≈?

7．用一复式U 形压差计测量水流过管路中A 、B 两点的压力差。指示液为汞，两U 形管之间充满水，已知h 1=1.2m ，h 2=0.4m ，h 4=1.4m ，h 3=0.25m ，试计算A 、B 两点的压力差。

解：图中1、2为等压面，即21p p =

11gh p p A ρ+= 1032gR p p ρ+=

1031gR p gh p A ρρ+=+∴

(1)

又 20365gR gh p p p B ρρ++== )(24543h h g p p p --==ρ

)(24203h h g gR gh p B --++=ρρρ (2) 将(2)代入(1)中:

B D

h 1 h 2

C 题5 附图

题7 附图

2 4

3 1

10242031)(gR h h g gR gh p gh p B A ρρρρρ+--++=+ B A AB p p p -=?∴

11024203)(gh gR h h g gR gh ρρρρρ-+--+= )()(2104312R R g h h h h g ++-+-=ρρ g R R ))((021ρρ-+=

81.9)100013600()25.04.14.12.1(?-?-+-=?∴AB p

kPa Pa 0.2417.241031≈=

8．根据附图所示的双液体U 管压差计的读数，计算设备中气体的压力，并注明是表压还是绝压。已知压差计中的两种指示液为油和水，其密度分别为920 kg/m 3和998 kg/m 3，压差计的读数R ＝300mm 。两扩大室的内径D 为60mm ，U 管的内径d 为6mm 。

解: 1. 2 为等压面, 21p p = 111gh p p ρ+=

[]g R g Z R h p p a 2112)(ρρ+?+-+= g R g Z R h p gh p a 21111)(ρρρ+?+-+=+∴ g Z Rg p p a 112)(ρρρ?+-=- 又 224

D Z

d R

m R D

d Z 003.03.0)606(2

22=?=?=?∴

81.9920003.0)920998(81.93.0??+-??=-∴a p p Pa 6.256= (表压)

9．为了排出煤气管中的少量积水，用附图所示的水封装置，水由煤气管道中的垂直支管排出。已知煤气压力为10kPa （表压），试求水封管插入液面下的深度h 。

解: 煤气表压 gh p ρ=

m g p h 02.181

.910101033

=??==

ρ 题8 附图

1 2

题9 附图

10．绝对压力为540kPa 、温度为30℃的空气，在φ108×4mm 的钢管内流动，流量为1500m 3/h （标准状况）。试求空气在管内的流速、质量流量和质量流速。

解: 标准状况下空气的密度:

33000/29.1273

31.8029

.0103.101m kg RT M p =???==

ρ s kg h kg V /5375.0/193529.11500m :00s ==?==∴ρ质量流量

2/47.68/2464971

.0785.01935785.0G :m s kg m h kg d m s ?=?=?==

质量流速操作条件下密度:

33/22.6)

30273(31.8029

.010540m kg RT PM =+???==ρ ∴ 体积流速:

s m G

u /1122

.647

.68==

11．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h ,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。

解: (1) 大管: mm 476?φ

h kg V m s s /1647918319=?=?=ρ s m d V u s /69.0068

.0785.03600

/9785.02

21=?==

s m kg u G ?=?==2

11/4.1263183169.0ρ (2) 小管: mm 5.357?φ

质量流量不变 h kg m s /164792=

s m d V u s /27.105.0785.03600

/9785.02

22=?==

或: s m d d u u /27.1)50

(69.0)(

222112===

s m kg u G ?=?=?=2

22/4.2325183127.1ρ

12．如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在

管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。

解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在

1-1’～ 2-2’间列柏努力方程:

f W u p

g Z u p g Z ∑+++=++

222211

121ρρ 简化: g W u H f /)21(2

2∑+=

m 09.281.9)2012

(=÷+?=

13．用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，如附图所示。输送量为0.1m 3/min ，输送管路为φ38×3mm 的无缝钢管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m ，且在压送过程中不变。设管路的总压头损失为3.5m （不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m 3，问酸蛋中应保持多大的压力？

解: 以酸蛋中液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,且以

1-1’面为基准,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:

∑+++=++f h Z u g

p Z u g g p 22

2212112121ρρ 简化:

∑++=f h Z u g

g p 22

2121ρ 其中: s m d V u s

/07.2032

.0785.060

/1.04

2=?=

代入: )21(

21∑++=f h Z u g

g p ρ )5.31007.281

.921

(81.918302++????=

)(3.246表压a kP =

14．如附图所示，某鼓风机吸入管内径为200mm ，在

题12 附图

题13 附图

题14 附图

喇叭形进口处测得U 形压差计读数R ＝15mm （指示液为水），空气的密度为1.2 kg/m 3，忽略能量损失。试求管道内空气的流量。

解: 如图,在1-1’～ 2-2’间列柏努力方程:

f W u p

g Z u p g Z ∑+++=++

222211

121ρρ 其中: 0,0)(,

0,1121=∑=≈=f W p u Z Z 表

简化: 2

10u p +=

ρ 而: a o H P Rg p 15.147015.081.9100022-=??-=-=ρ

m u u /66.152.115.14721222==

∴

流量: h m s m u d V s /1771/492.066.152.0785.04

33222==??==

15．甲烷在附图所示的管路中流动。管子的规格分别为φ219×6mm 和φ159×4.5mm ，在操作条件下甲烷的平均密度为1.43 kg/m 3，流量为1700m 3/h 。在截面1和截面2之间连接一U 形压差计，指示液为水，若忽略两截面间的能量损失，问U 形压差计的读数R 为多少？

解: 在1, 2截面间列柏努力方程:

f W u p

g Z u P g Z ∑+++=++

222211

121ρρ 简化:

22211

121u p u p +=+ρρ 或: )(2

1212

221u u p p -=-ρ 其中: s m d V u s /04.14207.0785.03600

/1700785.02

211=?==

s m d d u u /74.26)150

207(04.14)(

22112=?== a P p p 3.370)04.1474.26(2

43.12221=-??

=-∴ 又 g R g R p p 0021)(ρρρ≈-=-

题15 附图

mm m g p p R 38038.081

.910003

.370021==?=-=

∴ρ

16．如附图所示，用泵将20℃水从水池送至高位槽，槽内水面高出池内液面30m 。输送量为30 m 3/h ，此时管路的全部能量损失为40J/kg 。设泵的效率为70％，试求泵所需的功率。

解: 在水池1面与高位槽2面间列柏努力方程:

f e W u p

g Z W u p g Z ∑+++=+++

222211

121ρρ 简化: f e W g Z W ∑+=2

kg J /3.3344081.930=+?= kW W V W m P e s e s e 786.23.33410003600

=??==?=ρ kW P P e

98.37

.0786

.2==

=η

17．附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为2.0MPa （表压），精馏塔内操作压力为 1.3MPa （表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m ，管内径为140mm ，丙烯密度为600kg/m 3。现要求输送量为40×103kg/h ，管路的全部能量损失为150J/kg （不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。

解: 在贮槽液面1-1’与回流管出口外侧2-2’间列柏努力方程:

f e W u p

g Z W u p g Z ∑+++=+++

222211

12121ρρ 简化:

f e W u p

g Z W p ∑+++

=+2

1ρρ

f e W

g Z u p p W ∑+++-=

2221

1ρ s m d

m u s

/2.114

.0785.060036001040785.02

2=???=

题17 附图

150

81.9302.12

60010)0.23.1(26+?+?+?-=∴e W kg J /6.721-=

∴ 不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中

18．某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为φ45×2.5mm 。当阀门全关时，压力表的读数为78kPa 。当阀门全开时，压力表的读数为75 kPa ，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为2

u W f =∑J/kg （u 为水在管内的流速）。试求：

（1）高位槽的液面高度；

（2）阀门全开时水在管内的流量（m 3/h ）。

解: (1) 阀门全关,水静止

gh p ρ=

m g p h 95.781

.910107833

=??==

∴ρ (2) 阀门全开:

在水槽1-1’面与压力表2-2’面间列柏努力方程: f W u p g Z u p g Z ∑+++=++

222211

12121ρρ 简化: f W u p g Z ∑++=

1ρ 2

22232

11000107581.995.7u u ++?=?

解之: s m u /414.12=

∴ 流量: s m u d V s /10776.1414.104.0785.04

33222-?=??==

h m /39.63

19．附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m 3，循环量为45 m 3/h 。管路的内径相同，盐水从A 流经两个换

题19 附图

题18 附图

热器至B 的压头损失为9m ，由B 流至A 的压头损失为12m ，问：

（1）若泵的效率为70％，则泵的轴功率为多少？

（2）若A 处压力表的读数为153kPa ，则B 处压力表的读数为多少？

解: (1) 对于循环系统:

m h H f e 21129=+=∑= kW g V H P s e e 83.281.911003600

4521=???=?=ρ

kW P P e

04.47

.083

.2:

∴η

轴功率 (2) B A →列柏努力方程:

fAB B B B A A A h Z u g g p Z u g g p ∑+++=++2

22121ρρ 简化:

fAB B B A h Z g

g p ∑++=ρρ )97(81.91100103153

+??+=??B p )(19656表a B p p -=∴

∴ B 处真空度为19656 Pa 。

20．25℃水在φ60×3mm 的管道中流动，流量为20m 3/h ，试判断流型。

解: 查附录25℃水物性:

cP m kg 903.0,

/95.9963

==μρ

s m d V u s /43.2054

.0785.0360020

785.022=?== 40001045.110

903.043.295.996054.0Re 5

??=???=

-μ

du ∴

为湍流

21．运动粘度为3.2×10－

5m 2/s 的有机液体在φ76×3.5mm 的管内流动，试确定保持管

内层流流动的最大流量。

解: 2000Re ==

s m d u /927.0069

.0102.3200020005m ax

=??==∴-ν

s m u d V /1046.3927.0069.0785.04

332m ax 2m ax -?=??==

∴π

h m /46.123

22．计算10℃水以2.7×10－

3m 3/s 的流量流过φ57×3.5mm 、长20m 水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。（设管壁的粗糙度为0.5mm ）

解: s m d V u s /376.105

.0785.0107.2785.02

2=??==- 10℃水物性:

s p m kg a ??==-33

10305.1,/7.999μρ

1027.510

305.1376

.17.99905.0Re ?=???=

-μ

01.050

.0==

d ε

查得 041.0=λ

kg J u d l W f /53.152

376.105.020041.022

2=??==∑∴λ

m g W h f f 583.1/=∑=∑ a f f P W P 15525=?∑=?ρ

23．如附图所示，用泵将贮槽中的某油品以40m 3/h 的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定，且相差20m ，输送管内径为100mm ，管子总长为45m （包括所有局部阻力的当量长度）。已知油品的密度为890kg/m 3，粘度为0.487Pa ·s ，试计算泵所需的有效功率。

解: s m d V u s

/415.11.0785.0360040

=?=

20006.258487

.0415

.18901.0Re ?=??=

247.06

.25864Re 64===

∴λ 在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程

题23 附图

f e W u p

g Z W u p g Z ∑+++=+++

222211

121ρρ 简化: f e W g Z W ∑+=2

而: kg J u d l l W e f /2.1112

415.11.045247.022

2=??=∑+=∑λ

kg J We /4.3072.11181.920=+?=∴

kW W V We m We Pe s s 04.38.30398903600

4.307≈=??=??=?=ρ

24．一列管式换热器，壳内径为500mm ，内装174 根φ25×2.5mm 的钢管，试求壳体与管外空间的当量直径。

解: m nd D nd D d n D d n D d e 029.0025

.01745.0025.01745.0)44(4222

2=?+?-=+-=+-?=外外外外πππ

25．求常压下35℃的空气以12m/s 的速度流经120m 长的水平通风管的能量损失和压力损失。管道截面为长方形，长为300mm ，宽为200mm 。（设d ε＝0.0005）

解: 当量直径: m b a ab b a ab de 24.02

.03.02

.03.022)(24=+??=+=+=

35℃空气物性: s p m kg a ??==-63

1085.18,/1465.1μρ

10752.110

85.1812

1465.124.0Re ?=???=

=-μ

u d e 由 0005.0=d

,查得019.0=λ

kg J u d l W e f /6842

1224.0120019.022

2=??==∑∴λ

Pa W P f f 2.7841465.1684=?=?∑=?ρ

26．如附图所示，密度为800 kg/m 3、粘度为1.5 mPa ·s 的液体，由敞口高位槽经φ114×4mm 的钢管流入一密闭容器中，其压力为0.16MPa （表压），两槽的液位恒定。液体在管内的流

题26 附图

速为1.5m/s ，管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度d ε＝0.002，试计算两槽液面的垂直距离z ?。

解: 在高位槽1截面到容器2截面间列柏努力方程:

f W u p

g Z u p g Z ∑+++=++

222211

121ρρ

简化: f W p Zg ∑+=

?ρ

1048.810

5.15

.1800106.0Re ?=???=

-μ

du 由 002.0=d

,查得026.0=λ

管路中: 进口 5.0=ξ

90℃弯头 75.0=ξ 2个半开闸阀 5.4=ξ 出口 1=ξ

5.1)15.475.025.010

6.016030026.0(2)(2

2?++?+++?=∑+=∑∴u d l W f ξλ

kg J /87.60=

m g W p Z f 6.2681.9/)87.60800

1016.0(/)(6

=+?=∑+=?∴ρ

27．从设备排出的废气在放空前通过一个洗涤塔，以除去其中的有害物质，流程如附图所示。气体流量为3600m 3/h ，废气的物理性质与50℃的空气相近，在鼓风机吸入管路上装有U 形压差计，指示液为水，其读数为60mm 。输气管与放空管的内径均为250mm ，管长与管件、阀门的当量长度之和为55m （不包括进、出塔及管出口阻力），放空口与鼓风机进口管水平面的垂直距离为15m ，已估计气体通过洗涤塔填料层的压力降为2.45kPa 。管壁的

绝对粗糙度取为0.15mm ，大气压力为101.3 kPa 。试求鼓风机的有效功率。

解: 以吸入管测压处为1-1’面,洗涤塔管出口内侧为

2-2’面,列柏努力方程:

题27 附图

f e W u p

g Z W u p g Z ∑+++=+++

222211

121ρρ 简化:

f e W

g Z W u p ∑+=++2211

ρ 其中: a O H p gR p 6.58806.081.9100021-=??-=-=ρ

s m d V u s /38.2025.0785.036003600

785.02

2=?=?= 50℃空气物性: s p m kg a ??==-63

106.19,/093.1μρ

1084.210

6.1938.20093.125.0Re ?=???=

-μ

du 又

0006.0250

.0==

d ε

查得 018.0=λ

塔出进f e f W u d l l W +++∑+=∑∴2)(2

ξξλ

ξξλ'

2)(2p u d l l e ?+++∑+=出进 093

.11045.2238.20)5.125.055018.0(3

2?+?+?= kg J /3375= ρ/12p W g Z We f -∑+=∴

kg J /7.4060093.1/6.588337581.915=++?=

kW We V We m Pe s s 22.47.4060093.13600

3600

=??=??=?=∴ρ

28．如附图所示，用离心泵将某油品输送至一密闭容器中。A 、B 处压力表的读数分别

为1.47MPa 、1.43 MPa ，管路尺寸为φ89×4mm ，A 、B 两点间的直管长度为40m ，中间有6个90o标准弯头。已知油品的密度为820 kg/m 3，粘度为121mPa ·s ，试求油在管路中的流量。

解: 在A —B 间列柏努力方程:

0.5m

题28 附图

1.5m

A B

f B B B A A

A W u p g Z u P g Z ∑+++=++

121ρρ 简化:

f B

W p Zg P ∑++

?=ρ

kg J Zg p p W B

A f /97.3881.91820

10)43.147.1(6

=?-?-=?--=

∑∴ρ

又 2

u d l l W e f ∑+=∑λ

油品粘度大, 设流动为层流.

μρμ2

2)(32264d u

l l u d l l du W e e f ∑+=∑+=∑∴ 900

标准弯头 m d l e 835.2081.03535=?==

820

081.0)835.2640(101213297.382

3??+???=∴-u

解得 s m u /95.0= 20005.52110121820

95.0081.0Re 3

?=???=

-μ

∴ 假设正确 h m s m u d V s /61.17/1089.495.0081.0785.04

33322=?=??==

-π

29．20℃苯由高位槽流入贮槽中，两槽均为敞口，两槽液面恒定且相差5m 。输送管为φ38×3mm 的钢管（ε＝0.05mm ）总长为100m （包括所有局部阻力的当量长度），求苯的流量。

解: 在两槽间列柏努力方程,并简化:

f W Z

g ∑=?

即: 2

u d l l Zg e ∑+=?λ

代入数据: 2

032.010081.952

u ?=?λ

化简得: 03139.02

=u λ

00156.032

.0==

d ε

查完全湍流区 022.0=λ

设 021.0=λ, 由(1)式得 s m u /22.1=

由附录查得20℃苯物性:

3876m kg =ρ s mP a 737.0=μ

1066.410

737.022.1879032.0?=???=

-μ

ρu

d R

e 查图，026

.0=λ

再设

026.0=λ，由（1）得s m u /10.1=

1020.410

737.010

.1879032.0?=???=-e R 查得26.0=λ 假设正确 s m u /10.1=∴

流量： h

u d V s 3

422183.31084.81.1032.0785.04

=?=??==-π

30．如附图所示，密度为ρ的流体以一定的流量在一等径倾斜管道中流过。在A 、B 两截面间连接一U 形压差计，指示液的密度为ρ0，读数为R 。已知A 、B 两截面间的位差为h ，试求：

（1） AB 间的压力差及能量损失；

（2）若将管路水平放置而流量保持不变，则压差计读数及AB 间的压力差为多少?

解：（1）在A-A 与B-B 间柏努利方程：

∑+++=++f A B B B B A A A

W g Z u P g Z u P 2

121ρρ 其中 A u =B u h z z A B =-

hg P P W B

A fA

B --=

∴

∑ρ

对于U 形差压计

g R g R Z Z P g Z P B B B A A ?+-+=?+ρρρ)( g R g Z Z P P o B A B A ?-+?-=-)()(ρρρ

题30 附图

g R g h P o AB ?-+?=?)(ρρρ

ρρρ

ρρρg

R hg g

R g h W o o fAB )()(-=

--+=

∑

（2）水平放置时

流量不变 ∴管路总能量损失

∑fAB

不变。

而U 形差压计读数R 实际反映了阻力的大小，所以R 不变。此时，g R W

P o f

AB )(ρρρ-==?∑

31．如附图所示，高位槽中水分别从BC 与BD 两支路排出，其中水面维持恒定。高位槽液面与两支管出口间的距离为10m 。AB 管段的内径为38mm 、长为28m ；BC 与BD 支管的内径相同，均为32mm ，长度分别为12m 、 15m （以上各长度均包括管件及阀门全开时的当量长度）。各段摩擦系数均可取为0.03。试求：

（1）BC 支路阀门全关而BD 支路阀门全开时的流量；（2）BC 支路与BD 支路阀门均全开时各支路的流量及总流量。

解：（1）在高位槽液面与BD 管出口外侧列柏努利方程：

∑+++=++f W u g Z P u g Z P 2

2222111

121ρρ 简化： ∑=

?fABD

而

222211u

d l u d l W W W

BD AB fBD

fAB fABD

λλ+=+=∑∑∑

∴ 有： 2

032.01503.02038.02803.081.9102

21u u +=?

化简 1.9803.705.112

221=+u u 又由连续性方程： 112121241.1)32

()(u u u d d u === 代入上式：

题31 附图

1.9841.103.705.112

1221=?+u u 解得：s m u /98.11= 流量：h

u d V s 3

3212108.810244.298.10382.0785.04

=?=??==

-π

（2）当 BD ，BC 支路阀均全开时：

C ，

D 出口状态完全相同，分支管路形如并联管路，

∑∑=∴fBD fBc W W

222

22223u d l u d l BD BC λλ= 22231512u u =∴

23118.1u u =∴ (1)

又 321s s s V V V +=

322

22214

u d u d u d π

322212323238u u u +==22118.232u ?

21502.1u u =∴ (2) 在高位槽液面与BD 出口列柏努利方程： ∑∑∑+==

??fBD fAB f

W W W

g Z

032.01503.02038.02803.081.91022

21u u +=?

1.9803.705.112

221=+u u (3)

将（2）代入（3）式中：

1.9803.750

2.105.112

=+?u u 解得：s

m u s

u s

m u 96.163.2752.1312===

流量：h

m s

u d V s 3

32121173.101098.263.2038.0785.04

=?=??==-π

m s

m u d V s 3

222

207

.510

408.1752.1032.0785.04

=?=??==-π

h m s m u d V s 3

32323367.5310576.196.1032.0785.04

=?=??==

-π

32．在内径为80mm 的管道上安装一标准孔板流量计，孔径为40mm ，U 形压差计的读数为350mmHg 。管内液体的密度为1050kg/m 3，粘度为0.5cP ，试计算液体的体积流量。

解：

25.0)80

(210==A A 设ec e R R >，查得 25.00=C

s m

g A C V s 332

01011.71050

981

)105013600(35.0204.0785.0625.0)

(2-?=?-????=-=ρ

ρρρ s m d V u s

415.108

.0785.01011.7785.023

=??==

- 5

11038.210

5.01050415.108.0?=???=

-μ

u d R e 而 4

107?=ec R ec e R R >

∴ 假设正确，以上计算有效。

33．用离心泵将20℃水从水池送至敞口高位槽中，流程如附图所示，两槽液面差为12m 。输送管为φ57×3.5mm 的钢管，

总长为220m （包括所有局部阻力的当量长度）。用孔板流量计测量水流量，孔径为20mm ，流量系数为0.61，U 形压差计的读数为400mmHg 。摩擦系数可取为0.02。试求：

（1）水流量，m 3/h ；

（2）每kg 水经过泵所获得的机械能。

解：（1）ρ

ρρρ)

(200

0-=g A C V s

.998)

2.99813600(81.94.0202.0785.061.02

-?????=

388.61091.1=?=-

（2）以水池液面为11'-面，高位槽液面为22'-面，在22~11'-'-面间列柏努

利方程：

题33 附图

∑+++=+++f e W g Z u W g Z u 22

2212112

121ρρρρ 简化: ∑+

?=f

e W

Zg W

而 2

u d l l W e f ∑∑+=λ

其中：s m d V u s 973.005.0785.01091.1785.023

2=??==- kg J W f 656.412

973.005.022002.02=??=∴∑

W e 4.159656.4181.912=+?=∴

34．以水标定的转子流量计用来测量酒精的流量。已知转子的密度为7700 kg/m 3，酒精的密度为790 kg/m 3，当转子的刻度相同时，酒精的流量比水的流量大还是小？试计算刻度校正系数。

解：

143.1)

10007700(790)

7907700(1000)()(12211

=--?=--=ρρρρρρf f s s V V

∴酒精流量比水大

35．在一定转速下测定某离心泵的性能，吸入管与压出管的内径分别为70mm 和50mm 。当流量为30 m 3/h 时，泵入口处真空表与出口处压力表的读数分别为40kPa 和215kPa ，两测压口间的垂直距离为0.4m ，轴功率为3.45kW 。试计算泵的压头与效率。解： s m d

V u s

166.207

.0785.0360030

221

1=?=

s m u 246.405

.0785.0360030

22=?=

在泵进出口处列柏努力方程，忽略能量损失；

2212112121Z u g

g p H Z u g g p e ++=+++ρρ Z u u g

g p p H e ?+-+-=

)(21212

212ρ

4.0)116.2246.4(81.92181

.91010)40215(2

3+-?+??+= =27.07m

kW g QH P e 213.207.2781.9103600

303=???==ρ

%1.64%10045

.3213

.2%100=?=?=

∴P P e η 36．在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水从贮水池经换热器送到一敞口高位槽中。已知高位槽中液面比贮水池中液面高出10m ，管路总长为400m （包括所有局部阻力的

当量长度）。管内径为75mm ，换热器的压头损失为g

u 2322

，摩擦系数可取为0.03。此离心

泵在转速为2900rpm 时的性能如下表所示： Q /(m 3/s) 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 H /m

25.5

24.5

18.5

15.5

8.5

试求：（1）管路特性方程；

（2）泵工作点的流量与压头。

解：（1）管路特性曲线方程： ∑∑+?=+?+?+?=

f f e h Z h u g

Z g P H 221

ρ f e h g u d l l Z +++?=∑22λ g

u d l l Z e 2)32(2

+++?=∑λ

)075

.0785.0(81.921)32075.040003.0(10???+?

+=Q

H e 2

10019.510Q ?+=

（2）在坐标纸中绘出泵的特性曲线及管路特性曲

线的工作点：

m H s

Q 17.200045.03

37．用离心泵将水从贮槽输送至高位槽中，两槽均为敞口，且液面恒定。现改为输送密度为1200 kg/m 3

的某水溶液，其它物性与水相近。若管路状况不变，试说明：

0.0000.0020.0040.0060.008

1012141618202224262830323436泵特性曲线管路特性曲线

H (m )

Q(m 3

/s)

化工原理(第四版)习题解第二章流体输送机械

第二章流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。解水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压）压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==，流速 / ./(.) 122 1 540360015603544V q u m s d ππ == =? . ../.2 2 1212035156199031d u u m s d ???? ==?= ? ????? 扬程 2 2 2102M V p p u u Ηh ρg g --=++ ()(.)(.)....?--?-=++ ??3322 35010301019915603599579812981 ....m =++=0353890078393 水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。 (3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gH P ρη = 将增大。【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱，有效功率 .e V P q gH W ρ== ???=18 1000981209813600

化工原理流体流动和输送机械

1.为测量内直径由d1= 40 mm到d2= 80 mm的突然扩大的局部阻力系数，在扩大两侧装一 U型压差计，指示液为CCl4， 43 CCl 1600kg/m ρ=。当水的流量为2.78×10-3 m3/s时，压差计读数R为165 mm，如本题附图所示。忽略两侧压口间的直管阻力，试求实际测得局部阻力系数。计算题1附图 2在一管路系统中,用一台离心泵将密度为1000 kg/m3的清水从敞口地面水池输送到高位密封贮槽(表压为10m H2O柱),两端液面的位差Δz= 10m,管路总长l=50 m(包括所有局部阻力的当量长度),管内径均为40 mm,摩擦系数λ=0.02。试求：（1）该管路的特性曲线方程；（2）若离心泵的特性曲线方程为H=40-200 q V2(H为压头，m ；q V为流量，m3/min),则该管路的输送量为多少m3/min？扬程为多少m? 若此时泵的效率为0.6，泵的轴功率为多少W？ 2在一管路系统中,用一台离心泵将密度为1000 kg/m3的清水从敞口地面水池输送到高位密封贮槽(表压为10m H2O柱),两端液面的位差Δz= 10m,管内径均为40 mm, 管路的输送量为0.217 m3/min离心泵的特性曲线方程为H=40-200 q V2 (H为压头，m ；q V为流量，m3/min), 试求： 1、管路的特性曲线方程；扬程为多少m? 若此时泵的效率为0.6，泵的轴功率为多少W？ 2、若阀门开度减小，使得局部阻力系数增大了70，（假设在完全湍流区），求此时管路中流体流量？ 3如本题附图所示，用泵将水由低位槽打到高位槽(均敞口，且液面保持不变)。已知两槽液面距离为20 m，管路全部阻力损失为5 m水柱（包括管路进出口局部阻力损失），泵出口管路内径为50 mm，AB管段长为6 m，其上装有U管压强计，压强计读数R为40 mmHg，R'为1200 mmHg，H为1 mH2O，设摩擦系数为0.02。指示剂为水银。求:

2020年流体输送机械的心得体会

流体输送机械的心得体会在经过一段时间学习了化工原理后，我了解到了化工原理涉及的单元操作有流体流动和流体输送机械，然后我想结合自己所学习的知识做一个总结。在刚开始学习这一章的时候觉得概念抽象，涉及面广，物理量多、综合性强，计算量大，公式繁杂，尤其是课程中半理论半经验公式和准数、准数关联式令人感到头痛，学习起来难度大。后面慢慢领悟到不能单纯只背公式而不去理解，在自我反思和进步中，我了解到工业生产中，输送流体是很常见的、不可或缺的最基本的单元操作。所谓流体输送机械就是通过向流体作功用来提高流体机械能的机械装置，当流体通过流体输送机械后机械能增加，增加的机械能可以抵消流体输送过程中的摩擦损耗。现阶段最常用的就是泵，同时我也查阅资料了解到机械密封泵的泄漏问题无法良好解决，但是随着科技发展，无泄漏的磁力驱动泵应运而生，绿色环保的磁力驱动泵必将广泛应用。我也认识到化工原理内容较多，每一个单元操作都要分几次课来学习，有很多时候往往学了后面，忘了前面。所以在学习新的一章之前，我觉得要对旧知识的回忆，并且对上堂课讲过的内容进行总结，重要的公式在笔记本中列出。每学完一章，做一次本章小结。这样不仅容易掌握该章的内容，而且还能够学到解决工程实际问题的思维方法。例如我们学习了流动性方程和伯努利方程，还有阻力计算方程。这些方程主要运用在我们学习的泵的计算。常见的离心泵、往复泵主要用于液体输送，压缩机和风机用于气体输送。而液体输送是重点，

所以我们不仅要学习泵的工作原理，还要将泵与实际操作和成本经济相结合进行具体计算，运用的概念和公式比较多。在求离心泵的特性曲线或工作曲线时，我们要用到前一章的流体流动单元操作中的柏努利方程。所以在各单元操作之间存在着许多相互连贯和衔接的知识点。因此，学习了流体流动才能对流体输送机械有更深的了解。在学习中，我们要善于抓住和利用这些相关衔接点，就可以更好地理解和掌握知识，也就能学习好化工原理这门课程。学习是一个不断思考的过程，我们应该要学会发现问题，解决问题，同时总结问题，这样才能不断进步，并且提升自己的学习能力，将理论和实际相结合，把我们所学习的内容运用到生活中，为今后工作打下基础。

流体流动、流体输送机械计算题

流体流动、流体输送机械习题课例题 1、用离心泵将池中水送到高位槽，已知管路总长 100m （包括当量长），其中压力表后为80m ，管路摩擦系数0.025，管内径0.05m ，当流量为10m 3 /h 时泵效率为80%，求：（1）泵的轴功率；（2）压力表读数。（取ρ=1000kg/m 3）解：（1）如图取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程： 22 1 122 1222 e f p u p u gz W gz W ρρ+++=+++∑ 1212120;21820;;0z z m p p u u ==+==== 2e f W gz W =+∑ 2 2e f l l u W d λ+∑= ]/[415.105 .0785.03600 /104 2 2 s m d q u v =?= = π 22 100 1.4150.02550.06[/]20.052 e f l l u W J kg d λ+∑==??= 29.812050.06246.26[/]e f W gz W J kg =+∑=?+= 有效功率 10 1000246.26684[/]3600 e m e v e P q W q W J s ρ===??= 轴功率 684 855[/]80% e a P P J s η = = = （2）以3-3截面为基准，在3-3、2-2截面间列柏努利方程： 223 322 323222 f p u p u gz gz W ρρ-++=+++∑ 322230;18;0;0; 1.415/z z m p u u u m s ====== 2 3 3 3322 f P u gz W ρ-=+∑-

新型流体输送机械综述

新型流体输送机械综述 XXX 一前言在化工生产过程中，流体输送是最常见的，甚至是不可缺少的单元操作。流体输送机械就是向流体作功以提高流体机械能的装置，因此流体输送机械后即可获得能量，以用于克服流体输送沿程中的机械能损失，提高位能以及提高液体压强(或减压等)。作为化工机械的重要组成，流体输送机械得到了很大重视，得以迅速发展。本文就近十年来新型流量计的发展做出了归纳总结。二摘要流体输送机械（fluid transportation machinery）主要有两类：输送液体的机械和输送气体的机械。液体输送机械种类：通称为泵。泵根据泵的工作原理划分为: ①叶片式泵，包括离心泵、轴流泵和旋涡泵等，由这类泵产生的压头随输送流量而变化; ②容积式泵。包括往复泵、齿轮泵和螺杆泵等，这类泵的输送流量与出口压力几乎无关; ③流体作用泵。包括以高速射流为动力的喷射泵，以高压气体(通常为压缩空气)为动力的酸蛋(因最初用来输送酸的容器，且呈蛋形而得名)和空气升液器。气体输送机械常根据进出口气体的压力差，即出口压力的表压(通常以101325Pa为基准)或压缩比(出口气体的绝对压力与进口气体的绝对压力之比)来分类，分为通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。流体输送机械在这几个种类上分别有所发展，后续将详细介绍。 Abstract：In the process of chemical production, often need to be fluid material from one device to another transport equipment; transport from one location to another. When the fluid from low energy transfer orientation must be used for conveying machinery, materials added external moving along the path to overcome resistance and provide the necessary the transportation process of energy. For the mechanical device for conveying fluid material to provide energy called transport machinery, divided into liquid conveying machinery and gas conveying machinery. Now people pay more and more attention to environmental protection, increasingly stringent environmental regulations, environmental awareness has been continuously strengthened. The mechanical design personnel in the design of a variety of environmental protection machinery and energy saving has become an important factor to now consider. Fluid delivery requirements gradually increase, many occasions need fluid conveying machine capable of bearing high strength and corrosion

第二章.流体输送设备一章习题及答案

流体输送设备一章习题及答案一、选择题 1、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )。A A. 气缚现象； B. 汽蚀现象； C. 汽化现象； D. 气浮现象。 2、离心泵最常用的调节方法是 ( )。B 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。 3、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的( )。B A. 包括内能在内的总能量； B. 机械能； C. 压能； D. 位能（即实际的升扬高度）。 4、离心泵的扬程是 ( )。D 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。 5、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( )。C A. 水温太高； B. 真空计坏了； C. 吸入管路堵塞； D. 排出管路堵塞。 6、为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低压力（）输送温度下液体的饱和蒸汽压。A A. 大于； B. 小于； C. 等于。 7、流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（）。A；C A. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀 8、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。输送大流量，低粘度的液体应采用（）。C；A A. 离心泵； B. 往复泵； C. 齿轮泵。 9、1m3 气体经风机所获得能量，称为（）。A A. 全风压； B. 静风压； C. 扬程。 10、往复泵在启动之前，必须将出口阀（）。A A. 打开； B. 关闭； C. 半开。 11、用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。C A. 发生了气缚现象； B. 泵特性曲线变了； C. 管路特性曲线变了。 12、离心泵启动前_____，是为了防止气缚现象发生。D A 灌水； B 放气； C 灌油； D 灌泵。 13、离心泵装置中_____的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。A A. 吸入管路； B. 排出管路； C. 调节管路； D. 分支管路。 14、为提高离心泵的经济指标，宜采用_____ 叶片。B A 前弯； B 后弯； C 垂直； D 水平。 15、离心泵最常用的调节方法是（）。B A. 改变吸入管路中阀门开度； B. 改变排出管路中阀门开度； C. 安置回流支路，改变循环量的大小； D. 车削离心泵的叶轮。 16、往复泵的_____ 调节是采用回路调节装置。C A. 容积； B. 体积； C. 流量； D. 流速。二、填空题 1、某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为H = 19m水柱,输水量为20kg·s-1,则泵的有效功率为_________。3728w 2、离心泵的主要部件有如下三部分:______,_____,_______。泵壳；叶轮；泵轴 3、调节泵流量的方法有：___________,___________,____________。改变阀门的开度；改变泵的转速；车削叶轮外径 4、泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是______________________________。降低起动功率，保护电机，防止超负荷而受到损伤；同时也避免出口管线水力冲击 5、离心泵的流量调节阀安装在离心泵______管路上，关小出口阀门后，真空表的读数______，压力表的读数______。出口；减小；增大 6、离心泵的工作点是______曲线与______曲线的交点。离心泵特性；管路特性 7、泵的扬程的单位是______，其物理意义是______。M；泵提供给单位重量流体的能量 8、离心泵输送的液体粘度越大，其扬程______，流量_______,轴功率______，效率________。越小；越小；越大；越小 9、离心泵输送的液体密度变大，则其扬程_________，流量________，效率_________，轴功率_________。不变；不变；不变；变大 10、通风机的全风压是指_________的气体通过风机所获得的能量，单位常用_________；习惯上以_________单位表示。单位体积；Pa；mmH2O 11、水环真空泵可以造成的最大真空度为85%，即真空泵能达到的最低压力（绝压）是_________mmHg。114 12、启动往复泵时灌泵。不需要 13、齿轮泵的流量 _____ 而扬程 ______。较小；较高 14、石油化工厂常用的压缩机主要有_____和_______两大类。往复式；离心式 15、往复泵常用 _____ 的方法来调节流量。回路调节 16、往复泵适用于。流量较小，扬程较高的场合

流体流动及流体输送机械

流体流动及输送装置一、填空 1. 按照化工单元操作所遵循的基本规律的不同，可将单元操作分为动量传递、热量传递、质量传递。 2. 化工生产中，物料衡算的理论依据是质量守恒定律，热量衡算的理论基础是能量守恒定律。 3. 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝对压强为850mmHg，真空度为-100mmHg. 4. 液柱压力计量是基于流体静力学原理的测压装置，用U形管压强计测压时，当压强计一端与大气相通时，读数R表示的是表压或真空度。 5. 转子流量计的设计原理是依据流动时在转子的上、下端产生了压强差。 6. 静止液体中两处压力相等的条件是连续、同一液体、同一水平面。 7. 流体在圆管内作稳定连续流动时，当Re≤2000时为滞流流动，其摩擦系数λ=64/Re；当 Re≥4000时为湍流流动。当Re在2000-4000之间时为过渡流。流体沿壁面流动时，有显著速度梯度的区域称为流动边界层。 8. 当流体的体积流量一定时，流动截面扩大，则流速减少，动压头减少，静压头增加。 9. 柏努利方程实验中，在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头，当流速再增大时，液位高度降低，因为阻力损失增大。 10. 理想流体是指没有粘性或没有摩擦阻力，而实际流体是指具有粘性或有摩擦力，流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性。 11. 一般情况下，温度升高，液体的粘度减小，气体的粘度增大。 12. P/(ρg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位重量流体所具有的静压能,称为静压头。mu2/2的物理意义是表示流动系统某截面处1kg流体具有的动能。 13. 雷诺准数的表达式为Re=dμρ/μ。当密度ρ＝1000kg/m，粘度μ=1厘泊的水在内径为d=100mm，以流速为1m/s在管中流动时，其流动类型为湍流 14. 流体在圆直管内流动，当Re≥4000时的流型称为湍流，其平均速度与最大流速的关系为u＝0.8u max；Re≤2000的流型称为滞流，其平均速度为u＝0.5u max。 15. 在管内呈层流时，摩擦系数λ与Re有关。在管内呈湍流时，摩擦系数λ与Re，ε/d 有关。当Re继续增大到大于某一定值时，则流体流动在完全湍流区，摩擦系数λ与ε/d

流体流动与输送设备(习题及答案)

第一章流体流动与输送设备 1. 燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含％，％，N 276％，H 2O8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力时的密度。解：混合气体平均摩尔质量 mol kg M y M i i m /1086.281808.02876.032075.044085.03-?=?+?+?+?=∑=∴ 混合密度 3 3 3/455.0)500273(31.81086.28103.101m kg RT pM m m =+????==-ρ 2．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3和789kg/m 3,试计算50％（质量％）乙醇水溶液的密度。又知其实测值为935 kg/m 3，计算相对误差。解：乙醇水溶液的混合密度 7895 .02.9985.01 22 11+ = + = ρρρa a m 3 /36.881m kg m =∴ρ 相对误差： % 74.5%10093536.8811%100=???? ??-=?-实实m m m ρρρ 3．在大气压力为的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。若在大气压力为90 kPa 的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少解：' '真真绝 p p p p p a a -=-= ∴kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)(''=--=--=真真 4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=?+=10 m h g p p g p gh p z 36.255.081.990010)4258(3 0101=+??-=+-=-+=?∴ρρρ 5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为800 kg/m 3和1000 kg/m 3。（1）计算玻璃管内水柱的高度；（2）判断A 与B 、C 与D 点的压力是否相等。解：（1）容器底部压力 gh p gh gh p p a a 水水油ρρρ+=++=21 m h h h h h 16.16.07.01000800 2121=+?=+=+=∴水油水水油ρρρρρ 题4 附图 D h 1 h 2 A C 题5 附图

化工原理绪论、流体流动与流体输送机械

化工原理绪论、流体流动、流体输送机械一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个__________ 和___________构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备计算都是以__________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3．常见的单位制有____________、_____________和_______________。 4．由于在计量各个物理量时采用了不同的__________，因而产生了不同的单位制。 5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过__________来判断。 6．单位时间内过程的变化率称为___________。二问答题 7．什么是单元操作？主要包括哪些基本操作？ 8．提高过程速率的途径是什么？ 9．第一章流体流动一填空题 1．单位体积流体的质量称为________，它与________互为倒数。 2．流体垂直作用于单位面积上的力，称为____________。 3．单位时间内流经管道任一截面的流体量称为________，其表示方法有________和________两种。 4．当管中流体形成稳定流动时，管中必定充满流体，即流体必定是_________的。 5．产生流体阻力的根本原因是________；而___________是产生流体阻力的第二位原因。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力_______________。 6．流体在管道中的流动状态可分为______ 和__________两种类型，二者在内部质点运动方式上的区别是_____________________________________。

化工原理绪论、流体流动与流体输送机械(doc 9页)

1．

2．在测量流体的流量时，随流量的增加孔板流量计两侧的压差将_______，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值 ________。一、选择题 3．液体的密度随温度的升高而_________。 A 增大 B 减小 C 不变 D 不一定 4．表压值是从压强表上读得的，它表示的是 _________。 A 比大气压强高出的部分 B 设备的真实压力 C 比大气压强低的部分 D 大气压强 5．流体的流动类型可以用___________的大小来判定。 A 流速 B 雷诺准数 C 流量 D 摩擦系数 6．气体在等截面的管道中流动时，如质量流量不变则其质量流速_________。 A 随温度大小变化 B 随压力大小变化 C 不变 D 随流速大小变化7．粘度愈大的流体其流动阻力__________。 A 愈大 B 愈小 C 二者无关系 D 不会变化 8．柏努利方程式既可说明流体流动时的基本规律也能说明流体静止时的基本规律，它表

流体输送机械介绍

流体输送机械介绍原作者：出处：【关键词】流体输送机械【论文摘要】化工生产都是连续流动的各种物料或产品。由于工艺需要常需将流体由低处送至高处；由低压设备送至高压设备；或者克服管道阻力由一车间（某地）水平地送至另一车间（另一地）。为了达到这些目的，必须对流体作功以提高流体能量，完成输送任务。这就需要流体输送机械。流体输送机械概述一、化工生产中为什么要流体输送机械？化工生产都是连续流动的各种物料或产品。由于工艺需要常需将流体由低处送至高处；由低压设备送至高压设备；或者克服管道阻力由一车间（某地）水平地送至另一车间（另一地）。为了达到这些目的，必须对流体作功以提高流体能量，完成输送任务。这就需要流体输送机械。二、为什么要用不同结构和特性的输送机械？这是因为化工厂中输送的流体种类繁多： 1、流体种类有强腐蚀性的、高粘度的、含有固体悬浮物的、易挥发的、易燃易爆的以及有毒的等等； 2、温度和压强又有高低之分； 3、不同生产过程所需提供的流量和压头又各异。所以需要有各种结构和特性的输送机械。三、化工流体输送机械分类一般可分为四类：即离心式、往复式、旋转式和流体动力作用式。这四种类型机械均有国产产品，且大多数已成为系列化产品。四、本章讨论的主要容为了能选用一台既符合生产要求，又经济合理的输送机械，不仅要熟知被输送流体的性质、工作条件、输送要求，同时还必须了解各种类型输送机械的工作原理、结构和特性。这样才能正确地选型和合理地使用。这就是本章讨论的主要容。

2-1-1 离心泵的工作原理离心泵的种类很多，但工作原理相同，构造小异。其主要工作部件是旋转叶轮和固定的泵壳（如图（此图最好能实现动态）所示）。叶轮是离心泵直接对液体作功的部件，其上通常有6 到12片后弯叶片（即叶片弯曲方向与旋转方向相反）。离心泵工作时，叶轮由电机驱动作高速旋转运动，迫使叶片间的液体也随之作旋转运动。同时因离心力的作用，使液体由叶轮中心向外缘作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程中获得能量，并以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在泵壳，由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转化为静压能，达到较高的压强，最后沿切向流入压出管道。在液体受迫由叶轮中心流向外缘的同时，在叶轮中心处形成真空。泵的吸入管路一端与叶轮中心处相通，另一端则浸没在输送的液体，在液面压力（常为大气压）与泵压力（负压）的压差作用下，液体经吸入管路进入泵，只要叶轮的转动不停，离心泵便不断地吸入和排出液体。由此可见离心泵主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力来输送液体，故名离心泵。离心泵若在启动前未充满液体，则泵存在空气，由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵，虽启动离心泵，但不能输送液体，这种现象就称为“气缚”。所以离心泵启动前必须向壳体灌满液体，在吸入管底部安装带滤网的底阀。底阀为止逆阀，防止启动前灌入的液体从泵漏失。滤网防止固体物质进入泵。靠近泵出口处的压出管道上装有调节阀，供调节流量时使用。 2-1-2 离心泵的理论压头一、离心泵的理论压头从离心泵工作原理知，液体从离心泵叶轮获得能量而提高了压强。单位质量液体从旋转的叶轮获得多少能量以及影响获得能量的因素，可以从理论上来分析。由于液体在叶轮的运动比较复杂，故作如下假设：（1）叶轮叶片的数目无限多，叶片的厚度为无限薄，液体完全沿着叶片的弯曲表面而流动，无任何倒流现象；（2）液体为粘度等于零的理想流体，没有流动阻力。如图所示，叶轮带动液体一起作旋转运动时，液体具有一个随叶轮旋转的圆周速度u，其运动方向为所处圆周的切线方向；同时，液体又具有沿叶片间通道流的相对速度w，其运动方向为所在处叶片的切线方向；液体在叶片之间任一点的绝对速度c为该点的圆周速度u与相对速度w的向量和。由图可导出三者之间的关系：

流体流动与机械习题课教学文稿

流体流动与输送机械习题课一、书 1－30 某工业燃烧炉产生的烟气由烟囱排入大气。烟囱的直径为2m ，相对粗糙度为0.0004。烟气在烟囱内的平均温度为200℃，此温度下烟气的密度为0.67kg/m3，黏度0.026mP·s ，烟气流量80000m3/h 。在烟囱高度范围内，外界大气的平均密度1.15kg/m3，烟囱内底部的压强低于地面大气压0.2kPa ，（1）求此烟囱应有多少高度？（2）试讨论用烟囱排气的必要条件是什么？（3）提高吸气量，在设计上应采取什么措施？答案见陈敏恒习题答案。二、化工原理习题指导书p45 1－51 用压缩空气将密度为1200 kg/m 3的碱液自低位槽送至高位槽，两槽的液面维持恒定。管子规格为φ60×3.5mm ，各管段的能量损失分别为 =∑AB f W ,2,u W CD f =∑，2,5.1u W BC f =∑（J/kg ）（u 为碱液在管内的流速）。两U 形压差计中的指示液均为水银，R 1=60mm, h=100mm 。试求（1）压缩空气的压力p 1；（2）U 形压差计读数R 2。解：（1）201,5.1) (u g R W BC f =-=∑ρ ρρ 0541200 5112001360081906051012..) (...)(g R u =?-??=ρρ-ρ= s m u /01.2=∴ 在低位槽1与高位槽2间列柏努利方程 212222121121 21-∑+++=++ f W p u g z p u g z ρ ρ 86 .13101.25.381.9125.1222222121 =?+?=+++==∑+=-u u u g z W g z p f ρ kPa p 2.1581=∴（表压）附图 4m 12m

第二章流体输送机械标准答案

第二章流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用 15 C 的水进行性能实验，水的体积流量为 540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为 30kPa 。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为 350mm ，吸入管与压出管内径分别为 350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。解水在 15 C 时 995.7kg/m 3，流量 q V 540m 3 / h 压力表P M 350kPa,真空表g 30kPa （表压）压力表与真空表测压点垂直距离％ 0.35m 管径 d ! 0.35m, d 2 0.31m 2 d . u 2 q - 1.56 d 2 2 2 P M P V U 2 U 1 H h 。 2 - p 2 g 350 103 ( 30 103) 0.35 - 995.7 9.81 0.35 38.9 0.078 39.3m 水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为 1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：（1）泵的压头（扬程）有无变化；（2）若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；（3）泵的轴功率有无变化。解（1）液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材）（2）液体密度增大，则出口压力表读数将增大。（3）液体密度增大，则轴功率 P 乐gH 将增大。【2-3】某台离心泵在转速为 1450r/min 时，水的流量为 18m 3/h , 扬程为20m （H 2O ）。试求：（1）泵的有效功率，水的密度为 1000kg/ m 3 ；（2）若将泵的转速调节到 1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？解(1)已知 q v 18m 3 / h, H 20m 水柱， 1000 kg /m 3 有效功率 P e q v gH —— 1000 9.81 20 981W 流速 U 1 q v 540/3600 1.56m /s 4d1 (0.35)2 2 0.35 031 1.99 m / s 扬程 (1.99)2 (1.56)2 2 9.81

单元练习流体流动及输送机械(答案)

单元练习：流体流动及输送机械一、填空题（仅供练习使用，需掌握基本概念与基本公式） 1. 层流时，摩擦系数λ与Re的关系为λ=64/Re。 2. U型管压差计指示液为水，若所测压差不变，要使读数R增大，应更换一种密度比水小的指示液。 3. 流体输送机械向流体提供的能量主要用于流体势能提高和阻力损失。 4. 离心泵前必须先灌泵是因为空气密度小，造成的压差或泵吸入口的真空度小而不能将液体吸入泵内。 5. 用离心泵将地面敞口容器中的碱液送至离地面10m高处密闭容器中，容器上方真空表读数为P，现在表的读数增大，其他管路条件不变，则管路总阻力损失将增大。6. 水由敞口高位槽通过一管路流向压力恒定的反应器，当管路上的阀门开度减小（湍流态变为层流态），水流量将减小，摩擦系数增大，管路总阻力损失增大。（增大，减小，不变）二、选择题 1. 对离心泵允许安装高度没有影响的是下列情况中的 D 。 A. 安装处的大气压； B. 输送液体温度； C. 吸入管道的流动阻力； D. 排出管道的流动阻力 2．流体在圆管内层流流动时，最大速度是平均速度的（ C ） A. 四分之一 B. 一半 C .二倍 D. 四倍 3. 当被测流体的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为（ A ） A. 压力表 B. 真空表 C. 高度表 D. 速度表 4. 流体在直管中流动，当Re≤2000时，流体的流动类型属于（ A ） A.层流 B. 湍流 C.过渡流 D. 漩涡流三、简答题 1. 离心泵在开车前为何要先关闭出口阀门？答：离心泵开动时的瞬时启动电流为正常工作电流的5～7倍，为保护电机，关闭出口阀以减小负荷，减小电流，防止电极因瞬时电流过大而烧毁。 2. 汽蚀现象产生的原因是什么？会造成什么样的结果？

第二章流体输送机械习题解答

《第二章流体输送机械》习题解答 1）某盛有液体的圆筒容器，容器轴心线为铅垂向，液面水平，如附图中虚线所示。当容器以等角速度ω绕容器轴线旋转，液面呈曲面状。试证明： ①液面为旋转抛物面。 ② 。 ③液相内某一点（r ，z ）的压强。式中ρ为液体密度。解题给条件下回旋液相内满足的一般式为 C r gz P =- ?+22 2 ρωρ （常量）取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,P=P 0,∵C=P 0 故回旋液体种，一般式为0 22 2 p r gz p =- ?+ρωρ ① ① 液面为P=P 0的等压面 2 2 2 2 2,02 r g Z r gz ωρωρ= =- ?，为旋转抛物面 ②2 2 2R g H ω= 又 g R dr r g rdr Z h R r r 424 20 3 2 02 ωππωππ?= = ?=?? ? 即：h 0=g R 42 2ω ∴H=2h 0 ③某一点（r,Z ）的压强P: ) 2( 2 2 202 2 0Z g r g P r gh P P -?+=+ ?-=ωρρωρ

2）直径0.2m 、高0.4m 的空心圆桶内盛满水，圆筒定该中心处开有小孔通大气，液面与顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以800rpm 转速绕容器轴心线回旋，问：圆筒壁内侧最高点与最低点的液体压强各为多少？解 C r gz P =- ?+22 2 ρωρ 取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0, P=P 0 ,∴C=P 0 故回旋液体种，一般式为 0 22 2 p r gz p =- ?+ρωρ B 点：Z=0,r=R=0.1m, Pa R P P B 42222 01051.31.0)260800 (210002 ?=?= = -πρω C 点:Z=-0.4m,r=0.1m, Pa r gZ P P C 4222201090.31.0)260800 (21000)4.0(81.910002?=?+-??-=+?-=-πρωρ 3）以碱液吸收混合器中的CO 2的流程如附图所示。已知：塔顶压强为0.45at （表压），碱液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m ，碱液流量为10m 3/h ，输液管规格是φ57×3.5mm ，管长共45m （包括局部阻力的当量管长），碱液密度，粘度，管壁粗糙度。试求：①输送每千克质量碱液所需轴功，J/kg 。②输送碱液所需有效功率，W 。解 ① Kg J U d l l P P gh W e S /2)1(2 2+++-+ =λρ s m U /41.1)050.0(4360010 2== π 4 310 23.4102120041.1050.0?=???= -e R 3 10450 2 .0-?==d ε ,查得031.0=λ

流体流动及输送机械(讲解版)

单元测试一：流体流动及输送机械一、填空题 1. 流体在圆形直管做层流流动，管中心最大流速为平均流速得倍，摩擦系数λ与Re 的关系为。2，λ=64/Re ； 2. U 型管压差计指示液为水，若所测压差不变，要使读数R 增大，应更换一种密度比水的指示液。小，A B i ()Rg ρρ-=-P P 3. 流体输送机械向流体提供的能量主要用于和。提高流体势能，克服阻力损失； 4. 离心泵前必须先灌泵是因为。空气密度小，造成的压差或泵吸入口的真空度小而不能将液体吸入泵内； 5. 用离心泵将地面敞口容器中的碱液送至离地面10m 高处密闭容器中，容器上方真空表读数为P ，现在表的读数增大，其他管路条件不变，则管路总阻力损失将。增大，2V H Kq g ρ?=+P ，g ρ?P 减小，导致离心泵工作点向右下移动，流量增大，根据阻力损失计算式可知，h f 增大，压头降低， 6. 已知某泵的特性曲线为He=30-2.4q v 2，则将其与另一台完全相同的泵串联组合后，串联泵的特性曲线为 He=60-4.8q v 2 ，若并联，并联泵的特性曲线为 He=30-0.6q v 2 。 7. 启动离心泵前，应先和，启动往复泵前，必须检查是否打开。关闭出口阀，灌泵，出口阀； 8. 某空气转子流量计最大刻度为30 m 3/h ，若用以测量氮气流量（P 、T 相同），则q v,max = m 3/h ，若用以测P=3atm 的空气，则q v,max = m 3/h 。30.5，19.32 ； 0f V V R V q q C A PM RT q ρρρ=>>==所以 9. 水由敞口高位槽通过一管路流向压力恒定的反应器，当管路上的阀门开度减小（湍流态变为层流态），水流量将，摩擦系数，管路总阻力损失。（增大，减小，不变）减小，增大，不变；莫迪图判断摩擦系数，高位槽与反应器机守方程判断总阻力损失。 10. 用离心泵在两敞口容器间输液，同一管路中，用离心泵输送密度ρ=1.2ρ水的液体，与输水相比，离心泵的流量，扬程，轴功率。（增大，减小，不变）不变，不变，增大； 22222222sin cos /V T a V e q r b c H u c g P ρgq H /ηπαα===，， 11. 对离心泵允许安装高度没有影响的是下列情况中的 D 。 A. 安装处大气压； B. 输送液体温度； C. 吸入管道的流动阻力； D. 排出管道的流动阻力

化工原理(第四版)习题解第二章流体输送机械

23 第二章流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。解水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压）压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==，流速 / ./(.) 122 1540360015603544V q u m s d ππ == =? 扬程 22 21 02M V p p u u Ηh ρg g --=++ 【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。 (3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gH P ρη = 将增大。【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱，有效功率 .e V P q gH W ρ== ???=18 1000981209813600 (2) 转速 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱转速 /min 21250n r = 流量 ./3221 11250 181551450 V V n q q m h n ==?=

流体流动与输送机械习题及答案

流体流动与输送机械习题及答案 1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。解：混合气体平均摩尔质量 kg/mol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--?=??+?+?=∑=i i m M y M ∴ 混合密度 33 3kg/m 457.0) 500273(31.81098.28103.101=+????== -RT pM ρm m 2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3 和867 kg/m 3 ,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。解： 867 6 .08794.01 2 2 1 1 += + = ρρρa a m 混合液密度 3 kg/m 8.871=m ρ 3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？解： ' '表表绝＋p p p p p a a =+= ∴kPa 3.15675)1303.101)(' '=-==＋（－＋真表a a p p p p 4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3 的液体。容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=?+=10 m 36.255.081 .990010)4258(3 0101=+??-=+ρ-=ρ-ρ+=?∴h g p p g p gh p z 题4 附图

流体流动与输送机械

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