流体输送重难点解析

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1、流体流动部分复习提纲1、流体的性质：密度、重度、黏度等。2、流体静力学：压强：在垂直方向上作用于流体单位面积上的力，称为流体的静压强，简称压强，计算 F公式：P A ;压强的单位及其换算；压强的表示方式：表压强=绝对压强一当地外界大气压强，真空 度=当地外界大气压强一绝对压强；流体静力学方程式及其应用：P 2 - J P gh，该式适用于在重力场中静止、连续的同 种不可压缩流体。利用静力学基本原理可以测量流体的压强、容器中液位及计算液封高度等。3、流体流动现象：流体的流速和流量：流体在流动时，单位时间内通过管道任一截面的流体量称为流体的 流量。表示方法：体积流量，以qv表示，单位为m3/s;质

2、量流量，以qm表示，单位为kg/s； 两者之间的关系为：qm =pqv;单位时间内，流体在流动方向上经过的距离称为流速。它等=纣于流体的体积流量q与管道截面积A之比，即A。v定态流动和非定态流动：在流动过程中，流体在各截面上的温度、压强、流速等参数仅 随所在空间位置变化，而不随时间变化，这种流动称之为定态流动；在流动过程中，流体在 各截面上的温度、压强、流速等参数不但随所在空间位置而变化而且随时间变化，则称为非 定态流动。流体的流动形态：层流和湍流。rd p u雷诺数：口，流体在圆形直管内流动时，当Re4000时，流动为湍流，此区称为湍流区；当2000Re七川4 工口 q =P U A = P

3、 U A . = p U.A 吊 3数定态流动的物料衡算-连续性方程：m 1 1 12 2 2，对于不rr上左 7* v=tTq = U A = U A = . = U.A = 吊 1数t. rsi znz可压缩流体，p吊数，连续性方程可与为V 112 2。对于圆形吕uA-1 = -2 道：U 2A1定态流动系统中的能量衡算-伯努利方程式及其应用：对于定态系统，系统内的能量积z g + 1U 2 + J + W = z g + 1U 2 + 七 +Z E累为0，即：1 2 1 P 2 2 2 Pf，该式适用于连续定态流动不可压缩性流体（液体）。伯努利方程的应用于管道中流量与流速的确定，设备相对

4、位置的确定， 流体输送设备所需功率的确定。5、流动阻力:直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力，范宁公式:人 _L uL入 _L P u2Ef = d 2或=P，= d 2 。层流时：摩擦系数人是雷诺数Re的函数，人=64/Re。入=f(Re, S ) 湍流时：d局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力， 局部阻力有两种计算方法：阻力系数法和当量长度法。6、流量与流速的测量：测速管（毕托管X孔板流量计、转子流量计的工作原理及其基本结构。流体输送机械部分复习提纲1、离心泵的结构及工作原理离心泵的结构：叶轮，它的作用是将原动机的机械能直接传给液体

5、，提高液体的动能和 静压能。叶轮按其机械结构可分为闭式、半闭式和开式（即敞式）三种。泵壳，它的作用有 汇集液体和转能装置。轴封装置，它的作用是防止高压液体从泵壳内沿间隙漏出，或外界空 气漏入泵内。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。离心泵的工作原理；气缚现象：当启动离心泵时，若泵内未能灌满液体而存在大量气体，则由于空气的密度 远小于液体的密度，叶轮旋转产生的惯性离心力很小，因而叶轮中心处不能形成吸入液体所 需的真空度，这种虽启动离心泵，但不能输送液体的现象称为气缚现象。2、离心泵的性能参数、特性曲线及其影响因素离心泵的性能参数：流量：它是指泵能输送的液体量。用符号qv表示，单位为m3/h。

6、 扬程：它是指单位重量（1N）液体经泵后所获得的能量。用符号H表示，单位为m液柱。 效率，在液体输送过程中，外界能量通过泵传递给液体，其中不可避免地有能量损失，故泵 所作的功不可能全部为液体所获得。用符号门表示。轴功率，它是指泵轴所需的功率，也就 是直接传动时原动机传给泵轴的功率，用符号P表示，单位是W （或J/s ）。离心泵的特定曲线:离心泵的主要性能参数之间的关系由实验确定，测出的流量与扬程、 功率，效率之间的关系曲线称为离心泵的特性曲线或工作性能曲线。H （扬程）qv （流量）、 P （轴功率）qv （流量）、n （效率）qv （流量）。流体物理性质对特定曲线的影响，泵的转速和叶轮直径对

7、特许曲线的影响。3、离心泵的工作点和流量调节离心泵的工作点：管路特性曲线与泵的性能曲线的交汇点为泵的工作点。离心泵的稳定 工作点具有唯一性。流量调节：改变泵出口阀的开度-改变管路特性、改变叶轮转速-改变泵的特性和车削 叶轮直径4、离心泵的安装与选型离心泵的允许安装高度：H =J J -A h允-Z H ，当离心泵的安装高度超过 允许安装高度时，将可能发生气蚀现象。离心泵的选型；5、离心泵的串并联操作串联泵：两台完全相同的泵串联，每台泵的流量与压头相同，则串联组合泵的压头为单 台泵的2倍，流量与单台泵相同。并联泵：台完全相同的泵并联，每台泵的流量和压头相同，则并联组合泵的流量为单台 的2倍，压头

8、与单台泵相同。6、其他类型的输送机械往复泵：结构、主要工作原理、主要性能参数（流量、扬程、功率和效率）、流量调节（旁路调节法和调节活塞的冲程或往复频率），往复泵具有自吸功能。隔膜泵和计量泵：结构和工作原理。旋转泵：属于容积式泵，它的工作原理是因为泵中转子的旋转作用，排出和吸入被输送 液体，故旋转泵亦称为转子泵。7、常用气体输送机械气体输送机械的一般特点和分类；离心式通风机、鼓风机和往复式压缩机的结构特点及其工作原理。习题填空题：1、某设备进、出口测压仪表中的读数分别为p/表压）=1200mmHg和p（真空度）=700mmHg, 当地大气压为750 mmHg,则两处的绝对压强差为皿0mmHg。2

9、、水在变径的管路中作定态流动小管内径为20mm，大管内径为40mm，且小管中的流速 为1.6m/s则大管中水的流速为0.4m/s。3、压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。4、直径为 57mmx3.5mm的细管逐渐扩到 108mmx4mm的粗管，若流体在细管内的流速为4m/s，则在粗管内的流速为1m/s。5、相对密度为1.8的液体密度为映kg/m3。6、离心泵最常用的调节方法是改变出口管路中阀门开度。7、天津的大气压强分别为101.33kPa，苯乙烯真空精馏塔的塔顶要求维持5.3kPa的绝对压强，则真空表上读数为96.03kPa。8、密度为1000kg/m3的流

10、体，在p108x4的管内流动，流速为2m/s，流体的粘度为1cp，其Re 为 2x105。9、离心泵的安装高度有一定限制的原因主要是防止产生气蚀现象。10、流体在圆形直管中作层流流动时，其速度分布是_抛物线 型曲线。其管中心最大流速为平均流谏的2 倍，摩擦系数入与Re关系为64/Re 。11、相对密度为1.5的液体密度为1500 kg/m3。12、流体的流动型态分为层流和湍流两种。选择题：1、水以2ms-1的流速在p35mmx2.5mm钢管中流动，水的粘度为1x10-3Pa-s，密度为1000kgm-3,其流动类型为（A）。A、湍流；B、层流；C、过渡流；D、不确定；2、某厂要安装一根输水量为

11、45m3/h的管道，已知水流速为1.5m/s则管径应为（C）。A、100mm；B、200mm；C、103mm；D、105mm；3、 往复泵的往复次数增加时，流量，扬齿o （C）A、增加、增加；B、减小、增加；C、增加、不变；D、减小、减小;4、水以5m.s-1的流速在p38mmx4mm钢管中流动，水的粘度为1x10-3Pas，密度为1000kg-m-3,Re 数大小为。（ A）A、 1.5x105； B、2.0x105； C、1.0x105； D、2.5x105；5、往复泵的流量调节可采用（B）。A、在出口加装调节阀门；B、在旁路加装调节阀门；C、改变叶轮直径；D、改变转速；6、 局部阻力的计

12、算方法有 和。（C）A、静力学方程、伯努利方程；B、连续性方程、伯努利方程；C、当量长度法、阻力系数法；D、伯努利方程、能量守恒方程；7、 开口 U管压差计是基于 原理的测压装置。（D）A、连续性方程；B、伯努利方程；C、能量守恒方程；D、静力学方程；8、 转子流量计的转子位子越高，流量。（ A）A、越大；B、越小；C、不变；D、不知道；9、 在稳定流动过程中，流体流经各等截面处的体积流量。（ C）A、越大；B、越小；C、相等；D、不知道；判断题：1、液体的液封高度的确定是根据流体静力学方程式。（T）2、离心泵的工作点是指与泵最高效率时对应的点。（F）3、离心泵的轴功率P和流量qv的关系为随着

13、P的增大，qv先减小后增大。（F）4、启动往复泵前其出口阀必须先打开。（T）5、流体流动中能量损失的根本原因在于流体存在着黏性。（T）6、计量泵的工作原理是利用工作室容积的变化输送流体。（T）7、对离心泵停车时先停电机，再关闭出口阀。（F）8、设备真空度越高，说明设备内压强越高。（F）9、流体在圆形直管中流动时，若其已进入完全湍流区，则摩擦系数入与雷诺数Re的关 系为Re增加，入基本上不变。（T）10、离心泵的扬程随着流量的增加而减小。（T）11、离心泵与往复泵的相同之处在于流量调节方法。（F）12、离心泵的主要部件有泵壳、叶轮、轴封装置。（T）13、某塔高30m，进行水压试验时，离塔底10m

14、高处的压力表的读数为500kPa。那么塔顶 处水的压强为304kPa （表压）。（T）14、离心泵的特性曲线有H （扬程）qv （流量）、P （轴功率）qv （流量）和（效率） qv （流量）。（T）15、某设备的表压强为100kPa，则它的绝对压强为201.33 kPa；另一设备的真空度为 400mmHg,则它的绝对压强为48 kPa。（当地大气压为101.33 kPa）。（T）16、离心泵的泵壳制成蜗壳状，其作用是防止气缚现象发生。（F）17、离心泵启动前需要先向泵内充满被输送的液体，否则将可能发生气缚现象，而当离心泵 的安装高度超过允许安装高度时，将可能发生气蚀现象。（T）18、某设备的

15、真空表读数为200mmHg，则它的绝对压强为-4.43x105Pa。当地大气压强为1.01x105Pa。（T）19、在国际单位制中黏度的单位是Pa-so （T）20、往复泵适应于流量较小、压头较高的场合。（T）21、往复泵有自吸作用，安装高度没有限制。（F ）22、若某离心泵的叶轮转速足够快，且设泵的强度足够大，则理论上泵的吸上高度Hg可达 无限大。（ F）计算题：1/某化工厂用泵将敞口碱液池中的碱液（密度为1100kg/m3）输送至吸收塔顶，经喷嘴喷出。 泵的入口管为p108x4mm的钢管，管中的流速为1.2m/s，出口管为p76x3mm的钢管。贮液 池中碱液的深度为2.0m，池底至塔顶喷嘴

16、入口处的垂直距离为18m。碱液流经所有管路的 能量损失为32.0J/kg （不包括喷嘴），在喷嘴入口处的压力为30.0kPa （表压）。设泵的效率 为60%，试求泵所需的功率。解：取碱液池中液面为1-1截面，塔顶喷嘴入口处为2-2截面，并且以1-1截面为基准水平 面。在1-1和2-2截面间列伯努利方程或W = (z _ z ) g + (u2 u2) + 2 r + Z E21221 pf其中：z0;4=0 (表压)；u0z2=18-2=16m ；p2=30.0x103 Pa (表压)已知泵入口管的尺寸及碱液流速，可根据连续性方程计算泵出口管中碱液的流速:u = u (.)2 = 1.2(重)

17、2 = 2.45 m/s2 入 d702p=1100 kg/m3，E 户32.0 J/kg将以上各值代上式，可求得输送碱液所需的外加能量W = 16 x 9.81 + - x 2.45 2 + 皿 *3 + 32.0 = 219.23 J / kg21100碱液的质量流量q = d 2u p = 0.785 x 0.07 2 x 2.45 x 1100 = 10.37 kg / s m 422泵的有效功率P = Wq = 2 1 9 . 2 3 10=37 W2 = 73 kW2 . 2泵的效率为60%，则泵的轴功率2.2730.62、用油泵从密闭的容器中送出200的戊烷。容器内戊烷液面上的绝

18、对压力为3.50x 105Pa。液面降到最低时，在泵中心线以下2.8m。戊烷在30C时密度为600kg/m3,饱和蒸汽压为3.55x105Pa。泵吸入管口的压头损失为1.8m水柱，所选用的泵气蚀余量为3m，请问该泵是否能正常工作，并指明原因。解：已知 pa=3.50x105Pa，pv=3.55x105Pa1 充3mp=600kg/m3 Hf=1.8m3.5 x 105 - 3.55 x 105600 x 9.813 1.8 = 5.65 m-5.65m2.8m所以不能完成输送任务。3、如附图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。送液管为（/45x2.5mm的

19、钢管，要求送液量为4.0m3/h。设料液在管内的压头损失为1.5m附图（不包括出口能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多少米？解：z + u 2 + J + H = z + u 2 + E H1 2 g 1pg2 2 g 2 pgf其中：zi=h；因高位槽截面比管道截面大得多，故槽内流速比管内流速小得多，可以忽略不计，即uj0；p=0（表压）；H=0z2=0；P2=0 （表压）；Hf=1.5mu = = 4.0 / 3 6 0 =).88m s2 兀。0.7 8x50 2 0 4d2 4将以上各值代入上式中，可确定高位槽液位的高度z = h =u2 + E H =0.885 2 + 1.5

20、 = 1.54 m12g 2 f 2 x 9.814、用离心泵将蓄水池中的水送到高位槽中，水池液面与高位槽液面间的垂直距离为40m，定态流动。输水管直径内径为160mm，管路中直管总长为1200m，所有局部阻力的当量长 度为50m。若泵的流量为100m3/h,泵的效率为60%，摩擦系数为0.05，水的密度取1000kg/m3。 求泵的轴功率。解：在两液面间列伯努利方程式z g + u 2 + 1 + W = z g + u 2 +2 + Z E12 1 p22 2 p fu =4 = 100 /3600= 1.382 m / s2 兀 d 20.785 x 0.16 24带入数据 Ef=373

21、.03J/kg 由伯努利方程：W = (z - z ) g + 匕 +E E = 40 x 9.81 + 1,382 2 + 373.03 = 766.38 J / kg212f2P = Wq = 766.38 x (100 /3600) x 1000 = 21.29 kW21.290.6= 35.48 kWPP = e =门5、如附图所示，水在水平管道内流动。为测量流体在某截面处的压力，直接在该处连接一U形压差计，指示液为水银，读数R = 350mm, m=950mm。已知当地大气压为101.3kPa, 水的密度p = 1000 kg/m3，水银的密度p = 13600 kg/m3。试计算该

22、截面处的压力。解：图中选A-A面为等压面，即p = p而：p = pp = p + p gm + p gR于是: p = p + pgm + p gR则截面处绝对压力p = p - p gm - p gR = 101300 - 1000 x 9.81 x 0.95 - 13600 x 9.81 x 0.35=45284.9Pa6、采用实验装置来测定离心泵的性能。泵的吸入口与排出管具有相同的直径，两测压口间 垂直距离为0.7m。泵的转速为3000r/min。以20C清水为介质测的以下数据：流量为54m3/h， 泵出口处表压为260kPa，入口处真空表读数为27.0kPa，功率表测得所消耗功率为6

23、.5kw， 泵有电动机直接带动，电动机的效率为95%，试求该泵在输送条件下的扬程、轴功率、效 率。（因两测压口很短，期间流动阻力可忽略不计）解：（1）在真空表和压力表所处位置的截面分别以1-1和2-2表示列柏努利方程式，即p u2p u2Z. +，+ 1 + H = Z+”2 + 2 + z H .因两测口的管路很短,其间流动阻力可忽略不计,即E H1-2 = 0 ,所以H = 0.5 +=29.2m255 x 10 3 + 26 .7 x 10 31000 x 9.81H = (z z ) + 21 + E H21p gf 1 - 2=0.7+ (260+27.0) x103/ (1000x9.81) +0=29.96m(2) 电动机消耗功率x电动机效率=6.5 x 0.95=6.175kw，泵的轴功率为P=6.175kw(3) 泵的效率门=P X 100%Pq H p g 100% = 54 x 29.96 x 1000 x 9.81 质。 = 7139%P3600 x 6.175 x 1000.