流体机械及工程题库

《流体机械及工程题库》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体机械及工程题库（19页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、流体机械及工程题库一、填空题1. 流体机械是指以流体为工作介质与能量载体的机械设备。2. 按能量的传递方向不同，可以将流体机械分为原动机和工作机。3. 按流体与机械相互作用方式（工作原理）的不同，可以将流体机械分为叶片式流体机械 和容积式流体机械。4. 按转轮前后单位重量水流的压力势能是否相等，叶片式流体机械又可以分为冲击式和反 击式。5. 反击式流体机械又可以分为径向式、混流式（斜流式）和轴流式。6. 按工作介质的性质不同，可以将流体机械分为热力机械和水力机械。7. 1个工程大气压=10米水柱。8. lPound=0.4536kg, 1psi = 0.068 标准大气压。9. 1Torr=1

2、mmHg10. 水轮机的流量是指单位时间流过水轮机进口断面流体的量。11. 水泵的流量是指单位时间流过水水泵出口断面流体的量。12. 水轮机的工作水头是指单位重量水从水轮机的进口至出口所减少的能量13. 泵的扬程是指单位重量液体从泵进口至泵出口所增加的能量。14. 风机的能头是指单位体积的气体从风机的进口断面到风机的出口断面所获得的全压i曾 值。15. 如果进入叶轮内的流量为0，机器的流量为Q，则水轮机的容积效率为耳二务；水Tq Q泵的容积效率为耳q16. 如果机器内的流动损失为Ah，机器的能量头为H，则水轮机的流动效率为H Ah H水泵的流动效率为n hHH + Ah17. 流体机械的机械损

3、失包括轴承摩擦损失、轴封摩擦损失和轻盘摩擦损失。18. 水轮机的轴功率是指水轮机的输出功率，水泵的轴功率是指水泵的输入功率。19. 叶轮的平面投影图是指将叶轮流道内的所有点投影到垂直于轴的平面上;轴面投影图是 指将流道内的所有点旋转到过轴线的平面（轴面）上。20. 轴面流线是流面与轴面的交线21. 一般牵连运动速度用U表示，与圆周的切线方向一致：相对运动速度用w表示，与流线（叶片）的切线方向一致。22. 速度三角形是指由绝对、相对及圆周速度矢量构成的矢量图。23. 绝对流动角是绝对速度与圆周速度的夹角24. 相对流动角0是相对速.度与圆周速度的反方向的夹角。25叶片安放角0是指叶片任意一点的切

4、线与圆周速度反方向（对工作机）的夹角。当流y体沿叶片型线运动时（即叶片数无究多时）卩=卩。y26. 绝对速度可以分解为轴面分速c与圆周分速c。mu_27. 在建立叶片式流体机械的基本方程时，需要引入四个基本假定，这四个基本假定分别是 叶片数量无限多，叶片无穷薄、理想流体、恒定流动以及流体不可压缩。128. （u2 -u2）表示由于离心力作用引起流体压能的增加。2 g 2129. 外界负荷发生变化时，水轮机的流量也要随之改变，可以通过改变水轮机进口导叶体的高度b，导叶出流角a和叶片安放角0（9角）来改变水轮机的流量。00y30. 冲角是指来流相对速度与叶片型线在进口处切线间的夹角。工作面迎着来流

5、则为正冲角31. “轴向旋涡”运动，其方向与叶轮旋转方向相反。32. 反作用度。是静压能H 与总能头H 之比。stsTg33. 反作用度。的取值区间为b,l，当反作用度0 =0丄时，为径向式叶片；当反作用度00.5时，为后弯式叶片；反作用度00.5时，为前弯式叶片。34. 模型与原型间的比例放大或缩小时，使模型的能头H二lm，功率P二lkW时，该s s模型的转速 n 。s35. 翼型中线（骨架线或骨线）是指翼型两面间内切圆圆心的连线。36. 叶栅稠密度是弦长与栅距之比。37. 无穷远处来流w与弦的夹角a称为冲角。38. 叶栅中各翼型的相对应点的连线称为叶栅列线（额线）。39. 升力系数和阻力系

6、数与断面形、冲角、表面粗糙度和雷诺数有关。、单项选择题1. 某一台水轮机工作时，其进口的流量为Q，出口流量为Q，叶轮内的流量为Q，则 psT其容积效率耳为（A ）。2. 某一水泵的流量为Q，漏损流量为q，叶轮内的流量为Qt，则其容积效率耳?为（B ）。3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.AQ - qQC某一水轮机的工乍水头为H，水流对转轮做功的理论水头为竹，水轮机内的流动损失为M，则其流动效率耳h为（A）。C某一水泵的扬程为H，叶轮对水流做功的理论能头为竹，水泵内的流动损失为也 则其流动效率耳为（B ）。hA. 竹 h ；B Hh ；C 日呂（h +Ah）。TT压缩机的轴功率P

7、指的是（B ）A. 机器的输出功率；B.机器的输入功率；C.叶轮的输入功率。水轮机的轴功率P （ B ）A. 是发电机的输出功率；B.是水轮机的输出功率；C.等于pgQH。随着比转数的增大，流体机械的流动效率将（ C? ）。A.不能确定其变化趋势；B.增大；C.减小。体密度，H 二丄I p - dp, 舲g s p叶轮高压侧用符号“ P”表示，低压侧用符号“ s ”表示，g为重力加速度，P为流Ht.为总能头，则对于可压缩与不可压缩流体，叶片式流体机械的反乍用度均可表示为（ C ）。AHT-HSt8BCHstsHTs叶片式流体机械的反乍用度是（ C ）之比。C.静压能与总能量头。A动能与总能量头

8、；B静压能与动能;叶片式流体机械的反作用度0，则说明该机器的转轮叶片是（B ）叶片。A.反击式；B.冲击式；C.后弯式。叶片式流体机械的反作用度0.5，则说明该机器的转轮叶片是（B ）叶片。A.前弯式；B.径向式；C.后弯式。叶片式流体机械的反作用度1,则说明该机器的转轮叶片是（C ）叶片。A.前弯式;B. 径向式;C. 后弯式。汽轮机叶轮的叶片形状一般采用（ A ）。A.向前弯曲；B.径向延伸；C.向后弯曲。随着比转速的增大，叶轮的滑移系数将（ C? ）。A不能确定其变化趋势;B.增大；C.减小。水轮机的单位转速n 为（）。nDa. h ；B.nD；C.HnDH。14.15.16.17.18

9、.19.20.21.22.23.nQ由n二3.65可知，一台在额定转速下工作的水泵，随着其工作流量的减小，比sH 3/ 4转速ns将（C ）。sA.增大；B.减小；C.不变。nJP由n = 可知，一台在一定转速下工作的水轮机，随着其流量的减小，其比转速ns H 5/4s将（ C ）。A.增大；B.减小；C.不变。随着水泵流量的加大，其必需汽蚀余量Ah将（C ）rA.增大；B.减小；C.不能确定其变化趋势。Ah水轮机的装置汽蚀系数b = a与（A ）。pHA. 水轮机的吸出装置有关；B. 水轮机叶轮进口的几何参数及运动参数有关；C. 水轮机叶轮出口的几何参数及运动参数有关。随着水泵流量的加大，其

10、它工作条件不变，则其有效汽蚀余量Ah将（B ）aA.增大；B.减小； C.不能确定其变化趋势。水轮机的汽蚀系数G =込与（C ）。HA. 水轮机的吸出装置有关；B. 水轮机叶轮进口的几何参数及运动参数有关；C. 水轮机叶轮出口的几何参数及运动参数有关。中小型卧式离心泵的安装高程是指（ B ）的高程。A.其固定底座平面；B.其基准面；C.压力最高点。立式轴流水轮机的安装高程是指（ C ）的高程。A.其固定底座平面；B.其基准面；C.其进口导叶水平中心平面。24随着流体机械工作流量的减小，叶片进口的冲角Aa将（C?）。A.增大；B.减小；C.变化不定。25.全调节式轴流泵的叶片安放角增大，其H =

11、 f （Q）曲线（A ）A.向右上方抬咼；B.向左下方降低；C.不发生位移。26仅降低离心泵的转速，其H = f （Q）曲线（B ）。A.向右上方抬咼；B.向左下方降低；C.不发生位移。三、是非题1.（）由流体与转动的叶轮之间的摩擦所引起的圆盘损失属流动损失。2.（）圆盘损失是外部机械损失。3.（）叶片的凹面为工作面，凸面为背面。4.（）叶片的凸面为工作面，凹面为背面。5.（）工作面的压强比背面的压强大。6.（）工作面的压强比背面的压强小。7.（）有限多叶片叶槽内轴向旋涡的旋向与叶轮转动方向相反。8.（）有限多叶片叶槽内轴向旋涡的旋向与叶轮转动方向相同。9.（）相似的流体机械，其比转速相等；反

12、过来，比转速相等的流体机械，则其性能不定相似。10.（）比转速n越大，咼效率区越宽。s11.（）比转速n越大，叶片的扭曲程度也越大。s12.（）当流体机械安装位置海拔咼程越咼，则流体机械允许的安装咼度就越低。13.（）当流体机械安装位置海拔咼程越咼，则流体机械允许的安装咼度也就越咼。14.（）汽蚀比转速C较大的水泵，其抗汽蚀性能较好。15.（）水力机械的汽蚀比转速C值愈小，其抗汽蚀性能越好。16.（）给定流量等其它参数不变，控制在一定的限制范围内提咼叶轮的转速，其叶片进口的冲角将加大。17.（）给定流量等其它参数不变，控制在一定的限制范围内提咼叶轮的转速，其叶片进口的冲角将减小。18（ ）所有

13、叶片式流体机械的冲角是叶片进口安放角与进口相对流动角之差。19（ ）所有叶片式流体机械的冲角是叶片进口相对流动角与进口安放角之差。20（ ）以相对参数、无量纲参数和单位参数为变量所绘制的水泵的相对性能曲线、风机的无量纲特性曲线以及水轮机的综合特性曲线是比转速n的函数。s四、简答题1. 水轮机为什么要有尾水管？2. 水泵叶轮的转速n、叶轮的理论流量Q、叶片出口直径D、叶片出口宽度b、出口T 2 2安放角0、排挤系数屮 已知，试说明出口速度三角形的绘图步骤。223. 试用速度三角形和欧拉方程分析说明：径流式叶轮，叶片有限多时的理论能头H比叶T片无限多时的理论能头H 小。4. 试用动量矩定量推导欧拉

14、方程。5. 试用速度三角形和欧拉方程分析说明：轴流式叶轮的叶片是扭曲的。6. 作为综合相似判别数流体机械的比转速应具有唯一性，请具体说明有关规定。两台水轮机相似，其比转速是否相等？为什么？7. 作为综合相似判别数流体机械的比转速应具有唯一性，请具体说明有关规定。当一台水泵的转速由n变为n时，该泵的比转速n变不变，为什么？1 2 s8. 以直径D和转速n为变量，导出尺寸相差不大的两相似流体机械的流量 Q 和能头MHP相似率。HM五、计算题1.某水轮机的额定转速为1450r/min,最优工况的扬程为50m，流量为1.36 m3/s,临界空化余量为Ah =3.17m （空化安全余量K =0.5），最

15、大流量工况Ah为10m，吸出管路cr cr的水力损失为0.6m，当地大气压力为10.36m，当地水的汽化压力为0.3m。试确定：最 优工况的比转速n、临界空化系数b和最大流量工况的允许吸出高度B 是多少？ q cr gcrH3/4Ahcr1450 扛361690.98503/43.1750=0.063418.889.9&列出水池面与水轮机出口断面2g由汽蚀余量的定义AhP2gIh lekhL h=10 - (3.17 + 0.5) + 0.6 0.3=6.632.离心泵装置如图向某压力水箱供水，已知箱中液面压力p = 196.2kPa （表压），进出水管管路水力损失Ah =3m，试求：s 泵在

16、该系统中运行，泵扬程H是多少米？（进水箱开敞，液面压力为大气压，进出水箱液面高差为2米。） 若泵进出口都装压力表，进口压力表读数为68.6 kPa,泵出口处压力表的读数P2p a v 2” pE 二 Z + 厶 + 二 Z +Aho o Pg 2 gpg出p a v2E = Z + a + i_i = Z Ah i iPg2g进ffH = Z-Z + 丄 + Ah +AhP g出 进=2 + 叫 1。+ 3 = 25 1000 x 9.81H = J丄Pg Pg仝=旦+ HPgPgp - p + gH - 68.6 + 25x9.8 = 313.6 kPa oi3.水轮机的流量q =30m3/

17、s，水轮机进口压力表的读数为p二3.234 x 15N/m2，水轮机 vd出口真空表的读数为p = 0.392 x 105 N/m2,两表中心高差为AZ =3m,进水管（压s力表处）和排水管（真空表处）的直径分别为4.5 m和5 m,发电机功率表读数为Pd=9200kW，发电机效率为n二0.92，求此时水轮机的轴功率、输入功率和水轮机的效 d率（忽略水轮机与发电机之间的传动损失，Pg = 9800 N/m3）。P 9200水轮机的轴功率P =10000 kWn 0.92 d0.392 x 1059800= 40输入功率 Pgq H = 9.8 x 30 x 40 = 11760 kWv1000

18、0水轮机的效率n = 0.8511760p4.某泵在大气压下抽送20 C常温清水（一= 0.24m ）,已知泵的转速n = 960r/min,吸Pgpp水管路水力损失为0.6m，试求在武汉（一a = 10.32m）和拉萨（一a = 6.64m ）两地 P gPg该泵的允许安装高度Hgl（原型泵的Ah是通过尺寸小一倍的模型泵试验求得，模型r泵的转速n = 1450 r/min，mAh二2.1m，取原型泵的汽蚀安全余量K二0.5 m）。 rm1）由汽蚀相似律可得：AhrAhrm)2)2 = 1.753Ah 二 1.753x 2.1 二 3.6813 二 3.68 mr取汽蚀安全量K =0.5m,则

19、有：Ah = Ah + 0.5 =3.68+0.5=4.18mr2)将已知条件代入：H = H - H - Ah - hg a Vw则有H 二 H 0.24 4.18 0.6 二 H 5.02 mg aa 在武汉H 二 H 5.02 二 10.32 5.02 二 5.30mga 在拉萨H 二 H 5.02 二 6.64 5.02 二 1.62mgap41 习题一：二、水轮机效率实验时在某一导叶开度下测得下列数据：蜗壳进口处压力表读数p = 22.16x 104Pa,压力表中心高程H二88.7m，压力表所在钢管直径D = 3.35m，电 m站下游水位V = 84.9 m，流量q二33 m/s，发

20、电机功率P二7410 kW，发电机效率vg耳二0.966，试求水轮机效率及机组效率。g解：二 Z + 仝 +iPga c 2i_i-2 g=88.7 ,匕Pg22.16x104(Q-1000 x 9.8 22.612 ， ci-4 x 33 q 3.744 兀 3.352pE = Z + o +o oPga c2页；而而。=84.9，PoP g=0，a c2=02 gH=E E =88.784.9+22.612+io3.74422 x 9.8 Q3.8 + 22.612 + 0.715 = 27.127 m水轮机的效率nt7410/ 0.9667670.807qq 87.438%pgq H9.

21、8 x 33 x 27.1278772.871v机组效率n二ngnt二 0.966 x 0.874 沁 0.844三、某泵装置中，进口管直径 D =150 mm，s其上真空表读数V = 6.665x 104 Pa(500mmHg),出口管路直径D - 125mm,其上压力表读数p - 0.22MPa，压力表位置 p比真空表高1m,输送介质为矿物油，其密度p = 900kg/m3,泵的流量为q = 0.053m3/s, v试求泵的扬程。 解：泵的扬程0.053x40.053x42 g L( 1)2(B7)2c 2 c 2 6.665 x 104 0.22 x 1061H = h + V + M

22、+i 匚=1 +2 g900 x 9.8900 x 9.8q 1 + 7.557 + 24.943 + 丄【4.319)2 (2.999)2 2gQ1+7.557+24.943+0.493=33.993四、一台送风机的全压为1.96kPa,风量为40m3/min,效率为50%，试求其轴功率。P-qp60 x 1 x 100050%1.307 x 10350%Q 2.614x103Wp103 习题二四、轴流转浆式水轮机某一圆柱流面D =2m, n=150r/min,在某一流量下c =4m/s。试求: 1ma）当叶片转到使0曲=1时，作出口速度三角形。此时转轮出口水流的动能是多少？其中相对于 c

23、的部分又是多少？u2b）为了获得法向出口，应转动叶片使化2为多少？此时出口动能又为多少?C）设尾水管回能系数耳=0.85，且假定尾水管只能回收相应于C的动能，则上面两种情况vm 2下出口动能损失各为多少？兀D n 兀 x 2 x 150. -a） u =才=15.708 m/s2 60 60c = u 一 c ctg 10 = 15.708 一 4x ctg 10 -6.977 m/su 22 mc =“2 + c 2 =、.69772 + 42 =、； 64.679 = 8.042 m/s2u 2mc264.6792 x 9.8= 3.300c26.9772u 2 =2 g2 x 9.8=

24、2.484b) b 2415.708= 14.287c222 g422 x 9.8= 0.816c 2 c 2c)回收的能量：耳 a 宀=85%x3.30 2.484 = 0.321v 2g2gc2c 2损失的能量：亠回收的能量=3.3 0.321 = 2.979或85% 上=2.1112g2g15% 竺=0.1222 gP=15kW ；流量五、在进行一台离心泵的能量平衡实验时，测得下列数据：轴功率q =0.013m3/s；扬程 H=80m；转速 n=2900r/min；叶轮密封环泄漏量 Aq =0.0007m3/s；圆 vv盘摩擦功率AP =1.9kW ；轴承与填料摩擦功率AP =0.2kW

25、 ；另外给定了泵的几何尺寸：轮 rm直径D=0.25m；出口宽度b2=6mm；叶片出口角0b2=23。试求:a）泵的总效率及水力、容积和机械效率。b）叶轮出口速度三角形。（不计叶片厚度，c =0）u1c）滑移系数b、反作用度042u 22u210T6.97715.708cm 2a)n =Pgq h9.8 X 0.013 X 8010.50561515=0.7004P - (AP +AP )15 - (1.9 + 0.2)15=0.86vq + Aq0.0130.013 + 0.0007=0.95nh0.7nn0.86X 0.95= 0.857b)It0.013 + 0.0007兀 x 0.25

26、 x 0.006= 2.992 m/s兀 x 0.25 x 2900606037.961 m/s今2 g1c 2 g30.912u 2 gk u237.961cm 2 gc) c 二 u - cCtg0二 37.961 2.992 x ctg23。= 37.961 7.049 二 30.9129.8 x 80u 2g2m2g2gc = gH = 24.099u2 耳 u 0.857 x 37.961h2,Ac1 30.912 24.099o 8237.961b = 1 = 1 = 0.82u2c 2 = c 2 + c 2= 30.9122 + 2.9922 = 964.5 = 31.5622

27、gu 2gm2gc20=1 2 g = 1 31.56= 0.58912 x 37.961 x 30.912u cg 2 u 2g或c30.9120 = 1 = 1 = 0.5932u 2 x 37.9612p103 习题四四、一台泵的吸入口径为200mm,流量为q =77.8L/s，样本给定S =5.6m，吸入管路损 vv失AH =0.5m。试求：s1) 在标准状态下抽送常温清水时的 H 值。sz2) 如此泵在拉萨(p =64922.34Pa)使用，从开敞的容器中抽吸80C温水，其H值又为a sz多少？（注：8C清水的 =47367.8叫 Pg =9530.44N/m3）1）列进水池面与泵进

28、口断面c2sPgszPg 2g+ AHh =c2sszPgPgPgPgsz2g+ AHPg Pg 2 gc21 -AH4qC 二vs兀D 2sHsz2）由汽蚀余量和真空度的定义：AhaH 二匕+ 二-Ah -匕 2g a Y41778/l000 二 2.476 兀 x 0.222.4762二 5.6 - 0.5 二 5.6 - 0.313 - 0.5 二 4.7872 gp C2pH 二 a + - - Ah - s Y 2gYH =仝 + 匚-Ah-匕 sY 2gYH = H +ssPVY64922.3447367.81H = 5.6 +10.33 + 0.24s9530.449530.44

29、=5.6 + 6.81 -10.33 4.97 + 0.24=2.65H =h I + 旦-旦-二-AH =-2.65-0.313-0.5 = -3.463m sz sPgPg 2gs五、双吸离心泵的转速为1450r/min,最优工况的扬程为43m，流量为1.36m3/s,临界空化余量为M =3.17m，最大流量工况Ah为10.06m，吸水管路的水力损失为0.91m，当地大cr cr气压力为10.36m，所输送的冷水的汽化压力为H =0.31m。试确定: va1）最优工况的比转速n、空化比转速S、临界空化系数b和允许的吸入高度是多少?q cr2）最大流量工况的允许吸入高度是多少?（提示：计算n和S时应取总流量的二分之一）q1) nqn：q /21450.1.36/2=V=H 3/4433/41195.716.792二 71.207 二259.93.65S =远=1450、论=吨=503.32.376Ah3/4cr3.173/4b = cr cr H列进水池面与泵进口断面c2&2g由汽蚀余量的定义Ahss2ge-H-hIh Le10.36 - (3.17 + 0.3) 0.91 - 0.315.672)同前有H L 冬-khL h - Pg Yw Y10.36 - (10.06 + 0.3) - 0.91 - 0.31-1.22