(完整版)齐齐哈尔大学化工原理题库

第一章 流体流动
[一]名词解释（每小题2分）
1.法定计量单位
由国家以命令形式规定允许使用的计量单位。

2.稳定流动
流动系统中各截面上的流速、压强、密度等各有关物理量仅随位置变化不随时间变化。

3.不稳定流动
流动系统中各截面上的流速、密度、压强等随位置及时间而变。

4.流动边界层
流体流过壁面时，如果流体润湿壁面，则必然形成速度梯度很大的流体层 ： 叫流动边
界层。

5.边界层分离
流体在一定条件下脱离壁石的现象叫边界层的分离。

6.速度梯度
7.牛顿粘度定律
8.当量长度Le
把流体流过某一管件或阀门的局部阻力折算成相当于流过一段与它直径相同，长度为 的直管阻力。

所折算的直管长度称为该管件或阀门的当量长度。

9.因次分析法
用位数不多的无因次数群代替较多的变量，对一个复杂的物理现象可简化实验工作，该方
法称为因次分析法。

10.相对粗糙度 ε /d - 相对粗糙度。

11.粘性与粘度
运动流体内部产生的阻碍流体向前运动的特性。

12.点速度
流通截面上某一点的速度，可直接测量m/S 。

13.绝压
以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。

e
l
14.表压
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。

15.真空度
真空度等于大气压强减去绝对压强。

[二]单选择题（每小题2分）
1某物体的质量为1000kg，则其重量为____________。

B
A 1000N
B 9810N C9810kgf D 1000/9.81kgf
2 4℃水在SI制中密度为________；重度为________；在工程单位制中密度为________；重度为________。

B D C A
A 1000kgf/m3
B 1000kg/m3
C 102kgf·s2/m4
D 9810N/m3
3 如图所示,若液面恒定,忽略流动阻力损失,则放水管的出口速度U与____有关。

A
A H
B H、d
C d
D Pa
E H、d、Pa
4 用标准孔板流量计测量管中的流量，采用如图所示三种装置，两测压孔距离h相等，d1＝d2＝d3，各管流速相等。

其读数分别为R1，R2，R3。

则＿＿＿。

（流体皆为水，指示液皆为汞）。

D
A R2＜R1＜R3
B R1＜R2＝R3
C R1＜R2＜R3
D R1＝R2＝R3
E R1＞R2＝R3
5图示所表示的R值大小反映______。

A
A Ａ、Ｂ两截面间压差值
B Ａ－Ｂ截面间流动压降损失
C Ａ、Ｂ两截面间动压头变化
D 突然扩大或缩小流动损失
6 一敞口容器,底部有一出水管(如图示)。

容器内水面保持恒定,管内水流动的速度头为
0.5m水柱。

水由容器流入管内,则2点的表压p2=( )水柱。

C
A 1.5m
B 1.0m
C 0.75m
D 0.5m
7 如图所示,用U形压差计与管道A、B两点相连。

已知各图中管径、A、B间的管长L及管道中流体流量均相同,管内流体均为20℃水,指示液均为汞,则________。

B
A R1≠R2 , R1 = R2 = R4
B R1 = R2 = R3 = R4
C R1 = R2 <R3 <R4
D R1≠R2≠R3≠R4
8 如图表明,管中的水处于________。

C
A 静止
B 向上流动
C 向下流动
D 不一定
9层流与湍流的本质区别是：________。

D
A湍流流速>层流流速；流道截面大的为湍流，截面小的为层流；
C流的雷诺数<湍流的雷诺数；D流无径向脉动，而湍流有径向脉动
10如图，若水槽液位不变，在阀门打开后，①、②、③点的流体总机械能的关系为____ 。

A =②=③
B =②>③
C >②=③
D 能肯定
11 一个工程大气压等于_______Pa； _______Kgf/cm2。

B G
A .013×105
B .81×104
C 60
D 35.6
E 0.33
F 0 G
12 如图所示，连接A、B两截面间的压差计的读数R表示了的大小。

C
A A、B间的压头损失H Fab
B A、B间的压强差△P
C A、B间的压头损失及动压头差之和
D A、B间的动压头差(u A2－u B2)/2g
13 转子流量计的主要特点是________。

（从流道截面与压差改变考虑）。

C
A 恒截面、恒压差
B 变截面、变压差
C 恒流速、恒压差
D 变流速、恒压差
14下图中高位槽液面保持恒定,液体以一定流量流经管路,ab与cd两段长度相等, 管径与管壁粗糙度相同,则:(1)U形压差计读数 _____。

B A R1>R2B R1=R2 C R1<R2D不定 (2)液体通过ab与cd段能量损失______。

B A h fab >h fcd B h fab = h fcd
15有一并联管路，如图所示，两段管路的流量，流速、管径、管长及流动阻力损失分别为v1，u1，d1，L1，Σh f1及v2，u2，d2，L2，Σh f2。

若d1＝2d2 ，L1＝2L2，则：
1. Σh f1/Σh f2＝（） E
A 2
B 4
C 1/2
D 1/4
E 1
2. 若两段管路中流体均作滞流流时，u1/u2＝（） A
A 2
B 4
C 1/2
D 1/4
E 1
.
.
16 一敞口容器,底部有一进水管(如图示)。

容器内水面保持恒定,管内水流动的速度头为
0.5m水柱。

水由水管进入容器,则2点的表压p2=( )水柱。

B
A 2.0m
B 1.5m
C 1.0m
D 0.75m
17孔板流量计的孔流系数Co，当Re数增大时，其值________。

B
A总在增大B先减小，当Re数增大到一定值时，Co保持为某定值C总是减小D不定
18 在完全湍流(阻力平方区)时，粗糙管的摩擦系数λ数值________。

C
A与光滑管一样B只取决于Re C只取决于相对粗糙度D与粗糙度无关19如图，U形压差计测得：________。

A
A A、B间的阻力损失
B A、B间的压强差
C A、B间的位头差加阻力损失
D A、B间位头差
20下图中高位槽液面保持恒定,液体以一定流量流经管路,ab与cd两段长度相等,管径与管壁粗糙度相同,则:
(1)ab与cd两段静压差______。

C
A ∆P ab >∆P cd
B ∆P ab = ∆P cd
C ∆P ab <∆P cd
D 不定
(2)R1值表示_______。

C
A ab段的压差值
B ab段位能变化
C ab段流动能量损失
D ab段压差值及流动能量损失
21．气体是（）的流体。

B
A 可移动
B 可压缩
C 可流动
D 可测量
22．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。

C
A 绝对压强
B 表压强
C 静压强
D 真空度
23．以绝对零压作起点计算的压强，称为（）。

A
A 绝对压强
B 表压强
C 静压强
D 真空度
24．真空表上的读数表示被测流体的绝对压强（）大气压强的读数。

A
A 低于；
B 等于；
C 高于；
D 近似于
25．绝对压强等于（）与表压强之和。

A
A 大气压强
B 表压强
C 相对压强
D 绝对压强
26．单位时间内流过管道任意截面的流体量称为（）。

C
A 流速
B 流线
C 流量
D 流函数
27．（）内流体在流动方向上所流过的距离称为流速。

B
A 无限时间
B 单位时间
C 长时间
D 短时间
．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的位能。

A
A gz
B
C
D w e
28．柏努利方程式中的项表示单位质量流体因克服流动阻力而（）的能量。

D A 增加 B 扩大 C 需求 D 损失
29．流体在直管中流动，当（）≤2000时，流体的流动类型属于层流。

A
A Re
B Pr
C Nu
D Gr
30．流体在管内作（）流动时，其质点作不规则的杂乱运动。

B
A 层流
B 湍流
C 过渡流
D 漩涡流
31．流体在圆管内（）流动时，最大速度是平均速度的二倍。

A
A 层流
B 湍流
C 过渡流
D 漩涡流
32．对于（），当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边。

B
A 圆形管
B 非圆形管
C 矩形管
D 直管
[三]填空题（每小题2分）
1 当计算流体由粗管进入细管的流动局部阻力时，其公式中的流速应该用_______管中的速
度。

流体在管内作湍流流动时(不是阻力平方区)其摩擦系数λ随Re和_________而变。

细管e/d
2 牛顿粘性定律的数学表达式为____________，牛顿粘性定律适用于_______型流体。

τ=μdu/dy 牛顿
3在毕托管中，测压孔正对水流方向的测压管液位代表_______，流体流过测速管侧壁小孔
的测压管液位代表_______________________。

动静压头之和静压头
4 稳定流动中，点流速只与_________有关，而不稳定流动中，点流速除与位置有关外，还
与__________有关。

位置时间
5 列伯努利方程时选取的截面，期中的两个必须具备的条件是____________，
___________。

连续、垂直流动方向或流体流线平行
6 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的_____倍；
如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的__________倍。

2；1/4
7下图表示流体在圆形直管进口段内流动时边界层发展的情况,图中ab截面管中心a点的流
速为u s ,b点的流速为u,图示中所表示的符号意义是δ1为，δ2为 _______ δ3为 , u s表示。

滞流边界层厚度湍流边界层厚度滞流内层主流区流速
8在SI制中压强的因次为_____________；功率的因次为____________速度梯度。

MT-2L-1MT-3L2
9实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是:________。

流体具有粘性
10 图示并联管路。

流体由高位槽经A、B两路流出。

当开大阀门A后，管路A中流速U A，
O点压强P0。

增大降低
11 流体流动的连续性方程是：___________________________；适用于园形直管内不可压缩流体流动的连续性方程是：____________________________u1A1ρ1 = u2A2ρ2= 常数u1d12= u2d22= 常数
12 流体在一段圆形水平直管中流动，测得平均流速为0.5m/s，压强降为10Pa，Re为1000，问管中心处点速度为_________m/s，若平均流速增加为1m/s，则压强降为________Pa。

1m/s 20Pa
13 LZB-40转子流量计其转子为不锈钢（比重：7.92），刻度标值以水为基准，量程范围为0.25 ~ 2.5m3/h，若用此转子流量计来测量酒精（比重：0.8），则酒精的实际流量值要比刻度值______，测量酒精时，此流量计的最大流量值为___________________。

大 2.84m3/h
14如图所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系数ζ与压差计读数R的关
系式为____________________。

()
2
1
1
2
2
u
Rg
ρ
ρ
ρ
ζ
-
=
15 如附图所示,容器中盛有油(ρ=800kg/m3)。

油上界面a2以上是空气。

U形管中指示液为水(ρ=1000kg/m3),a1 ,a2 ,a3在同一水平面上,b1 ,b2 ,b3 点也在同一高度上,h1=100mm,h2=200mm,则各点的表压Pa1＝________,Pa2＝________,Pb1＝__________,Pb3＝____________。

(表压值以mm水柱表示)Pa1＝0 Pa2＝ 100mmH2O Pb1＝300mmH2O
Pb3＝_p a2 + (h1+h2)ρ油/ρ水=340mmH2O
16流体动力黏度(简称为黏度)μ的SI单位为_____________。

运动黏度ν的SI单位为____________。

Pa⋅s或N⋅s/m2、 m2/s
17 边长为0.4m的正方形通风管道，其润湿周边长为_________，当量直径为_________。

1.6m 当量直径为0.4m
18 米糠油在管中作层流流动，若流量不变，μ、L不变，管径增加一倍，则摩擦阻力损失________________________。

1/16
19流体机械能衡算式如衡算基准以J/kg表示, 则该方程可表示为，若用N/m2(N⋅m/m3)表示则可表示为。

（无外加机械能）
∑+++=++
hf u P gz u P gz 2222222111ρρ
∑+++=++ρρρρρhf u P g Z u P g Z 222
2222
111
20如图所示，液体在等径管中稳定流动，则阀的局部阻力系数ζ与压差计读数R 的关系式为 。

21 层流时,管内平均流速是最大流速的________；湍流时,管内平均流速约是最大流速的________。

0．5 0．8
22如图所示系统，其大管内径d 1 = 45mm ，液体在管内流速为0.5m/s ，小管内径d 2 =19mm ，从1-1到2-2断面的阻力损失为15J/kg ，则2-2断面处的流速为__________m/s ，是根据＿＿＿＿＿＿＿＿方程而得。

2.8m/s 连续性
23 空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量流量一定，当气体温度升高时，Re 值将________________。

下降
24 ___________________的流体称为理想流体。

无粘性
25 某种油漆服从幂率方程τ=10（d u /d y ）-0.5，Pa 。

在剪切速率d u /d y =1 1/s 时的黏度为
_______ Pa.s ；当d u /d y =100 1/s 时其黏度为 Pa.s 。

10 1
26并联管路的特点是：A)并联各管段压强降_______________；B)主管流量等于并联的各管段__________________。

相等 流量之和
27 LZB-40转子流量计其转子为不锈钢（比重：7.92），刻度标值以水为基准，量程范围为0.25 ~ 2.5m 3/h ，若上述转子流量计改用形状完全相同的铅转子（比重：10.67）代替原不锈钢转子，测量的流体仍为水，则实际流量值要比刻度值________， 实际量程范围为_________________m 3/h.。

大 0.295～2.95
28 测流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差值将___________，若改用转子流量计测量，当流量增大时，转子两端压差值将______________。

增加 不变 29 已知搅拌器功率P 是搅拌桨直径D 、转速N 、流体密度ρ及黏度μ的函数，即
P =f (D ,N ,ρ,μ)，利用因次分析法处理，最终所得准数关系式中共有 个准数。

2 2
)(2u g
R i ρρρζ-=
30压强表上的读数表示被测流体的（）比大气压强高出的数值，称为表压强。

绝对压强
[四]问答题（每小题2分）
1．如何判断一流体的流动类型?
Re≤2000的流动称为层流流动，Re＞4000的流动称为湍流流动
2．层流与湍流是如何定义的？
Re≤2000的流动称为层流流动，Re＞4000的流动称为湍流流动
3．简述层流与湍流的区别。

流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。

流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小小的漩涡
4．什么是“当量直径”?
对非圆形截面的通道, 可以找到一个与圆形管直径相当的“直径”来代替, 此直径即称为“当量直径”
5．当量直径是如何计算的?
当量直径等于四倍的流通横截面积除以润湿周边长
6．某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流
过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1’
的压强、流速也相等。

问：在三种情况中，下游截面
2-2’的流速是否相等？
三种情况中，下游截面2-2’的流速相等
7．某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1’的压强、流速也相等。

问：在三种情况中，下游截面2-2’的压强是否相等？如果不等，指出哪一种情况的数值最大，哪一种情况的数值最小？其理由何在？
三种情况中，下游截面2-2’的压强不相等，其中（a ）的压强最大，（c ）的压强最小。

这是因为（c ）管上不仅有一个阀门消耗能量，且管子末端垂直上升一段，又使得静压强降低 8活塞在汽缸中以0.2m/s 速度移动，见附图。

活塞与汽缸之间的油膜厚度为0.1mm ，求油膜的速度梯度是多少？
9漆刷以0.8m/s 速度在平板表面移动，漆膜厚度为0.2mm ，见附图。

问漆膜中形成的速度梯度为多少？
10 如图，有一敞口高位槽，由管线与密闭的低位水槽相连接，在什么条件下，水由高位槽向低位槽流动？为什么？
ρ
ρ
2
P zg P a
φ
+时，水向低位槽流动
200010
1.02.03=⨯==-y u dy du 4000102.08.03
=⨯==-δu dy du
[五]判断题 （每小题1分）
1已知搅拌器功率P 是搅拌桨直径D 、转速N 、流体密度ρ及黏度μ的函数，即
P =f (D ,N ,ρ,μ)，利用因次分析法处理，最终所得准数关系式中共有3个准数。

错 2某物体的质量为1000kg ，则其重量为9810N 。

对 3一敞口容器,底部有一出水管(如图示)。

容器内水面保持恒定,管内水流动 的速度头为0.5m 水柱。

水由容器流入管内,则2点的表压 p 2=0.75m 水柱。

对
4 层流与湍流的本质区别是湍流流速>层流流速。

错
5一个工程大气压等于1.013×105
Pa 。

错
6孔板流量计的孔流系数Co ，当Re 数增大时，其值 先减小，当Re 数增大到一定值时，Co 保持为某定值 。

对 7流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的2倍。

对 8流体在一段圆形水平直管中流动，测得平均流速为0.5m/s ，Re 为1000，问管中心处点速度为1m/s 。

对 9边长为0.4m 的正方形通风管道，当量直径为0.6。

错 10测流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差值将增加。

对
[六]计算题
1、 某牛顿型流体在圆、直、等径管内流动，在管截面上的速度分布可表达为：v =20y -200y 2
，式中：y —截面上任一点至管壁的径向距离，m ；v —该点的点流速，m/s 。

试求：⑴管半径中点处的流速；⑵管壁处的剪应力。

该流体的黏度为0.05 Pa ⋅s 。

5分 (1)已知 v =20y －200y 2
，则
20400dv
y dy
=- 令
0dv dy =，解得y =0.05m ，即管半径R =0.05m 当2
R
y ==0.05/2=0.025m ， V =20y －200y 2
=20⨯0.025－200⨯(0.025)2
=0.375 m/s 3分
(2) 0
y dv dy =⎛⎫
⎪
⎝⎭=20(m/s)/m 则 τw =μ0
y
dv dy =⎛⎫ ⎪⎝⎭=0.05×20=1.0N/m 2
2分 2、 水在水平管内流动，截面1处管内径d 1为0.2m ，截面2处管内径d 2为0.1m 。

现测得
水在某流量下截面1、2处产生的水柱高度差ｈ为0.20m ，若忽略水由1至2处的阻力损失，
试求水的流量m 3
/h 。

10分
2211
221222u P u P Z g Z g ρρ
++=++ 4分
z i 、p i 均按管中心线取值，因z 1=z 2，u 2=4u 1 得
()()22
222112
11
2
1
41522
2
u u u u p p u ρ
ρ
⎡⎤--⎣⎦
-
=
=
∴h= 2
121152p p u g g
ρ-==0.20 ∴ u 1=0.511m/s 4分 33
2
2
1
10.20.5110.016157.844m m v d u s s
π
π
=⨯=⨯== 2分
3、 水从喷嘴口1-1截面垂直向上喷射至大气。

设在大气中流束截面保持圆形。

已知喷嘴内直径d 1=25mm,现要求在高于喷嘴出口5m 处水流的直径d 2为d 1的1.2倍，试计算出喷嘴口的水流速u 1。

忽略阻力。

5分
令高于喷嘴出口5m 处水流截面为2－2截面 1－2 截面间：p 1=p 2 ∵d 2=1.2d 1， u 1d 12= u 2d 22
∴u 2=2
2
1111
211.2 1.44d u u u d ⎛⎫⎛⎫
== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
3分
由
22
12
22
u u
zg
=+即
22
11
2
1
9.815
2 1.442
u u
=⨯+⨯∴u1=13.76 m/s 2分4、某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中, 输
液管规格为φ38×2.5mm,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的Σh f=20.6u2/2 J/kg。

因扩大生产，须再建一套同样的系统,所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%,问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少? 10分
∵u1≈0≈u2p1=p2于是gZ1=gZ2+Σh f g(Z1-Z2)=Σh f =20.6
2
2
u
4分u=
()0.50.5
12
229.816
20.620.6
g z z
-
⎡⎤⨯⨯
⎛⎫
=
⎢⎥ ⎪
⎝⎭
⎣⎦
=2.39m/s 2分Z1′=Z2+20.6
()2
`220.61.3 2.39
5
229.82
u
g
⨯
=+
⨯
=15.14m 2分增高为：Z1′-Z1=15.14-11=4.14m 2分
5、用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为 38.4T/h。

池及槽皆敞口。

高位槽中液面比池中液面高20m,管路总长(包括局部阻力)430m，进出口阻力不计。

管径为φ108⨯4mm，油的粘度为3430cP，密度为960kg/m3, 泵的效率为50%，求泵的实际功率。

10分
3
2
38.410
1.415
0.19603600
4
m
u
s
π
⨯
=
⨯⨯⨯
2分
0.1 1.415960
39.6
3.43
e
du
R
ρ
μ
⨯⨯
===层流
64
e
R
λ==1.62 2分列两截面柏方
209.81
e
w zg hf hf
=∆+=+⨯
∑∑0,0
u p
==
V V8
22
430 1.425
1.626957.2
20.12
l u J
hf
d kg
λ
==⨯⨯
∑
6957.2209.817153
e J
w kg
∴=+⨯= 4分 3
7153
38.4101530.53600
e
s e N W W N KW ηη⨯⨯===⨯ 2分
6、 用离心泵经φ57×3.5mm 的钢管,将敞口贮槽内的有机溶液(密度为800kg/m 3
, 粘度为
20cP)输送到反应器中。

设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持16m ，见附图。

已知钢
管总长度(包括局部阻力当量长度)为25m ，反应器内的压力恒定为4kgf/cm 2
(表压)，有机溶
液输送量为6m 3
/h ，泵的效率为60%，试确定泵的轴功率。

10分
30.058000.84916982010e du R ρ
μ
-⨯⨯=
=
=⨯层流 64
1698
λ=
2分 26
0.849
0.053600
4
m
u s
π
=
⨯ 2分 列两截面柏方
2
2e P W Z g hf ρ=++∑ 2
250.052
u hf λ=∑ 2分
3249.8071064250.849169.81654.380016980.052e J
W kg
⨯⨯=⨯++⨯= 4分
3
654.3680038.410 1.4540.63600
e
s e N W W N KW ηη⨯⨯⨯===⨯ 2分
7、 40℃水由高位槽经异径收缩管向下流动，40℃水的密度为992kg/m 3
，饱和蒸汽压p v =7.38kPa ，当地大气压为97kPa 。

现拟d 0取135mm ，试问：当不计阻力损失，水在流经收缩管时会不会汽化？ 10分 管子出口流速u =2gh =109.812⨯⨯ =14.0 m/s 2分 ∵14.0⨯(0.15) 2
=u 0⨯(0.135) 2
∴u 0=17.28m/s 2分
由水槽液面至收缩管处排伯努利方程：
3
20971017.289.8179929922
P ⨯⨯+==
∴p 0=17.0⨯103
Pa 4分
∵p 0>p v ，故收缩管处不会发生水汽化。

2分
8、如图所示，水从槽底部沿内径为100mm 的管子流出，槽中水位稳定。

阀门关闭时测得R =50cm ，h =1.8m 。

求：⑴阀门全开时的流量
⑵阀门全开时B 处的表压(阀全开时Le /d =15，入管口及出管口的阻力系数分别为0.5及1.0，设摩擦系数λ=0.018 15分
阀关时：(Z A +1.8)×1000=0.5×13600 Z A =5m 2分 ⑴阀全开：对A-A 和C-C 截面外侧列伯努利方程：
2222C
C A A A C p u u p gZ gZ hf ρρ++=+++∑ 取Zc =0(基准面),
220,0,022C C A A u p u p ρρ==== 4分 2
509.8150.01810.5150.12
C u ⎛⎫⨯=+++ ⎪⎝⎭ 解出：u =3.02m/s
3
2
0.1 3.02360085.44m V h
π
=⨯⨯⨯= 3分
⑵对A-A 到B-B 截面列伯努利方程：
22B
A p u gZ hf ρ
=++∑
22
3.0250 3.02
9.8150.0180.5210000.12B p ⎛⎫⨯=+++ ⎪⎝⎭
4分
解出p B =1.76×10
4
N/m 2（表） 2分
9．在图示装置中，水管直径为Φ57×3.5 mm 。

当阀门全闭时，压力表读数为0.3大气压, 而在阀门开启后，压力表读数降至0.2大气压。

设管路入口至压力表处的压头损失为 0.5 mH2O ，求水的流量为若干m3/h ？ 10分
解：阀门全闭时，由 P 2 =ρgH ，5
0.3 1.01310 3.110009.81
H m ⨯⨯=
=⨯ 即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1 m 。

2分 阀门开启时，以水槽液面为上游截面1-1'，压力表处为下游截面2-2'，管路中心线为基准水平面。

在两截面间列柏努利方程式
4分
Z 1 = H = 3.1 m ，Z 2 = 0，P 1 = 0，P 2 = 0.2×1.013×105 Pa ，u 1≈0，Σhf/g = 0.5 mH 2O 代入上式
32520.2 1.013103.10.510009.8129.81
u ⨯⨯=
++⨯⨯. 解得 u 2 = 3.24 m/s 2分
3
2
360022.94m V d u h
π
=⨯= 2分
10、 如图示常温水由高位槽以1.5m/s 流速流向低位槽，管路中装有孔板流量计和一个截
止阀, 已知管道为φ57⨯3.5mm 的钢管，直管与局部阻力的当量长度(不包括截止阀)总和为 60m,截止阀在某一开度时的局部阻力系数ζ为7.5。

设系统为稳定湍流,管路摩擦系数λ为0.026。

求：⑴管路中的质量流量及两槽液面的位差△Z ； ⑵阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数R 2 。

若将阀门关小，使流速减为原来的0.8倍，设系统仍为稳定湍流，λ近似不变。

问: ⑶截止阀的阻力系数ζ变为多少?
⑷阀门前的压强Pa 如何变化?为什么? 20分
(1) 220.05 1.51000 2.945
10.64
4
S Kg T
W d u S h
π
π
ρ=
=
⨯⨯⨯== 1-1.2-2截面列伯努利方程 Zg hf ∆=
∑
2
160 1.5
0.026
7.5 4.4380.052Zg m g ⎛⎫∆=+= ⎪⎝⎭
5分 (2)阀前后：22
31.57.57.510008.4381022
u P Pa ρ∆===⨯ ∵ ∆p = (ρi -ρ)gR 即 8.438⨯103
= (13.6-1) ⨯103
⨯9.81R 2
∴ R 2 = 0.06826 m=6mm 5分 (3) 1-1.2-2截面列伯努利方程
当u '= 0.8u = 0.8 ⨯1.5 = 1.2 m/s
2
2
l u
Zg hf d λζ⎛⎫∆==+ ⎪⎝⎭∑ 2
2 4.438l g d u λζ⨯+= ∴ 229.81 4.43860
0.02629.31.20.05
ζ⨯=
-= 5分
(4)因高位槽水位不变，流量减小，阀前管路阻力减小，必引起a 点压强p a 增大。

5分
11计算题 水塔供水系统如附图所示。

管路总长50m(不包括局部阻力当量长度)，水塔内水
位高9.8m ，管内径d =45mm ，现测得流量V 为12m 3
/h ，摩擦系数λ可按0.02 计，试计算所
有局部阻力当量管长Le 之值。

10分
1-1.2-2截面列伯努利方程
2
12
u Z g hf =+∑
4分
2
12
2.1
3600
0.0454
m
u S
π
=
= 2分 22e l l u hf d λ+=∑ 2
2122e l l u u Z g d λ+=+
22
50 2.1 2.19.819.80.020.04522e l +⨯=+ 2分
2
29.819.80.045
15045.852.10.02
e l m ⨯⨯⎛⎫=--= ⎪⎝⎭ 2分 12计算题
有一内径d ＝50mm 的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板内孔直径d 0=25mm ，U 形
压差计的指示液为汞 ，孔流系数C 0=0.62。

当需测的最大水流量为18m 3
/h ，问：U 形压差计最大读数Ｒmax 为多少？ 5分
()
0000
2i s gR V A u A C ρρρ
-==期中()
00
2i gR u C ρρρ
-= 3分
()229.81136001000180.0250.62
360041000
i R π
-=⨯
2
2
18429.8112.60.0250.623600R π⨯⎛⎫
=⨯⨯ ⎪⨯⨯⨯⎝⎭
1.092R =m 2分
13、计算题
密度为103kg/m 3、粘度为1cP 的水，以10m 3
/h 的流量在φ51×3mm 的水平光滑管内流过。

在管内某处p 1=1.5at(表压)，若局部阻力不计，问距该处100m 下游处p 2为多少Pa?
(Re =3000～1×105，λ= 0.3164/Re 0.25
) 10分
2
2
1010
1.75
3600
3600
0.0454
4
m
u s
d π
π
=
== 2分 3
0.045 1.751000
7875010e du R ρ
μ
-⨯⨯=
=
= 2分
0.25
0.3164
0.01918750
λ=
= 1分
列两面的柏方
2
1
2
2
2
f P P P l u h d λρρρ=+=+∑ 3分 224421100 1.751.59.807100.01910008.31020.0452
l u P P Pa d λρ=-=⨯⨯-=⨯(表) 2分 14、内截面为1000mm ×1200mm 的矩形烟囱的高度为30m 。

平均摩尔质量为30kg/kmol ，平均温度为400℃的烟道气自下而上流动。

烟囱下端维持49pa 的真空度。

在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值，大气温度为20℃，地面处的大气压强为101.33×103pa 。

流体流经烟囱时的摩擦系数可取为0.05，试求烟道气的流量为若干？ 20分 解:烟囱底端为上游截面1—1’、顶端内侧为下游截面2—2’，并以截面1—1’为基准水平
面。

在两截面间列柏式，即： 2
2
112222f u p u p gZ gZ h ρρ
++=+++∑ 式中 Z 1=0，Z 2=30m ，u 1≈u 2 4分
由于烟道气压强变化不大，烟道气的密度可按1.033×105pa 及400℃计算，即：
()
533
1.03310300.543/8.31410273400pM kg m RT ρ⨯⨯===⨯+ 2分 以'ρ表示大气的密度，p a ，1与p a ，2分别表示烟囱底端与顶端大气压强，即：
P 1= p a ，1—49Pa
因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强，故p 2= p a ，2 = p a ，1—'ρgZ 2 2分
标准状况下空气的密度为1.293kg/m 3，所以1.0133×105Pa 、20℃时的密度为
3273
' 1.293 1.2/27320
kg m ρ=⨯
=+ 2分
于是 p 2= p a ，1—1.2×9.81×30= p a ，1—353 Pa 将以上各值代入 柏式，解得
()(),1
,149353908130266/0.543
a a f
p p h
J kg ---=
-⨯=∑ 2分
2
2f e
l u h d λ=∑ 2分
其中 ()
1 1.2
4 1.0921 1.2e d m ⨯=⨯
=+ 2分
烟道气的流速为
19.7/u m s =
= 2分
烟道气的流量为 3600360019.7 1.210.54346210/s uA kg h ωρ==⨯⨯⨯⨯= 2分 15、已知输水量为15m3/h ，管径53mm ，总机械能损失为40J/kg ，泵的效率0.6，求泵的轴功率。

15分
取池内水面为截面1，作为基准面；输水管出口为截面2，则有
z 1=0, z 2=20m,p 1=0, p 2=500×103Pa u 1=0, 2分
22
15
1.89
3600
0.0534
m
u S
π
=
= 2分 22
11221222e f u P u P Z g W Z g h ρρ
+++=+++∑ 3分
代入数值，得We=738J/kg 2分质量流量: W S=(15/3600)(1000)=4.17kg/s 2分有效功率:Ne= 4.17×738=3080J/s=3.08kw 2分泵的轴功率:
2分
16某液体密度为800 kg/m3，粘度为73cP，在连接两常压容器间的光滑管中流动，管径300mm，总长为50m（包括全部局部阻力当量长度），两容器液面差为3.2m（如图示）。

求：(1)管内流量为多少？
(2)若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少？按该管折算的当量长度又是多少？层流：λ=64/Re；湍流λ=0.316/Re 0.2515分
解：（1）在1-1，2-2两截面间列柏努力方程，
u1=u2=0，p1=p2=0，We=0
2
1122
f
l u
gz h
d
λ
-
==
∑4分
由
0.25
0.316
Re
λ=，Re
duρ
μ
=代入上式
得u=3.513m/s 2分
验证Re=0.3×3.513×800/0.073=11550﹥4000
假设正确，V=A·u=893.95m3/h 2分（2）流量减半，流速减半，即u=1.7565m/s
Re=5775符合伯拉修斯式
列1-1，2-2间柏努力方程
2
10.25
0.316
Re2
l u
gz
d
ξ
⎛⎫
=⋅+⋅
⎪
⎝⎭
则14.3
ξ=3分
kW
P
P
e
13
.5
6.0
08
.3=
=
=η
2
220.250.250.31622Re 2Re 118.20.316
e e e l l u u
u d d d l m
ξλξ
=⋅⋅=⋅⋅
∴=⋅=Q 4分 17.右图，有一直径为Φ38×2.5mm ，长为30m 的水平直管段AB ，在其中装有孔径为16.4mm 的标准孔板流量计来测量流量，流量系数C o 为0.63，流体流经孔板的永久压降(局部损失)为6×104Pa ，AB 段摩擦系数λ取为0.022，试计算：(1)流体流经AB 段的压力差；(2)若泵的轴功率为800W ，效率为62%，求AB 管段消耗的功率为泵的有效功率的百分率，已知：操
作条件下液体密度为870kg/m 3，U 管指示液为汞，其密度为13600kg/m 3。

15分
()
()
()
002
3332
220.69.81136008700.6316.4104
8701.7510/2.05/0.0334
se f f
Rg V C A m s V u m s
ρρρ
π
π
---=⨯⨯⨯-=⨯
⨯⨯=⨯=
=⨯
3分
（1）由A 、B 两点列柏努力方程
22
2
2
34
422,,0
30 2.05
0.022108706102332
9.6610A A B B A e B f
A B A B e A B f a P u P u Z h Z h g g g g Z Z u u h l u P P P d P ρρρλ
-+++=+++===-=+∆⨯⨯⨯⨯+⨯=⨯Q
5分
（2）80062%496e N N W η==⨯=轴 AB 段消耗的功率：341.75109.6610169.05s e f p
N m W V u
W ρ
-∆'===⨯⨯⨯= 4分
则
169.05100%34.1%496
e N N '=⨯= 3分 18．一敞口高位水槽A 中水流经一喉径为14mm 的文丘里管，将浓碱液槽B 中的碱液（密谋为1400 kg/3m ）抽吸入管内混合成稀碱液送入C 槽，各部分标高如附图所示；输水管规格为φ57×3mm ，自A 至文丘里喉部M 处管路总长（包括所有局部阻力损失的当量长度在内）为20m ，摩擦系数可取0.025。

（1） 当水流量为8m 3/h 时，试计算文丘里喉部M 处的真空度为多少mmHg ； （2） 判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内（说明判断依据）。

如果能被吸入，吸入量的
15分
主管道s m A Vs u /09.1]051.0)4//[()3600/8(/2
=⨯==π (1)文丘里喉部M 处s m A Vs u /4.14]014.0)4//[()3600/8(/2
22=⨯==π 3分 在高位水槽上面与M 处界面间的列柏努利方程得：
真空度）
(23216.3)2/09.1()051.0/20(025.02/4.148)2/)(/1()2/()(/22222
2212mmHg O mH g g g u d g u Z Z g p =-=⨯--=---=λρ 5分
(2) h 碱ρ碱＝ρ水h 水 h 水＝1.5×1400/1000＝2.1m O H 2(<3.6m O H 2)
故浓碱液能被吸入管内。

3分
在B 槽液面与M 处水平截面间的列柏努利方程得：
吸 f 22h )/()2/()/(++'+'=g P g u h g Pa ρρ
吸 f 22h )2/()/()P Pa (+'+'=-g u h g ρ
可见吸入量的大小不仅与M 处的真空度、B 槽液面与M 处的位差有关，而且与吸入管的管路情况（管径、管长、粗糙度等）有关。

4分
第二章流体输送机械
一、名词解释（每题2分）
1. 泵流量
泵单位时间输送液体体积量
2. 压头
流体输送设备为单位重量流体所提供的能量
3. 效率
有效功率与轴功率的比值
4. 轴功率
电机为泵轴所提供的功率
5. 理论压头
具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量
6. 气缚现象
因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象
7. 离心泵特性曲线
在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线
8. 最佳工作点
效率最高时所对应的工作点
9. 气蚀现象
泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体
10. 安装高度
泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离
11. 允许吸上真空度
泵吸入口允许的最低真空度
12. 气蚀余量
泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值
13. 泵的工作点
管路特性曲线与泵的特性曲线的交点
14. 风压
风机为单位体积的流体所提供的能量
15. 风量
风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计
二、单选择题（每题2分）
(1) 用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（）
Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少
Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大
Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变
Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A
(2) 以下不是离心式通风机的性能参数( )
Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B
(3) 往复泵适用于( )
Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合
Ｂ介质腐蚀性特别强的场合
Ｃ流量较小，扬程较高的场合
Ｄ投资较小的场合 C
(4)离心通风机的全风压等于( )
Ａ静风压加通风机出口的动压
Ｂ离心通风机出口与进口间的压差
Ｃ离心通风机出口的压力
Ｄ动风压加静风压 D
(5) 以下型号的泵不是水泵( )
ＡＢ型ＢＤ型
ＣＦ型Ｄｓｈ型 C
(6)离心泵的调节阀( )
Ａ只能安在进口管路上
Ｂ只能安在出口管路上
Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可
Ｄ只能安在旁路上 B
(7) 离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( )
Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能。