等径管 思考题10附图 思考题11附图 1.理想液体从高位槽经过等直径管流出。考虑A点压强与B点压强的关系，在下列三个关系中选择出正确的： (1)p<ps (②)pa=p+pgI (3)pa>p 12.层流与湍流的本质区别是什么？ 13.雷诺数的物理意义是什么？ 14.何谓泊谡叶方程？其应用条件有哪些？ 15.何谓水力光滑管？何谓完全湍流粗糙管？ 16.非圆形管的水力当量直径是如何定义的？能否按ud24计算流量？ 17.在满流的条件下，水在垂直直管中向下流动，对同一瞬时沿管长不同位子的速度而言，是否会因重力加速度而使下 部的速度大于上部的速度？ 18.如附图所示管路，试问： ()B阀不动（半开着），A阀由全开逐渐关小，则h,h,(h,一h)如何变化？ (2)A阀不动（半开着），B阀由全开逐渐关小，则h,h2,(h,一h)如何变化？ 二主 思考题18附图 思考题19附图 19.图示的管路系统中，原1,2,3阀全部全开，现关小1阀开度，则总流量V和各支管流量V,V2,V,将如何变化？ 20.是否在任何管路中，流量增大阻力损失就增大，流量减小阻力损失就减小？为什么？ 71
思考题 10 附图 思考题 11 附图 11. 理想液体从高位槽经过等直径管流出。考虑 A 点压强与 B 点压强的关系，在下列三个关系中选择出正确的： (1)pB < pA (2)pB = pA+ρgH (3)pB > pA 12. 层流与湍流的本质区别是什么? 13. 雷诺数的物理意义是什么? 14. 何谓泊谡叶方程? 其应用条件有哪些? 15. 何谓水力光滑管? 何谓完全湍流粗糙管? 16. 非圆形管的水力当量直径是如何定义的? 能否按 uπde 2 /4 计算流量? 17. 在满流的条件下，水在垂直直管中向下流动，对同一瞬时沿管长不同位子的速度而言，是否会因重力加速度而使下 部的速度大于上部的速度? 18. 如附图所示管路，试问： (1) B 阀不动(半开着)，A 阀由全开逐渐关小，则 h1，h2，(h1－h2)如何变化？ (2) A 阀不动(半开着)，B 阀由全开逐渐关小，则 h1，h2，(h1－h2)如何变化？ 思考题 18 附图 思考题 19 附图 19. 图示的管路系统中，原 1, 2 ,3 阀全部全开，现关小 1 阀开度，则总流量 V 和各支管流量 V1, V2, V3将如何变化？ 20. 是否在任何管路中, 流量增大阻力损失就增大; 流量减小阻力损失就减小? 为什么? 71
第二章习题 管路特性 1.拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为10m高的塔中。塔顶压强为0.06MP(表压)。全部输送管均为中57× 3.5mm无缝钢管，管长50m(包括局部阻力的当量长度)。碱液的密度p=1200kg/m3,粘度μ=2Pa·s。管壁粗糙度为0.3mm。 试求： (1)流动处于阻力平方区时的管路特性方程： (2)流量为30m/h时的He和Ne. 0.4四 习题1附图 习题2附图 离心泵的特性 2.直径0.4n,高0.2m的空心圆筒内盛满水，圆筒以1000rpm绕中心轴旋转，筒顶部中心处开有一小孔与大气相通。 试用静力学基本方程式(1-8)求： (1)液体作用于顶盖上的压强分布(D与半径r的关系)： (2)筒圆周内壁上液体的势能一及动能 一比轴心处各增加了多少？ pg 2g 3.某离心泵在作性能试验时以恒定转速打水，当流量为71mh时，泵吸入口处真空表读数0.029MP,泵压出口处 压强计读数0.31Pa。两测压点的位差不计，泵进、出口的管径相同。测得此时泵的轴功率为10.4kW,试求泵的扬程及 效率。 带泵管路的流量及调节 4.在离心泵和输送管路的系统中，己知下列条件：输送管路两端的势能差 4P ,管径d、管长1（包括局部阻力的 pg 当量长度)，粗糙度ε，液体物性山、p及泵的特性方程H。=A一BV2。试作一框图以表示求取输液量的计算步骤。 5.某离心水泵的特性曲线数据如下： V,1/min 0 1200 2400 3600 4800 6000 He,m 34.5 34 33 31.5 28 26 管路终端与始端的位差5m,管长360m(包括局部阻力的当量长度)，泵的进、出口内径为120m皿，设入为一常数0.02。 求泵的供水量及有效功率。 6。某台离心泵的特性曲线可用方程H。=20-2V2表示。式中H为泵的扬程，m：V为流量，/min。现该泵用 于两敞口容器之间送液，已知单泵使用时流量为1m/in。欲使流量增加50%，试问应该将相同两台泵并联还是串联使用？ 两容器的液面位差为10m。 103
第二章 习 题 管路特性 1. 拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为 10m 高的塔中。塔顶压强为 0.06MPa(表压)。全部输送管均为φ57× 3.5mm 无缝钢管, 管长 50m(包括局部阻力的当量长度)。碱液的密度ρ=1200kg/m3 , 粘度μ=2mPa·s。管壁粗糙度为 0.3mm。 试求： (1) 流动处于阻力平方区时的管路特性方程； (2) 流量为 30m3 /h 时的 He 和 Ne。 习题 1 附图 习题 2 附图 离心泵的特性 2. 直径 0.4m, 高 0.2m 的空心圆筒内盛满水, 圆筒以 1000rpm 绕中心轴旋转, 筒顶部中心处开有一小孔与大气相通。 试用静力学基本方程式(1-8)求： (1) 液体作用于顶盖上的压强分布(p 与半径 r 的关系)； (2) 筒圆周内壁上液体的势能 ρg P 及动能 u g 2 2 比轴心处各增加了多少？ 3. 某离心泵在作性能试验时以恒定转速打水, 当流量为 71m3 /h 时, 泵吸入口处真空表读数 0.029MPa, 泵压出口处 压强计读数 0.31MPa。两测压点的位差不计, 泵进、出口的管径相同。测得此时泵的轴功率为 10.4kW, 试求泵的扬程及 效率。 带泵管路的流量及调节 4. 在离心泵和输送管路的系统中, 已知下列条件：输送管路两端的势能差 ρg ∆P , 管径 d、管长 l(包括局部阻力的 当量长度)，粗糙度ε, 液体物性μ、ρ及泵的特性方程 。试作一框图以表示求取输液量的计算步骤。 2 He = A − BV 5. 某离心水泵的特性曲线数据如下： V,l/min 0 1200 2400 3600 4800 6000 He, m 34.5 34 33 31.5 28 26 管路终端与始端的位差 5m, 管长 360m(包括局部阻力的当量长度), 泵的进、出口内径为 120mm, 设λ为一常数 0.02。 求泵的供水量及有效功率。 *6. 某台离心泵的特性曲线可用方程 表示。式中 H 2 He = 20 − 2V e为泵的扬程, m ；V 为流量, m3 /min。现该泵用 于两敞口容器之间送液, 已知单泵使用时流量为 1m3 /min。欲使流量增加 50%, 试问应该将相同两台泵并联还是串联使用? 两容器的液面位差为 10m。 103
*7.某带有变频调速装置的离心泵在转速1480rpm下的特性方程为H。=38.4-40.3V2(W-m3/min)。输送管路两 端的势能差为16.8m,管径为中76×4mm,长1360m(包括局部阻力的当量长度)，入=0.03。试求： (①)输液量V: (2)当转速调节为1700rpm时的输液量V'。 离心泵的安装高度 8.某离心泵的必需汽蚀余量为3.5m,今在海拔1000m的高原上使用。已知吸入管路的全部阻力损失为3JN。今拟将 该泵装在水源之上3m处，试问此泵能否正常操作？该地大气压为90kPa,夏季的水温为20℃。 9.要将某减压精馏塔塔釜中的液体产品用离心泵输送至高位槽，釜中真空度为67kP(其中液体处于沸腾状态，即 其饱和蒸汽压等于釜中绝对压强)。泵位于地面上，吸入管总阻力为0.87JN,液体的密度为986kg/m,已知该泵的必需 汽蚀余量(NPSH).为3.7m,试问该泵的安装位置是否适宜？如不适宜应如何重新安排？ 习题9附图 习题10附图 离心泵的选型 10.如图所示，从水池向高位槽送水，要求送水量为每小时40吨，槽内压强为0.03MP(表压)，槽内水面离水池水 面16m,管路总阻力为4.1J/N。拟选用IS型水泵。试确定选用哪一种型号为宜？ 往复泵 11.某单缸双动往复输水泵，每分钟活塞往复60次，活塞直径为200mm,活塞杆直径为30mm,活塞行程为300m。实 验测得此泵的输水量为0.018m/s,求此泵的容积效率nx。 气体输送机械 12.现需输送温度为200℃、密度为0.75kg/m3的烟气，要求输送流量为12700m/h,全压为1.18kP。工厂仓库中有 一台风机，其铭牌上流量为12700m3/h,全压为1.57kPa,试问该风机是否可用？ *13.在多级往复式压缩机中的某一级，将氨自0.15MPa(表)压缩到1.1MPa(表)。若生产能力为460m/h(标准状况)，总 效率为0.7，气体进口温度为-10℃，试计算该级压缩机所需功率及氨出口时的温度。 设压缩机内进行的是绝热过程，氨的绝热指数为1.29。 *14.某真空操作设备需要一台真空泵，已知真空系统压力p=2.5kP(绝压)，温度为20℃，工艺过程液体的饱和蒸汽压 为0.6kP,其分子量为30。外界漏入真空系统的空气量为2.0kg/h,工艺过程产生的不凝性气体量可忽略不计。试在下 列W型往复真空泵中选一台适宜的泵。 型号 W2 W3 W4 Ws 抽气速率m3/h 60 125 200 370 770 极限真空kPa(绝压) 1.33 1.33 1.33 1.33 1.33 104
*7. 某带有变频调速装置的离心泵在转速 1480rpm 下的特性方程为 (V- m 2 He = 38.4 − 40.3V 3 /min)。输送管路两 端的势能差为 16.8m, 管径为φ76×4mm, 长 1360m(包括局部阻力的当量长度),λ=0.03。试求: (1) 输液量 V； (2) 当转速调节为 1700rpm 时的输液量 V’。 离心泵的安装高度 8. 某离心泵的必需汽蚀余量为 3.5m, 今在海拔 1000m 的高原上使用。已知吸入管路的全部阻力损失为 3J/N。今拟将 该泵装在水源之上 3m 处, 试问此泵能否正常操作？该地大气压为 90kPa, 夏季的水温为 20℃。 *9. 要将某减压精馏塔塔釜中的液体产品用离心泵输送至高位槽, 釜中真空度为 67kPa(其中液体处于沸腾状态, 即 其饱和蒸汽压等于釜中绝对压强)。泵位于地面上, 吸入管总阻力为 0.87J/N, 液体的密度为 986kg/m3 , 已知该泵的必需 汽蚀余量(NPSH)r为 3.7m, 试问该泵的安装位置是否适宜? 如不适宜应如何重新安排？ 习题 9 附图 习题 10 附图 离心泵的选型 10. 如图所示, 从水池向高位槽送水, 要求送水量为每小时 40 吨, 槽内压强为 0.03MPa(表压), 槽内水面离水池水 面 16m, 管路总阻力为 4.1J/N。拟选用 IS 型水泵。试确定选用哪一种型号为宜？ 往复泵 11．某单缸双动往复输水泵，每分钟活塞往复 60 次，活塞直径为 200mm，活塞杆直径为 30mm，活塞行程为 300mm。实 验测得此泵的输水量为 0.018m3 /s，求此泵的容积效率ηV。 气体输送机械 12. 现需输送温度为 200℃、密度为 0.75kg/m3 的烟气, 要求输送流量为 12700m3 /h, 全压为 1.18kPa。工厂仓库中有 一台风机, 其铭牌上流量为 12700m3 /h, 全压为 1.57kPa, 试问该风机是否可用？ *13. 在多级往复式压缩机中的某一级, 将氨自 0.15MPa(表)压缩到 1.1MPa(表)。若生产能力为 460m3 /h(标准状况), 总 效率为 0.7, 气体进口温度为-10℃, 试计算该级压缩机所需功率及氨出口时的温度。 设压缩机内进行的是绝热过程, 氨的绝热指数为 1.29。 *14. 某真空操作设备需要一台真空泵, 已知真空系统压力 p=2.5kPa(绝压),温度为 20℃, 工艺过程液体的饱和蒸汽压 为 0.6kPa, 其分子量为 30。外界漏入真空系统的空气量为 2.0kg/h, 工艺过程产生的不凝性气体量可忽略不计。试在下 列 W 型往复真空泵中选一台适宜的泵。 型 号 W1 W2 W3 W4 W5 抽气速率 m3 /h 极限真空 kPa(绝压) 60 1.33 125 1.33 200 1.33 370 1.33 770 1.33 104
第二章思考题 1.什么是液体输送机械的压头或扬程？ 2.离心泵的压头受哪些因素影响？ 3.后弯叶片有什么优点？有什么缺点？ 4.何谓"气缚"现象？产生此现象的原因是什么？如何防止"气缚"？ 5.影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些？ 6离心泵的工作点是由如何确定的？有哪些调节流量的方法？ 7.一离心泵将江水送至敞口高位槽，若管路条件不变，随着江面的上升，泵的压头H,管路总阻力损失H,泵入口处 真空表读数、泵出口处压力表读数将分别作何变化？ 8.某输水管路，用一台IS50-32-200的离心泵将低位散口槽的水送往高出3m的敞口槽，阀门开足后，流量仅为3m2/h 左右。现拟采用增加一台同型号的泵使输水量有较大提高，应采用并联还是串联？为什么？ 9.何谓泵的汽蚀？如何避免"汽蚀"？ 10.什么是正位移特性？ 11.往复泵有无"汽蚀"现象？ 12.为什么离心泵启动前应关闭出口阀，而旋涡泵启动前应打开出口阀？ 13.通风机的全风压、动风压各有什么含义？为什么离心泵的H与p无关，而风机的全风压P1与P有关？ 14.某离心通风机用于锅炉通风。如图a、b所示，通风机放在炉子前与放在炉子后比较，在实际通风的质量流量、电 机所需功率上有何不同？为什么？ 风机 锅炉 →废气 锅炉 风机 →废气 a.风机在前 b.风机在后 思考题14附图 105
第 二 章 思 考 题 1. 什么是液体输送机械的压头或扬程? 2. 离心泵的压头受哪些因素影响? 3. 后弯叶片有什么优点? 有什么缺点? 4. 何谓"气缚"现象? 产生此现象的原因是什么? 如何防止"气缚"? 5. 影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些? 6. 离心泵的工作点是由如何确定的? 有哪些调节流量的方法? 7. 一离心泵将江水送至敞口高位槽, 若管路条件不变, 随着江面的上升,泵的压头 He, 管路总阻力损失 Hf, 泵入口处 真空表读数、泵出口处压力表读数将分别作何变化？ 8. 某输水管路, 用一台 IS50-32-200 的离心泵将低位敞口槽的水送往高出 3m 的敞口槽, 阀门开足后, 流量仅为 3m3 /h 左右。现拟采用增加一台同型号的泵使输水量有较大提高, 应采用并联还是串联? 为什么? 9. 何谓泵的汽蚀? 如何避免"汽蚀"? 10. 什么是正位移特性? 11．往复泵有无"汽蚀"现象？ 12. 为什么离心泵启动前应关闭出口阀, 而旋涡泵启动前应打开出口阀？ 13. 通风机的全风压、动风压各有什么含义? 为什么离心泵的 H 与ρ无关, 而风机的全风压 PT 与ρ有关? 14. 某离心通风机用于锅炉通风。如图 a、b 所示, 通风机放在炉子前与放在炉子后比较, 在实际通风的质量流量、电 机所需功率上有何不同?为什么? ─→ 风机 ─→ 锅炉 ─→废气 ─→ 锅炉 ─→ 风机 ─→废气 a. 风机在前 b. 风机在后 思考题 14 附图 105
第三章 习题 旋转液体的自由液面 1.某搅拌器带动槽内全部液体以等角速度0旋转，搅拌槽为散口，中心处液面高度为Z0。 试证： /4g)R /g)R2 习题1附图 (I)半径为r处的液面高度满足下式 02 z=20+ 2g (2)设槽内液体静置时的液面高度为H,则 20=H- 0 -R2 4g 搅拌功率 2.某开启式平直叶涡轮搅拌装置，D/=3,h/d=1,d/B=5(各符号命名参见图3-8)。搅拌槽内设有挡板，搅拌器有六个 叶片，直径为150mm,转速为300rpm,液体密度为970gm3,粘度为1.2mPa·s,试估算搅拌器的功率。 若上述搅拌装置中搅拌液体的粘度增加了10倍，密度基本不变，此时搅拌器的功率有何变化？ 搅拌器放大 *3.在小规模生产时搅拌某液体所用的搅拌釜容积为10升，采用直径为75mm开启平直叶涡轮搅拌器，在转速为1500rpm 时获得良好的搅拌效果。试以单位体积搅拌功率相等为准则，计算1m搅拌釜中搅拌器的直径、转速与功率的放大比值。 设两种情况下均在充分湍流区操作。 第三章 思考 题 1.搅拌的目的是什么？ 2.为什么要提出混合尺度的概念？ 3.搅拌器应具备哪两种功能？ 4.旋浆式、涡轮式、大叶片低转速搅拌器，各有什么特长和缺陷？ 5.要提高液流的湍动程度可采取哪些措施？ 6.大小不一的搅拌器能否使用同一根功率曲线？为什么？ 7.选择搅拌器放大准则时的基本要求是什么？ 123
123 第 三 章 习 题 旋转液体的自由液面 1.某搅拌器带动槽内全部液体以等角速度ω旋转，搅拌槽为敞口，中心处液面高度为 Z0。 试证： 习题 1 附图 (1)半径为 r 处的液面高度满足下式 (2)设槽内液体静置时的液面高度为 H，则 搅拌功率 2．某开启式平直叶涡轮搅拌装置，D/d=3, h1/d=1, d/B=5（各符号命名参见图 3-8）。搅拌槽内设有挡板，搅拌器有六个 叶片，直径为 150mm，转速为 300rpm，液体密度为 970kg/m3 , 粘度为 1.2mPa·s，试估算搅拌器的功率。 若上述搅拌装置中搅拌液体的粘度增加了 10 倍，密度基本不变，此时搅拌器的功率有何变化？ 搅拌器放大 *3．在小规模生产时搅拌某液体所用的搅拌釜容积为10升, 采用直径为75mm开启平直叶涡轮搅拌器，在转速为1500rpm 时获得良好的搅拌效果。试以单位体积搅拌功率相等为准则，计算 1m3搅拌釜中搅拌器的直径、转速与功率的放大比值。 设两种情况下均在充分湍流区操作。 第 三 章 思 考 题 1. 搅拌的目的是什么? 2. 为什么要提出混合尺度的概念? 3. 搅拌器应具备哪两种功能? 4. 旋浆式、涡轮式、大叶片低转速搅拌器, 各有什么特长和缺陷? 5. 要提高液流的湍动程度可采取哪些措施? 6. 大小不一的搅拌器能否使用同一根功率曲线? 为什么？ 7. 选择搅拌器放大准则时的基本要求是什么? 2 2 0 2 r g z z ω = + 2 2 0 4 R g z H ω = −