13、转子流量计的主要特点是____B__________。
A.恒截面、恒压差B.变截面、恒压差
C.恒流速、变压差D.变流速、变压差
14、流体在圆管内流动时,管中心处流速最大,若为层流流动,平均流速与管中心的最大流的关系为_______A_______。
A.u=0.5umaxB.u=0.8umaxC.u=0.3umax。
15、当流体从管道流入容器时,其局部阻力系数为____B________。
A.0.5B.1C.0.4D.0.6
16、U型管压差计接在以速度u流动的水管上,水可视为理想流体,指示液为水银,则以下指示液高度画法正确的是:
B
选择题16图
17、用一孔板流量计测量水的体积流量,已知当压差计度数R=50mm时,体积流量Vs=100m3/h,则当读数R=100mm时,水的体积流量Vs=am3/h;
(a)141(b)200(c)400(d)70.5
18、两根管长均为L,内径d1=2d2,水以流量VS在两管内层流流过,水的密度ℓ、黏度μ不变,则水流过两管的能量损失关系为Σhf2=dΣhf1:
(a)1/2(b)2(c)8(d)16
19、用一孔板流量计测量水的体积流量,已知当压差计度数R=50mm时,体积流量Vs=1m3/h,则当读数R=100mm时,水的体积流量Vs=bm3/h:
(a)2(b)1.414(c)4(d)0.707
20、据π定理,用因次分析法分析颗粒沉降阻力知影响颗粒直径、速度、流体粘度、密度对其有影响,则该过程的无因次数群的个数为c个:
(a)1(b)3(c)2(d)5
21、计算下列四种“数”时,其数值大小与单位制度选择有关的是___D____。
A、普兰德准数; B、传热单元数NTU; C、雷诺准数; D、过滤常数K
22、有一并联管路如图22所示,两段管路的流量、流速、管经、管长及流动阻力损失分别为V1、u1、d1、L1、Σhf1及V2、u2、d2、L2、Σhf2。
若d1=2d2,L1=2L2,则
(1)Σh1/Σh2=E;
A、2; B、4; C、1/2; D、1/4; E、1
(2)当管路中流体均作层流流动时,V1/V2=C ;
A、2; B、4; C、8; D、1/2; E、1
(3)当两段管路中流体均作湍流流动时,并取λ1=λ2,则V1/V2=B。
A、2; B、4; C、8; D、1/2; E、1/4
选择题22图
23、当流体在园管内流动时,管中心流速最大,滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为;
A.u=3/2.umaxB.u=0.8umax
C.u=1/2.umaxDu=0.75umax
24、判断流体流动类型的准数为()
A.Re数B.Nu数C.Pr数D.Gr数
25、牛顿粘性定律适用于牛顿型流体,且流体应呈;
A.层流流动B湍流流动C过渡型流动D静止状态
26、计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时,速度值应取为。
A.上游截面处流速B.下游截面处流速
C.小管中流速D.大管中流速
三、计算题
1、有一输水系统如图1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)
计算题2图
计算题1图
解:
(1)
Vs=(5×9.81/1331190)0.5=0.006m3/s=21.85m3/h
(2)
Z2=Z1(1.2)2=1.44Z1=7.2m高度增加:
7.2-5=2.2m
2、如附图2所示,常温水在管道中流过。
为测定a、b两点的压力差,安装一U型压差计,试计算a、b两点的压力差为若干?
已知水与汞的密度分别为1000kg/m3及13600kg/m3。
解:
取管道截面a、b处压力分别为pa与pb。
根据连续、静止的同一液体内同一水平面上各点压力相等的原理,则p1'=p1………(a),因p1'=pa-xρH2Og
p1=RρHgg+2=RρHgg+p2'=RρHgg+pb-(R+x)ρH2Og
根据式(a),则pa-pb=xρH2Og+RρHgg-(R+x)ρH2Og
=RρHgg-(R+x)ρH2Og=0.1(13600-1000)9.81=1.24*104Pa
3、如图3所示的管路系统,高位槽水面与水平主管中心的垂直距离z1=15m,总管长L=150m(包括所有局部阻力当量长度),管径为φ55×2.5mm,摩擦系数λ=0.025。
现要求水量比原供水量增加25%,为满足此要求,在原管路上并联一根同样直径的水管。
高位槽液面保持不变,水在管路中流动已进入阻力平方区即摩擦系数λ与Re无关保持不变,求新并联管路的长度
。
计算题3图
解:
(z1-z2)g=Σhf=(λL/d)u2/2=λLVs2/2d5,
并联后原管不变,所以流量不变,新管流量为0.25Vs,
即:
LVs2=l(0.25Vs)2,l=16L=150*16=2400m
4、有一除尘洗涤塔,塔底压力表读数为4.9×104Pa,塔顶水银压差计读数R=300mm。
压力表与水银压差计间垂直距离为8m,塔内操作温度为303K,气体在标准状态下的密度为0.76kg/m3,试求气体在塔内流动过程的流动损失。
解:
P2=0.3×9.81×13600=40025Pa,P=(p1+p2)/2+101330=145842Pa
=273×145842×0.76/(303×101330)=0.985kg/m3
(49000-40025)/0.985+8×9.81=9189J/kg
5、用泵自储池向高位槽输送矿物油,流量为35m3/h。
池及槽皆敞口。
高位槽中液面比池中液面高20m。
管径为Φ108×4mm,油的粘度为2840mPa.s,密度为952kg/m3,泵的效率为50%,泵的轴功率为85kW。
求包括局部阻力当量管长的总管长。
6、用轴功率为0.55kW的离心泵,将敞口储槽中的液体输送至表压为90kPa的密闭高位槽中。
已知液体的流量为4m3/h,密度为1200kg/m3、粘度为
Pa·s;输送管路的内径为32mm,管路总长度为50m(包括管件、阀门等当量长度);两槽液位维持恒定的高度差15m,试计算该离心泵的效率。
(摩擦系数
)
解:
u1=u2=0,p1=0,p2=90000Pa(表),在,z1=0,z2=12m
u=4/(0.785*0.032*0.032)=1.38m/s,Re=0.032*1.38*1200/0.00096=55000
=0.03164/550000.25=0.02
Σhf=(0.02*50/0.032+1.5)*1.382/2=31J/kg
we=z2g+p2/ρ+Σhf=15*9.81+90000/1200+31=253J/kg
Ne=253*4*1200/3600=337J/kgη=337/550=61%
7、用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油,流量为38.4m3/h,高位槽中液面比油池中液面高20m,管路总长(包括阀门及管件的当量长度)430m,进出口阻力不计。
管径为φ108×4mm,若油在输送温度下的密度为960kg/m3,粘度为340mPa.s,求泵所需的实际功率,设泵的效率η=50%。
(摩擦系数
)
解:
u1=u2=0,p1=0=p2,z1=0,z2=20m
u=38.4/(3600*0.785*0.12)=1.36m/s,Re=0.1*1.38*1200/0.00096=55000
=0.03164/550000.25=0.02
Σhf=(0.02*50/0.032+1.5)*1.382/2=31J/kg
we=z2g+p2/ρ+Σhf=15*9.81+90000/1200+31=253J/kg
Ne=253*4*1200/3600=337J/kgη=337/550=61%
8、粘度为0.03Pa.s,密度为900kg/m3的液体自容器A流经内径为40mm的管路进入容器B。
两容器均为敞口,液面视为不变。
管路中有一阀门,阀前管长50m,阀后管长20m(均包括局部阻力的当量长度)。
当阀全关时,阀前、阀后的压力表读数分别为90kPa和45kPa。
现将阀门打开至1/4开度,阀门阻力的当量长度为30m。
试求管中的流量为多少m3/s。
解:
静力学方程得:
z1=p1/ρg=90000/(9.81*900)=10.2m,z2=5.1m
(z1-z2)g=Σhf=(λl/d)u2/2,估计为层流,Σhf=32ulu/d2ρ=32ulVs/d40.785ρ
Vs=(5.1*9.81*0.785*0.044*900)/32*0.03*(50+20+30)=0.001m3/s=3.6m3/h
U=0.796m/s,验证流动类型:
Re=0.04*900*0.796/0.03=955<2000,为层流。
9、如附图9所示的水平渐缩管,d1=207mm,d2=150mm,在操作压力与温度下,密度为1.43kg/m3(设为常数)的甲烷,以1600m3/h的流量流过,U形管压差计内指示液为水,如摩擦损失可以略去,问U形压差计读数为若干?
解:
Vs=(л/4)d2u,uB=(1600/3600)/[(3.14/4)×0.152]=25.2m/s
uA=25.2×(150/207)2=13.2m/s
R=[(25.22-13.22)×1.43/2]/(1000×9.81)=0.034m
10、如图10所示,用离心泵将水从贮槽输送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定,管路的直径为ф57×3mm,泵入口处的真空表读数为24.66KPa,水流经吸入与排出管的能量损失分别为∑hf1=2u2,∑hf2=10u2(不包括喷头出口阻力),,排水管与喷头连接处的压强表读数为98.07KPa,泵的效率为65%
求:
泵的轴功率。
解:
(1)大槽面1与泵入口2处应用柏努利方程
P0/ρ=gZ2+p2/ρ+/2+Σhf
P真2/ρ-gZ2=(0.5+2.0)u22=2.5u22U2=2m/s
(2)在大槽面1与喷头前3处应用方程,u2=u3=2m/s
We=gZ3+p3/ρ(表)+u32/2+Σhf1→2→3=14×9.81+98.07×103/1000+12.5u22=285.1J/kg=29m
(3)Vs=¼Лd2u=0.785×0.0512×2=0.00408m3/s=14.7m3/h
ms=14.7×1000/3600=4kg/s
Ne=We·ms=285.1×4=1140w=1.14kw
11、采用微差U形压差计测压差。
如图。
已知U形管内直径d为6mm,两扩大室半径均为80mm,压差计中用水和矿物油作指示液,密度分别为1000及860kg/m3。
当管路内气体压强p与外界大气压p0相等时,两扩大室油面齐平,U形管两只管内油、水交界面亦齐平。
现读得读数R=350mm,试计算:
(1)气体压强p(表)。
解:
低水面为等压面,p左=p右
p左=p+Rgρ油+p同,p右=Rgρ水+△hgρ油+p同,
△h=R(D/d)2=(6/80)2R=0.0056R
p表=Rg(ρ水-ρ油)+0.0056Rgρ油=0.35×9.81×(1000-860)+0.0056×0.35×860×9.81=497Pa
12、冻盐水循环系统,盐水密度为1100kg/m3,循环量为36m3/h,管路的直径相同为Ф108×4mm,盐水由A流经换热器而至B的能量损失为40u2J/kg,由B到的A能量损失为28u2J/kg,泵的效率的为70%,A处压力表读数为200KPa。
计算:
(1)泵的轴功率;
(2)B处的压力表读数为多少Kpa。
解:
Vs=(л/4)d2u,u=(36/3600)/[(3.14/4)×0.12)=1.27m/s
(1)循环过程:
取A点,A→B→A则We=Σhf=28u2+40u2=68u2=110w/kg
泵轴功率:
Ws=WeWs/η=110×1100×0.01/0.7=1.73kw
(2)从A→B间应用柏努利方程:
uA2/2+gZA+PA/ρ=uB2/2+gZB+PB/ρ+ΣhfA→BuA=uBZA=0ZB=7PB=PA-ρΣhfA→B-ρgZB=200-1.1(40×1.272+7×9.81)=53.5KPa
13、如图13,用U型管压差计测量锅炉水面上方的蒸汽压,指示液为水银,两U管间的连接管内充满水,已知水银的密度为13600kg/m3,水的密度为1000kg/m3,水银面与基准面的垂直距离分别为:
h1=2.3m,h2=1.2m,h3=2.5m,h4=1.4m,锅炉水面与基准面的垂直距离h5=3m,大气压强100kPa,求锅炉上方水蒸气的压强P0
解:
复式压差计,找出等压面,推出最终压强关系为:
p0=pa+ρ汞g(h1-h2+h3-h4)-ρ水g(h5-h4+h3-h2)
=100+13.6×9.81×(2.3-1.2+2.5-1.4)-1.0×9.81(3-1.4+2.5-1.2)
=365.07KPa或p0=265.07KPa(表压)
14、用离心泵将水由水槽送至水洗塔内。
水槽敞口。
塔内表压为0.85atm。
水槽水面至塔内水出口处垂直高度差22m。
已知水流量为42.5m3/h,泵对水作的有效功为321.5J/kg,管路总长110m(包括局部阻力当量管长),管子内径100mm。
试计算摩擦系数λ值。
解:
Vs=(л/4)d2u,u=42.5/[3600×(3.14/4)×0.12]=1.5m/s
=321.5-0.85×101330/1000-22×9.81=19.25J/kg
λ=19.28×0.1×2/(110×1.52)=0.016
15、用一台离心泵将密度为1000kg/m3的水溶液从敞口贮槽中送往表压强为200kPa的塔中,溶液管出口至贮槽液面间的垂直距离为26m,送液量为20m3/h,管路为Ф68×4mm钢管,直管长度80m,弯头阀门等管件的当量长度总计为20m,管路的摩擦系数λ为0.022,离心泵的效率为60%,求泵的轴功率。
解:
Vs=(л/4)d2u,u=20/[3600×(3.14/4)×0.062]=1.97m/s
=(0.022×100/0.06+1.5)×1.972/2=74.1J/kg
=200000/1000+26×9.81+74.1=529J/kg
=20×1000×529/(3600×0.6)=4900w=4.9Kw
计算题16图
16、为了确定容器中石油产品的液面,采用如附图所示的装置。
压缩空气用调节阀1调节流量,使其流量控制得很小,只要在鼓泡观察器2内有气泡缓慢逸出即可。
因此,气体通过吹气管4的流动阻力可忽略不计。
吹气管内压力用U管压差计3来测量。
压差计读数R的大小,反映贮罐5内液面高度。
指示液为汞。
当(Z1-Z2)=1.5m,R1=0.15m,R2=0.06m时,试求石油产品的
密度ρP及Z1。
解:
在本例附图所示的流程中,由于空气通往石油产品时,鼓泡速度很慢,可以当作静止流体处理。
因此可以从压差计读数R1,求出液面高度Z1,即:
,
=13600×(0.15-0.05)/1.5=816kg/m3
z1=0.15×13600/816=2.5m
17、有一幢102层的高楼,每层高度为4m。
若在高楼范围内气温维持20℃不变。
设大气静止,气体压强为变量。
地平面处大气压强为760mmHg。
试计算楼顶的大气压强,以mmHg为单位。
解:
,
lnp=ln101330-9.81×0.029×102×4/(8.314×293)=11.479
p=96620Pa=724mmHg
19、水以70m3/h的流量流过倾斜的异径管通。
如图19。
已知小管内径dA=100mm,大管内径dB=150mm,B、A截