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:??(??e)du dy3． 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
2pp1u1?（）必须大于操作温度下液体的饱和蒸汽压头（v）某一最小值，此最小值即为?g2g?g2pp1u1??v （NSPH为离心泵的允许汽蚀余量） 离心泵的允许汽蚀余量，即NSPH??g2g?g8．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）
Lu2解：（１）由?hf?? ，管路相同，则d,u相同，L相同，
d2??f(Re,?/d) ，?相同，
?hfab??hfcd 流体过ab和cd两段的能量损失相同． (3分)
pa（２）ab段：gza?
??p1212ua?gzb?b?ub??hfab 2?2ua?ub
?(pa?pb)???hfab?g?z （１）
Cd段；gzc?pc??p1212uc?gzd?d?ud??hfcd 2?2
?(pc?pd)???hfcd
（２）由（１）（２），压强差不相等．
（３）ab间压差： pa?pb??0gR1??gR1??gh （１）与（３）??hfab??gh??0gR1??gR1??gh
?z?h ??hfab?gR1(?0??) （５）
Cd间压差： pc?pd??0gR2??gR2 （４） （２）与（４） 所以，??0gR2??gR2???hfcd
?hfcd?gR2(?0??) （６）
由（５）（６），R1?R2 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0.012m/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=0 u1=0 p1=0(表压) z2=10m u2=0 p2=0(表压)
3
u12p1u12p??He?z2??2?Hf 列柏努利方程 z1?2g?g2g?g 即 He=10+Hf
??2??u?l???Vs?1?l入?l出???? 而 Hf??????????2g?dd???d2?2g?????4?2???0.012?16?13?????0.03??0.5?1?0.75?3?6.4?? =?3.14 2?9.810.062???0.06???4??18m ∴ He=10+18=28m (2)取3-3’截面 z3=2m, u3=u=
2Vs?4?4.25m/s
d2 在1-1’,3-3’间列柏努利方程
22u3??入?u3 0= ?gz3??????入??2?d2?p322u3??入?u3 ∴p3?[gz3??????入?]
2?d?22?4.252?6?4.25???0.03??0.75?0.5?? =?1000?9.81?2?? 20.062???? =-62970Pa(表压)
绝对压强 P3’=P3+P0=-62970+1.0133x105=38360Pa
3 在图示管路中装有离心泵，吸入管直径d1=80mm，长
GpaL1=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？
paAHBCDEF2mii. 泵进、出口断面的压强PC和PD各为多少？
4Q4?12?10?3解：（1）u吸???2.39m/s 22?d1??0.082d10.082?2.39 u压?2u吸??4.24m/s
0.06d2
在1?1?和2?2?之间
we?p2?p1?p2?p12u2?u12??g(z2?z1)??hf,1?2
22u2?u12?0 ?0，
2因
?g(z2?z1)?gH?9.81?10?98.1J/kg
?hf,1?2uull?(?11??A??B)吸?(?22??E??F??G)压d12d22
2262.392134.242?(0.02??0.5?0.75)??(0.03??6.4?0.75?1)?0.0820.062?139.5J/kg所以
we?98.1?139.5?237.6J/kg （10分）
（2）在1?1?和C?C?之间
pc??pa??gzc?2u吸2??hf,1?c1.013?1052.39262.392??9.81?2??(0.02??0.5?0.75)?
100020.082?71J/kgpc?7.1?104Pa
在断面D?D?和2?2?之间
pD??g(z2?zD)?pa??hf,D?22u压?21.013?105134.242?9.8?8??(0.03??6.4?0.75?1?1)?
10000.062?302.5J/kg
化工原理流体流动章节习题
