流体流动、流体输送机械计算题
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静止流体既受切向力
重力属于质量力,其不仅作用于流体表面,也作用
力,其力的方向既
可能是切向亦可
条件不足,无法判距液面深度不同,同一
水平面静止连续的同一液体内各点的静压液体种类不同,同一液柱高度表示的压力或压力面上方压力不同,同一液柱高度表示的压力或压力
(b)图对应的压力差最。
轴功率随流量增加而
工作原理同离心泵,亦是依靠惯性离心力作用对叶片数量较多且轴功率随流量增加而
减小工作原理同离心泵,亦是依靠惯性离心力作用对液体做功叶片数量较多且为后弯叶片。
化工原理考研 流体流动、流体输送机械计算题及解题思路
化工原理考研流体流动、流体输送机械计算题及解题思路第一章流体、泵1.已知输水管内径均为100mm，管内为常温水，流量为30m3/h，U形管中指示液密度为1260kg/m3，R1=872mm，R2=243mm。
求90°弯头的阻力系数ζ和当量长度。
2.槽内水位恒定。
槽的底部与内径为100mm的水平管连接，当A阀关闭时，测得R=600mm，h=1500mm，U形压差计为等直径玻璃管，试求：(1) 当A阀部分开启时，测得R=400mm，此时水管中的流量为多少(m3/h)？已知λ=0.02，管子入口处ζ=0.5。
(2) 当A阀全开时，A阀的当量长度l e=15d，λ=0.02，则水管中流量为多少(m3/h)？B点压强应为多少Pa(表)？读数R为多少？3.用离心泵将密闭贮槽A中的常温水送往密闭高位槽B中，两槽液面维持恒定。
输送管路为Φ108mm×4mm的钢管，全部能量损失为40×u2/2(J/kg)。
A槽上方的压力表读数为0.013MPa，B槽处U形压差计读数为30mm。
垂直管段上C、D两点间连接一空气倒U形压差计，其示数为170mm。
取摩擦系数为0.025，空气的密度为1.2 kg/m3，试求：(1) 泵的输送量；(2) 单位重量的水经泵后获得的能量；(3) 若不用泵而是利用A，B槽的压力差输送水，为完成相同的输水量，A槽中压力表读数应为多少？4.输水管路系统，AO管长l AO=100m、管内径为75mm，两支管管长分别为l OB=l OC=75m，管内径均为50mm，支管OC上阀门全开时的局部阻力系数ζ=15。
所有管路均取摩擦系数λ=0.03。
支管OB中流量为18m3/h，方向如图所示。
除阀门外其他局部阻力的当量长度均已包括在上述管长中。
试求：(1) 支管OC的流量(m3/h)；(2) A槽上方压强表的读数p A(kPa)。
5.用Φ89mm×4.5mm，长80m的水平钢管输送柴油，测得该管段的压降为5000Pa，已知柴油密度为800kg/m3，黏度为25mPa·s，试求：(1) 柴油在管内的流速(m/s)；(2) 该管段所消耗的功率(W)。
《流体力学与流体机械》计算题及答案
Q v1A1 v2 A2
Q
v2 A2
4
0.12
3
0.0234 m3
/
s
v1
4Q
d12
4 0.0234
0.152
1.3
3
6 m
/
s
编辑ppt
• 习题3-15 判断流动 ux = xy；uy = -xy 是否满足不可压缩流动的连续性条件 。 • 解： 因为 ux = xy；uy = -xy 与时间无关，所以流动定常，根据定常不可压微分形式连续方程，
•
图示为一轴流风机，已测得进口相对压力p1= -103 Pa，出口相对压力p2 = 150 Pa。设截面
1-2间压力损失 100Pa，求风机的全压P ( P为风机输送给单位体积气体的能量 ) 。
• 解：
p1
1
2
v12
z2
z1 ga
p
p2
2
2
v22
ghw
1000 0 p 150100
P 1250 Pa
第一章 流体及其物理性质
•
• 例1－2 相距为h=10 mm的两固定平板间充满动力粘度μ=1.49 Pa·s的甘油， 若两板间甘油的速度分布为u=4000y(h-y)
•
(1) 若上板的面积A=0.2 m2，求使上板固定不动所需的水平作用力F；
•
(2) 求y=h/3和2h/3处的内摩擦应力，
并说明正负号的意义。
有一圆桶，半径R=1m，高H=3.5m，桶内盛有高度h=2.5m的水。圆桶绕中心
轴匀速旋转。问水恰好开始溢出时，转速ω为多少？而此时距中心线r=0.4m处桶底 面上A点的压力是多少?
• 解：(1) 求旋转速度ω
化工原理王志魁第五版习题解答：第二章 流体输送机械
第二章流体输送机械离心泵特性【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。
试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3;(2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？解(1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱，有效功率.e V P q gH W ρ==⨯⨯⨯=181000981209813600(2)转速/min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱转速 /min 21250n r =流量./322111250181551450V V n q q m h n ==⨯=扬程.2222121125020149m H O 1450n H H n ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭柱管路特性曲线、工作点、等效率方程【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa ，两槽液位相差4m 且维持恒定。
已知输送管路为φ45mm×2.5mm ，在泵出口阀门全开的情况下，整个输送系统的总长为20m （包括所有局部阻力的当量长度），设流动进入阻力平方区，摩擦系数为0.02。
在输送范围内该离心泵的特性方程为5228610V H q =-⨯（V q 的单位为m 3/s ，H 的单位为m ）。
水的密度可取为1000kg/m 3。
试求：（1）离心泵的工作点；（2）若在阀门开度及管路其他条件不变的情况下，而改为输送密度为1200kg/m 3的碱液，则离心泵的工作点有何变化？解（1）管路特性方程20V H H kq =+其中30398.1104109.81=14Δp H Δz g ρ⨯=+=+⨯5252588200.02 3.23103.149.810.04e l Σl k g d λπ+==⨯⨯=⨯⨯故管路特性方程5214 3.2310V H q =+⨯离心泵特性方程5228610V H q =-⨯两式联立52522861014 3.2310V V q q -⨯=+⨯得工作点下的流量与压头333.8910/V q m s -=⨯，18.92H m=（2）当改送密度为1200kg/m 3的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程3'0'98.110412.312009.81Δp H Δz gρ⨯=+=+=⨯流动进入阻力平方区，且阀门开度不变，则k 不变。
流体力学与流体机械大题
6.用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为 9.807×104N/m2,水槽液面恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口 端的垂直距离为 20m,在某送液量下,泵对水作的功为 317.7 J/kg，管内摩擦系数为 0.018，吸入和压出管路总长为 110m(包括管 件及入口的当量长度,但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为 φ108×4mm,水的密度为 1000kg/m3。求输水量为多少 m3/h。
代入(1)可得：15u12=2(p1-p2)/ρ=8012
u1=23.11m./s Vs=(π/4)D2u1=0.1814m3/s
或 V=653m3/h
8.用离心泵经φ57×3.5mm 的钢管, 将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为 800kg/m3,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/cm2 (表 压) ,有机溶液输送量为 6 m3/h,试确定泵提供的压头。
【解】∵u1≈0≈u2 p1=p2 于是 gZ1=gZ2+Σhf g(Z1-Z2)=Σhf =20.6u2/2 u=[2g(Z2-Z2)/20.6]0.5 =(2×9.81×6/20.6) 0.5 =2.39m/s Z1′=Z2+20.6u′2/2g =5+20.6(1.3×2.39) 2/(2×9.81) =15.14m 增高为：Z1′-Z1=15.14-11=4.14m
01第一章流体流动输送习题
pB p2 H2O g h2 R2 Hg gR2 p3 H2O g R1 h2 h1 H2O g h2 R2 Hg gR2
则
pAB pA pB Hg gR1 H2O gh1 H2O g R1 h2 h1 H2O g h2 R2 Hg gR2 Hg g R1 R2 H2O g h1 R1 h2 h1 h2 R2
习题1-14 附图
耗的轴功率，泵的效率取为65%。
解：在敞口贮槽液面与管道设备入口处截面间列柏努利方程，以贮槽液面所在水平面为基准
水平面
gz1 u12 2 p1 we gz2 u22 2 p2 wf
其中：z1＝0 m，z2＝10 m，u1≈u2≈0，p1＝0(表压)，p2＝×106 Pa(表压)，
管路所需功率为： Ne gheVs 9.8115.1 98515 3600 608 W
阀门全开时管路所需压头为： he 7 1.93u1.75 14.2 m 管路所需功率为： Ne gheVs 9.8114.2 98515 3600 572 W
1-14 用离心泵将敞口贮槽中的大豆油（密度为940
Q/(m3/s)Biblioteka 0H/m26
23
21
12
现因生产需要，要求流量增加为 0.0055m3/s，其他条件不变，试通过计算，提出几种不
同的解决方案，并对其进行比较。（工厂有同型号备用泵）
解：取贮水池液面为 1-1 截面，高位槽液面为 2-2 截面，在两截面间列柏努利方程。以 1-1
截面所在水平面为基准面
z1 u12 2g p1 g he z2 u22 2g p2 g hf
9
2
u2 9.81
流体流动、流体输送机械计算题
流体流动、流体输送机械习题课例题1、用离心泵将池中水送到高位槽，已知管路总长 100m（包括当量长），其中压力表后为80m,管路摩 擦系数，管内径0.05m,当流量为10m'/h 时泵效率 为80%,求：（1）泵的轴功率；（2）压力表读数。
（取 =1000kg/m 3）解：（1）如图取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程:•••勺=0; % = 2 +18 = 20/?/; ]\ =卩2；珥=“2=0（2）以3-3截面为基准，在3-3、2-2截面间列柏努利方程: gz 3 +—+^- = gz 2 +—+^+ZW f3_2 P 2 p 2••• Zj = 0; z 2 = 18m; p 2 = 0; u 2 = 0; u 3 =u = 1.415m/ s p /有效功率 £• 一爲旳•一纽0攸一 10 X 1000X 246.26-684[J/5] 3600IV =gz.2 + X W f =9.81x20 + 50.06 = 246.26( J/kg]轴功率 = 855"] 10/3600 =1・415[加/$] 100 ------ x 0.051.415? 2 =50・06[丿/如 “ 77 80% 一 0.785 x 0.052=0.025 x 9 OQQ=0.025 x ——x 0.05 p ir 1 415 —=^3+ 1^3 ,-^- = 9.81x18 + 40.04-—^ = 215.6[J/^] P 2 22、欲用离心泵将209水以30m 3/h 的流量由水池打 到敞口髙位槽，两液面均保持不变，液面髙差为18m, 泵的吸入口在水池上方2m 处，泵的吸入管路全部阻 力为lm 水柱，压出管路全部阻力为3m 水柱，泵效 率 60%。
求：(1)泵的轴功率；(2)若允许吸上真空高度为5m,用上述安装高 度是否合适(=1000kg/m 3;动压头可略) 解：(1)如图，取1TL 2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程:已知：Z { =0,Z 2 =18”Pi = p 2.u } =u 2 =0H e = z 2 + 工如-2 =18 + 1 + 3 = 22(/n)泵的轴功率：30 x 22x1000 x 9.813600 x 60%- (2)比=/-仕-为比=5-0-1=4(加)2g比＞2林•・安装高度合适。
化工原理复习 选择及计算题 答案
第一章 流体流动与输送机械一、 填空或选择1．牛顿粘性定律的表达式为 du dyτμ=，该式应用条件为 牛顿型 流体作_层流 流动。
在SI 制中，粘度的单位是 流体的物性 ，在cgs 制中，粘度的单位是 泊 。
2．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_360mmHg 。
（当地大气压为101.33 kPa ）3．流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布侧形是_抛物线 型曲线。
其管中心最大流速为平均流速的_2 倍，摩擦系数λ与Re 关系为64Reλ=。
层流区又称为阻力的 一次方 。
4．流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数λ与_Re_和_ε/d 有关；若其作完全湍流，则λ仅与_ε/d 有关。
完全湍流又称为阻力的 平方区 。
5．流体作湍流流动时，邻近管壁处存在一_层流底层_，雷诺数愈大，湍流程度愈剧烈，则该层厚度_越薄 ；流动阻力 越大 。
6．因次分析的依据是_因次一致性原则 。
7．从液面恒定的高位槽向常压容器加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则管内水流量将_减小 ，管路的局部阻力将_增大 ，直管阻力将_减小 ，管路总阻力将_恒定 。
（设动能项可忽略。
）8．根据流体力学原理设计的流量（流速）计中，用于测定大直径气体管路截面上速度分布的是 测速管（皮托管） ；恒压差流流量计有 转子流量计 ；恒截面差压流量计有 孔板流量计和文丘里流量计 ；能量损失最大的是 孔板流量计 ；对流量变化反映最灵敏的是孔板流量计。
A ．孔板流量计B ．文丘里流量计C ．皮托管D ．转子流量计9．当量直径的定义式为4⨯流通截面积润湿周边，水力半径为_1/4_倍当量直径。
10．直管阻力的计算式22f l u p d ρλ∆=； 局部阻力的计算式有22f u p ρξ∆= 和22e f l u p d ρλ∆=。
11．水流经图示的管路系统从细管喷出。
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流体流动、流体输送机械习题课例题
1、用离心泵将池中水送到高位槽，已知管路总长
100m （包括当量长），其中压力表后为80m ，管路摩擦系数0.025，管内径0.05m ，当流量为10m 3
/h 时泵
效率为80%，求：（1）泵的轴功率；（2）压力表读
数。
（取ρ=1000kg/m 3） 解：（1）如图取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程：
22
1
122
1222
e f p u p u gz W gz W ρρ+++=+++∑
1212120;21820;;0z z m p p u u ==+====
2e f W gz W =+∑
2
2e f l l u W d λ+∑=
]/[415.105
.0785.03600
/104
2
2
s m d q u v
=⨯=
=
π
22
100 1.4150.02550.06[/]20.052
e f l l u W J kg d λ+∑==⨯⨯=
29.812050.06246.26[/]e f W gz W J kg =+∑=⨯+= 有效功率 10
1000246.26684[/]3600
e m e v e P q W q W J s ρ===⨯⨯= 轴功率 684
855[/]80%
e
a P P J s η
=
=
= （2）以3-3截面为基准，在3-3、2-2截面间列柏努利方程：
223
322
323222
f p u p u gz gz W ρρ-++=+++∑
322230;18;0;0; 1.415/z z m p u u u m s ====== 2
3
3
3322
f P u gz W ρ-=+∑-
2232
80 1.4150.02540.04[/]20.052
e f l l u W J kg d λ-+∑==⨯⨯=
2
2
3
3332 1.4159.811840.04215.6[/]22
f P u gz W J k
g ρ-=+∑-=⨯+-=
2、欲用离心泵将20℃水以30m 3/h 的流量由水池打到敞口高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m ，泵的吸入口在水池上方2m 处，泵的吸入管路全部阻
力为1m 水柱，压出管路全部阻力为3m 水柱，泵效
率60%。
求：（1）泵的轴功率；
（2）若允许吸上真空高度为5m ，用上述安装高度是否合适？（ρ=1000kg/m 3
；动压头可略） 解：（1）如图，取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程：
212
2
22211122-∑+++=+++f e h g
u g p z H g u g p z ρρ
已知：1212120,18,,0z z m p p u u =====
)(223118212m h z H f e =++=∑+=- 泵的轴功率：
kw g
H q P P e v e
a 35.2997%
60360081
.910002230≈=⨯⨯⨯⨯=
=
=
η
ρη
（2）)(410522
1m H g
u H H f s g =--=∑--=
∴>,2m H g 安装高度合适。
3、如图所示，已知管内径d=50mm ，在正常输水中管总长（包括当量长）为60m ，摩擦系数为
0.023，泵的性能曲线方程是8
.088.019v q H -=。
问：（1）流量为10m 3/h 时输送每立方米的水需外加功为多少？此泵是否可以胜任？
（2）当调节阀门使流量减到8m 3/h 时，泵的轴功将如何变化？（不考虑泵效率改变） 解：（1）如图，取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程式：
212
2
22211
12
2-∑+++=+++f e h u p gz W u p gz ρρ
010*******=====u u p p m z z ；；；
212e f W gz h -=+∑
]/[415.105
.0785.03600
/104
2
2
s m d q u v
=⨯=
=
π
]/[6.272
415.105.060023.02222
1kg J u d l l h e f =⨯⨯=+=∑-λ
]/[7.1256.271081.9212kg J h gz W f e =+⨯=∑+=-
即每千克质量水需要125.7J 功，每m 3水需要125.7×103J ，或125.7kJ 。
此时需要压头为：][8.12]/[8.1281
.97
.125m N J g W H e ====
需 泵在此时可提供的压头为：][4.131088.0198.0m H =⨯-=
需H H > 故泵可以胜任。
（2）v a gq P H ρη
= 当38/v
q m h =时：0.8190.88814.4[]H m '=-⨯=
/14.48
0.86/13.410
a v v v v a P H q g H q P Hq g Hq ρηρη''''⨯====⨯改原 即变化后轴功率是原来的0.86倍。
或
14.4813.410
14%13.410
a a v v v a P P H q Hq P Hq -''-⨯-⨯===-⨯改原原 即变化后轴功率降低了14％。
4、从水池用离心泵向高位槽送水，要求水的流量为18m 3/h ，已知进出泵的输水管为φ60×3.5mm 的钢管，高位槽水面距水池面高20m ，全管线总阻力损失为25倍动压头。
今有一台离心泵，其性能为62.0,8.30,/203===ηm H h m q v （最高效率点0.65），问此泵能否用？
解：如图，选截面1-1、2-2，以1-1截面为基准列柏努利方程式：
212
2
22211122-∑+++=+++f e h g
u g p z H g u g p z ρρ
020*******=====u u p p m z z ；；；
212e f H z h -=+∑
管内流速： ]/[27.2)1000
5.3260(414.33600/1842
2s m d q u v =⨯-⨯==π
g
u h z H f e 225202
2
12+=∑+=-
81.9227.225202
⨯+=
][6.26m =
e H m H >=8.30 可用∴
5、如图所示，从水池用离心泵向高位槽送水，要求送水量为45m 3/h ，总管路长（包括当量长度）150m ，高位槽内压强19.62kPa （表压），管路均为φ108×4mm 的光滑管，高位槽水面距水池面高20m 。
水的密度为1000kg/m 3，粘度为1mP a ·s 。
求：泵的压头和轴功率（泵效率为65％）。
1解：根据送水量，可计算出管内流体流速
2245/3600
1.59[/]3.14(0.1)44
v
q u m s d ===⨯
通过雷诺数判定管内流动类型，从而确定摩擦系数的计算方法
0.1 1.591000Re 159********.001
du ρ
μ⨯⨯===> 为湍流
对于光滑管，湍流时： 0.250.25
0.31640.3164
0.0158159000
e R λ=
== 选截面1-1、2-2，以1-1截面为基准列机械能衡算式：
212
2
22211122-∑+++=+++f e h g
u g p z H g u g p z ρρ
1211220200()019.62()z z m p u u p kPa ======；；表压；；表压
2212
150 1.590.0158 3.120.129.81
f l u h m d
g λ-∑∑==⨯⨯=⨯
带入上式可得泵的压头为：
3
221219.621020 3.125.110009.81
e f p H z h m g ρ-⨯=++∑=++=⨯
泵的轴功率：
4525.110009.81
4735360065%
e
v e a P q H g
P w ρη
η
⨯⨯⨯=
=
==⨯。