东南大学 《化工原理》-流体力学大题

1、（20 分）水以 15m3/h的流量流过倾斜收缩管，如图示，管内径由 100mm缩

到50mm。A、B两点的垂直距离为0.1m。在两点间连接一U形压差计，指示剂的密为1590 kg/m3。若收缩管A-B的阻力系数为 0.3，试求：

（1）U 形管中两侧的指示剂液面哪侧高，相差多少mm？

（2）若保持流量及其他条件不变，而将管路改为水平放置，则压差计的读数有何变化?

附图

二.（16 分）有一输水管系统如下图所示，出水口处管子直径为Φ55x2.5mm，设管路的压头损失为 16u2/2（u指出水管的水流速，未包括出口损失）。求水的流量为多少m3/h？由于工程上的需要，要求水流量增加 20%，此时，应将水箱的水面升高多少m？假设管路损失仍可以用 16u2/2（u指出水管的水流速，未包括出口损失）表示。

. 四、（25 分）如附图所示，从水池用离心泵向一高位槽送水，高位槽的压力为0.2kgf/m2，一定阀门开度时送水量为每小时45m3，管路总长（包括所有局部阻力的当量长度）为150m，吸入管和排出管路均Ф108×4mm的光滑管，当Re=3000~107时，管路的摩擦系数λ=0.3164/Re0.25。

试求：（1）该泵的扬程和轴功率。

已知泵的效率为65%，水的密度为1000kg/ m3，水的粘度为1×10-3Pa.s。

（2）当水池水位下降(设泵仍能正常工作)，是否影响泵的输送能力？此时管路

中的阻力损失如何变化？怎样调节到原来的输送流量？(分析并画图说明)

二、（20分）在附图所示的管路系统中，有一直径为ϕ38⨯2.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，孔流系数Co为0.63，流体流经孔板的永久压降为6⨯104Pa，AB段摩擦系数λ取为0.022，试计算：

（1）流体流经AB段的压强差；

（2）若泵的轴功率为800W，效率为62％，求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。已知：操作条件下流体的密度为870kg/m3，U形管中的指示液为汞，其密度为13600 kg/ m3。

(3)若输送流量提高到原流量的1.8倍，用计算结果说明该泵是否仍能满足要

求？（设摩擦阻力系数λ不变）。

5、（20分）、图示离心泵管路系统，将水从低位槽送往高位槽，吸入管（泵前）直径d1=80mm，长l1=6m，摩擦系数λ1=0.02。排出管（泵后）直径d2=60mm，长l2=13m，摩擦系数λ2=0.03，在排出管C处装有阀门，其局部阻力系数ζ＝6.4，吸入管路和排出管路各有一个90º弯头，ζ=0.75。管路两端水面高度差H＝10m，泵进口高于水面2m，管内水流量为12L/s。试求：

（1）每kg流体需从泵获得多少机械能（泵的有效功W=?J/kg）？

(2) 泵进、出口断面的压强P A和P B各为多少(N/m2)？

(3) 如果是高位槽中的水沿同样管路向下（低位槽）流出，管内流量不变，问是否需要安装离心泵？

二、（20分）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（密度为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，

吸入量的大小与哪些因素有关？

A

C

B

8m

1.5

m 1m

M

三、（17分）用管子从高度为H的高位槽放水，为增大放水量，拟提出如下两种方案：

1）并联一根结构和直径相同的管子；2）将原管子换成一根直径为原管径两倍

的管子。试定量比较两种方案水量增大的结果（设忽略摩擦系数的变化）。

二、有一输水系统如图所示，管子规格为φ48×4，

已知管路阻力（直管和局部阻力）损失为，试求：

（1）该体系的流量；

（2）若欲使流量增大20％，水箱的高度应增加多少米？（设摩擦阻力系数不变）

三、已知泵的特性方程为（其中V---体积流量，m3/min），单泵的流量为1 m3/min，两敞口容器的液面高度差为10m，试问当流量为1.5 m3/min时，采用两泵串联还是并联操作，才能满足输送要求？设阻力系数为常数。

1.（15分）图1示，两水池的水位差H=24m，l

1=l

2

=l

3

=l

4

=100m，d

1

=d

2

=d

4

=100mm，

d 3=200mm，沿程阻力系数λ

1

＝λ

2

＝λ

4

＝0.025，λ

3

＝0.02，除阀门外，其他局

部阻力忽略。

（1）当开启阀门时，阀门阻力系数ξ＝30，求流量；（2）当阀门关闭时，λ保持不变，求流量。

二、（15分）用离心泵将某溶液由反应槽送往一密闭高位槽，如图示。两槽液面的高度可认为不变，高度差10m，管路总当量长度为200m（包括所有直管和局部阻力的当量长度），管路均为φ89×4.5mm钢管，已知孔板流量计系数为0.61，孔截面积与管道截面积比为0.2，U型压差计读数为R＝600mm，指示液为水银，管路摩擦系数λ取为0.025，反应槽上真空表的读数为200mmHg，高位槽上压强计读数为0.5kg f/cm2(表压)，泵的效率65％，试求泵的轴功率？（溶液密度近似取为1000kg/m3，水银密度为13600kg/m3。）