流体力学与传热200612A(附参考标准答案)

,考试作弊将带来严重后果!

华南理工大学期末考试

《 流体力学与传热 》试卷

1. 考前请将密封线内填写清楚;

２. 所有答案请直接答在试卷上（或答题纸上)； 3.考试形式:闭卷；

、 流体在圆形管道中作完全湍流流动，如果只将流速增加一倍,阻力损失为原来的 4

倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/２ 倍。

、离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 N －Q 和 η－Ｑ 曲线

、气体的粘度随温度升高而 增加 ,水的粘度随温度升高而 降低 。

４、测量流体体积流量的流量计有 转子流量计 、 孔板流量计 和 涡轮流量计。 、(１)离心泵最常用的调节方法是 Ｂ

（A ） 改变吸入管路中阀门开度 （B ） 改变压出管路中阀门的开度

（C ） 安置回流支路，改变循环时的大小 （D ） 车削离心泵的叶轮

）漩涡泵常用的调节方法是 B

（A ） 改变吸入管路中阀门开度

（B ） 安置回流支流，改变循环量的大小 （C ） 改变压出管路中阀门的开度 （D ） 改变电源的电压。

6、沉降操作是指在某种 力场 中利用分散相和连续相之间的 密度 ,使之发生相对运动而实现分离的操作过程。

、最常见的间歇式过滤机有 板框过滤机和叶滤机 连续式过滤机有 真空转筒过滤机 。

、在一卧式加热器中，利用水蒸汽冷凝来加热某种液体,应让加热蒸汽在 壳程流动,加热器顶部设 排放不凝气，防止壳程α值大辐度下降。

、(1)为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是 Ａ

(A ）表面光滑,颜色较浅; （B)表面粗糙,颜色较深 （C ）表面粗糙,颜色较浅

(2）某一套管换热器用管间饱和蒸汽加热管内空气,设饱和蒸汽温度为C ︒100，空气进口温度为C ︒,出口温度为C ︒80，问此套管换热器内管壁温应是＿Ｃ__。

（A)接近空气平均温度 (B ）接近饱和蒸汽和空气的平均温度 （C ）接近饱和蒸汽温度

、举出三种间壁式换热器 套管 、 夹套换热器 、 蛇管换热器 。

二、问答题:（每题5分,共10分） 1．离心泵发生“汽蚀”的主要原因是什么?

离心泵工作时，在叶轮中心区域产生真空形成低压而将液体吸上。如果形成的低压很低，则离心泵的吸上能力越强，表现为吸上高度越高。但是，真空区压强太低,以致于低于体的饱和蒸汽压,则被吸上的液体在真空区发生大量汽化产生气泡。含气泡的液体挤入高压区后急剧凝结或破裂。因气泡的消失产生局部真空,周围的液体就以极高的速度流向气泡中心,瞬间产生了极大的局部冲击力,造成对叶轮和泵壳的冲击,使材料手到破坏。把泵内气泡的形成和破裂而使叶轮材料受到破坏的过程，称为气蚀现象。

汽蚀是由于液体在一定的温度下达到了它的汽化压力,可见和输送介质，工况有密切的关系

造成汽蚀的主要原因有：

1.进口管路阻力过大或者管路过细;

2.输送介质温度过高；

３．流量过大，也就是说出口阀门开的太大； ４．安装高度过高,影响泵的吸液量;

5．选型问题,包括泵的选型，泵材质的选型等.

解决办法:1.清理进口管路的异物使进口畅通,或者增加管径的大小； ２.降低输送介质的温度； ３.减小流量； 4．降低安装高度;

2、保温瓶在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施?

保温瓶瓶胆设计成玻璃夹层结构.夹层因空气被抽出接近真空，可防止对流散热损失.其次,瓶胆夹层内两表面均镀有银，铝等低黑度涂层,增加了辐射传热热阻大幅度降低了辐射。

三、(１5分)一敞口高位水槽A 中水流经一喉径为15m ｍ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m ｍH ｇ;

（2） 判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内（定

量计算说明判断依据)。 （3） 如果不能被吸入，可采取那些措施？(举两种

方法） 解1:主管道

s

m 2A Vs u /109.0)051

.0)4

(36008

(

/=⨯⨯==π

（１)文丘里喉部M 处s m A Vs u /58.12]015.0)4//[()3600/8(/2

22=⨯==π

在高位水槽上面与M 处界面间的列柏努利方程得:

真空度）

(12266.1)

2/09.1()051.0/20(025.0258.127)2/)(/1()2/()(/222222212mmHg O mH g g g u d g u Z Z g p =-=⨯--=---=λρ

（2) h 碱ρ碱=ρ水h 水 h 水=1．５×1400／1０00=2.1m O H 2(>1.66m O H 2）（真空度) 故浓碱液不能被吸入管内。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，应增加M 点的真空度，可减少Ｂ与M 的位差,增加水的流量，减少A 与M 的位差。

四、 (20分) 用泵将20℃水从敞口贮槽送至表压为2×10５

Pa 的密闭容器，两槽液面均恒定不变,各部分相对位置如图所示。输送管路尺寸为φ108×4mm 的无缝钢管,吸入管长为２0m ，排出管长为100m(各段管长均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门为3/4开度时,真空表读数为300０0Pa ，两测压口的垂直距离为0.５m,忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可取为０．02。试求:

(1)阀门3／４开度时管路的流量(m ３

／h); (2)压强表读数(Ｐａ)； (3)泵的压头（ｍ)；

(４)若离心泵运行一年后发现有气缚现象,试分析其原因。

解：（１）阀门3／４开度时管路的流量(ｍ３

/ｈ）;

在贮槽液面0-0´与真空表所在截面1-１´间列柏努利方程。以０-0´截面为基准水平面，有：

∑-+++=++

10,1211020022f h g

p g u z g p g u z ρρ 其中，

2121211

0,204.081

.921.020

02.02u u g u d l l h

f =⨯⨯⨯=⋅+⋅=∑∑-λ,

z 0＝0, ｕ0=０, p ０＝0(表压), z 1=2m ， p 1=-300０0P ａ（表压) 代入上式，得： u 1＝4.1ｍ／s, Q ＝

h m u d /1161.41.04

4

322=⨯=

π

π

(2）压强表读数（Pa ）；

在压力表所在截面２-2´与容器液面３-3´间列柏努利方程。仍以０-0´截面为基准水平面，有：

∑-+++=++

32,32332

2

2222f h g

p g u z g p g u z ρρ