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1、第一章流体流动一 基本概念1、连续性方程2、液体和气体混合物密度求取3、离心泵特性曲线的测定二、核心公式第一章、流体流动与流体输送机械（1）流体静力学基本方程（例 19）U 型管压差计（2）柏努利方程的应用（例114）（3）范宁公式（4）离心泵的安装高度（例2-5）三问答题1（ 7 分）离心泵的特性曲线是如何测定的？其特性曲线主要由哪几条曲线构成? 答: 离心泵的特性曲线是在一定转速和常压的清水为工质做实验测得的. 主要曲线有 :H-Q,N-Q, -Q 三条曲线 , 在曲线中要注明泵型号、转速. 2（8 分）试说明层流和湍流的主要区别。答:1. 质点的运动运动方式不同, 层流只有轴向的运动,
2、没有径向的脉动, 而湍流质点是杂乱无章的运动, 两个方向的运动都存在. 2. 流体流动速度分布不同 : 层流为抛物线形式, 而湍流则是严格的抛物线, 它的速度分布线前端基本是平直的. 3.运动的受力情况不同: 层流主要是内摩擦力, 服从牛顿粘性定律 , 而湍流由湍流应力和内摩擦力共同作用, 可以仿造牛顿粘性定律写为:dydu)e(3离心泵启动前，为什么要先灌满水？与离心泵安装高度有关的性能指标有那些？4选择输送管路的管径时，从技术经济角度应考虑那些因素？如何选择？5离心泵的实验中，泵启动前与关闭时注意什么问题，为什么？流量调节采用什么方法，其优缺点各是什么？6搞清楚离心泵的扬程与升扬高度、允许
3、吸上高度和安装高度各组概念的区别和联系。（6 分）（ 1）扬程又称压头，是泵对1N 液体所提供的有效能J/N ；而升扬高度指泵上、下游两液面的垂直高度，它只是扬程中位能差一项。（ 2）允许吸上高度Hg是指上游贮槽液面与泵吸入口之间允许达到的最大垂直距离。为保证泵的正常可靠运行，泵的实际安装高度要比Hg再降低（ 0.5 1.0 ） m 。7什么是汽蚀余量？答：为了防止离心泵汽蚀现象的发生，在离心泵的入口处液体的静压头与动压头之和（gugp2211）必须大于操作温度下液体的饱和蒸汽压头（gpv）某一最小值，此最小值即为离心泵的允许汽蚀余量，即gpgugpNSPHv2211（NSPH 为离心泵的允许
4、汽蚀余量）8何谓气缚现象？如何防止？答：离心泵只能空转而不能输送液体的现象。离心泵启动前应灌满液体。12. 什么是“气缚”现象？什么是“气蚀”现象？13. 什么是离心泵的工作点？如何调节离心泵的工作点？四计算题1、本题附图中所示的高位槽液面维持恒定，管路中ab 和 cd 两段的长度、直径及粗糙度均相同。某液体以一定流量流过管路，液体在流动过程中温度可视为不变。问：（1）液体通过 ab 和 cd 两管段的能量损失是否相等？（2）此两管段的压强差是否相等？并写出它们的表达式；（3）两 U管压差计的指示液相同，压差计的读数是否相等？（10 分）解： （）由2udLh2f，管路相同，则d,u 相同，
5、L 相同，)d/,Re(f，相同，fcdabfhh流体过 ab 和 cd 两段的能量损失相同(3 分) （） ab 段：fab2bbb2aaahu21pgzu21pgzbauu名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 45 页 - - - - - - - - - zgh)pp(fabba（）Cd 段；fcd2ddd2ccchu21pgzu21pgzfcddch)pp(（）由（） （），压强差不相等（） ab 间压差：ghgRgRpp110ba（）与（）ghgRgRg
6、hh110fabhz)(gRh01fab（）Cd 间压差：220dcgRgRpp（）（）与（）f c d220hgRgR所以，)(gRh02fcd（）由（）（），21RR压差计读数相同2、 （20 分） 在管路系统中装有离心泵，如图。 管路的管径均为80mm ， 吸入管直管长度为6m ， 压出管直管长度为13m ，两段管路的摩擦系数均为0.03 ，压出管装有阀门，其阻力系数为 =6.4 ，管路两端水面高度差为10m,泵进口高于水面2m，管内流量为0.012m3/s 。试求：（1）泵的扬程？（2）泵进口处断面上的压强为多少？（标准弯头的局部阻力系数 =0.75 ，入口的局部阻力系数=0.5 ，大
7、气压强为760mm,高位槽液面维持不变）（1）选截面1-1 、 2-2 如图，以 1-1 面为基准z1=0 u1=0 p1=0( 表压 ) z2=10m u2=0 p2=0( 表压 ) 列柏努利方程fHgpguzHegpguz2212121122即He=10+Hf而dllgdVdlguHsf出入2142222=m184.6375. 015.006. 013603.081.92106. 0414.3012.022He=10+18=28m 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第
8、2 页，共 45 页 - - - - - - - - - (2) 取 3-3截面z3=2m, u3=u=smdVs/25.442在 1-1,3-3 间列柏努利方程0=22232333udugzp入入22232333udugzp入入=225.45. 075.006.0603.0225.4281.9100022=-62970Pa(表压 ) 绝对压强P3=P3+P0=-62970+1.0133x105=38360Pa 3 在图示管路中装有离心泵，吸入管直径d1=80mm，长 L1=6m, 阻力系数1=0.02，压出管直径d2=60mm，长 L2=13m ，阻力系数2 =0.03 。在管路A、B 、E
9、、 F、G 处的局部阻力系数分别为A =0.5, B=0.75, E=6.4, F=0.75, G=1，管路两端水面高度差H=10m ，泵进口高于水面2m，管内流量为 12 10-3m3/s，试求：i.每千克流体需从离心泵获得多少机械能？ii.泵进、出口断面的压强PC和 PD各为多少？解： （ 1）smu/39. 208. 010124dQ42321吸smuu/24.406. 039. 208.0dd22221吸压在 1 1 和 2 2 之间21 ,12212212)(2fehzzguuppw因012pp，022122uukgJgHzzg/1 .981081.9)(12kgJudludlhGF
10、EBAf/5.139224.4)175.04.606.01303.0(239.2)75.05 .008.0602.0(2)(2)(222222211121 ,压吸所以kgJwe/6 .2375.1391 .98（ 10 分）（2）在 1 1 和 C C 之间名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 45 页 - - - - - - - - - kgJhugzppcfcac/71239.2)75.05.008.0602.0(239.2281.9100010013.12
11、2251,2吸Papc4101.7在断面 D D 和 2 2 之间J/kg5 .302224.4)1175.04.606.01303.0(100010013.188 .92)(2522,2压uhpzzgpDfaDDPapD51002.3（10 分）4 如本题附图所示。每小时有12 104Kg 水在倾斜放置的变径管内从下向上作定态流动。已知细管内径d1=100 mm ，粗管内径d2=240mm ， 图中 22面比 11面高H2=300 mm，1 1面与 22面间有软管与水银压差计相连，其上指示剂读数R=20 mm ，求 22面与 11面间的摩擦阻力。注：水密度：1000 Kg/ m3，指示剂密度
12、：13600 Kg/ m3， g=9.81m/s2在 1-2 截面间列柏努利方程：22112212,1 222fpupugzgzh121144.25/ssWWum sAd，21212()0.737/duum sd，120.3ZZm对 u 型管压差计，mn 面为等压面，mnpp，即11221()pgHpg HHRgR汞122()1000 9.81 0.3(136001000)9.81 0.025415ppgHgRpa汞由式得221212,1 212()2fuupphg zz代入数值得22,1 24.250.73754150.39.8111.2/21000fhJkg112200H12HmnR24
13、m2 m名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 45 页 - - - - - - - - - 5用泵将贮液池中常温下的水送到吸收塔顶，贮液池水面维持恒定，各部分相对位置如图所示。输水管直径为763mm ，排水管出口喷头连接处的压强为6.15 104Pa（表压），送水量为34.5m3/h，水流经全部管道（不包括喷头）的能量损失为160J/Kg ，泵效率为75% ，求泵的有效功率轴功率 . 注：水密度：1000 Kg/ m3， g=9.81m/s2 1取水槽液面为1-
14、1截面，喷头连接处为2-2截面，水槽液面为基准面在 1-2 截面间列柏努利方程：21,2222211122fehupgzwupgz10,u, 01z224226zm，10apP( 表压 ) ，426.15 10apP( 表 压 ) ，,1 2160/fhJkg222434.52.49/36000.074sVum sd由 式，得22212121,1 2()2efppuuwg zzh426.15 102.499.81 26160479.7/10002ewJkg34.5479.710004.63600NeWe WsWeVsKW24.66.130.75eeNNNkwN6 （ 10 分） 用 3B33
15、型水泵从一敞口水槽中将水送到它处，槽内液面维持恒定。输水量为50.4m3/h，吸入管路阻力为1.2m，吸入管内径为80mm ，求该泵在输送65水时的安装位置。已知3B33 型水泵的允许吸上真空度为3m，泵工作地点的Ha 约为 10m，65水的饱和蒸汽压Pv=2.554 104 Pa，密度为980.5 Kg/ m3，允许吸上真空度校正公式为：Hs=Hs+（ Ha-10）-（Pv/ （ 9.81 103） -0.24） 1000/ 解：3431000(10)(0.24)9.81 102.554 10100031010(0.24)0.659.81 10980.5vsSapHHHm(3 分 )2250
16、.42.79/36000.0844sVum sd（2 分）22,0 12.790.651.20.9522 9.81gsfuHHHmg（3 分）所以泵的安装位置应比水槽液面至少低0.95m。（2 分）7如本题附图所示。每小时有12104Kg 水在倾斜放置的变径管内从下向上作定态流动。已知细管内径d1=100 mm ，粗管内径d2=240mm ， 图中 22面比 11面高 H2=300 mm ，11面与 22面间有软管与水银压差计相连，其上指示剂读数为R，2 2面与 1 1面间的摩擦阻力为11.2J/Kg ，求 R。注：水密度：1000 Kg/ m3，指示剂密度：13600 Kg/ m3， g=9
17、.81m/s21在 1-2 截面间列柏努利方程：22112212,1 222fpupugzgzh名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 45 页 - - - - - - - - - 121144.25/ssWWum sAd，21212()0.737/duum sd代入式得2222122121,1 20.7374.246()9.81 0.311.25.4/22fppuug zzhJ kg对 u 型管压差计，mn 面为等压面，mnpp，即11221()pgHpg HH
18、RgR汞1221000()(5.49.810.3)0.02()(136001000)9.81ppRgHmg汞即 R=20mm 8用离心泵将密度为1200kg/m3的液体由敞口贮槽A 送至高位槽B。已知离心泵吸入管路上各种阻力之和hf,a=10 J/kg 、输出管路上各种阻力之和hf,b =30 J/kg。两槽液面维持恒定，其间垂直距离为20m,每小时液体的输送量为30m3。若离心泵效率为0.65 ，试求：（ 3）泵的扬程为多少？（ 4）求泵的轴功率为多少？1.（1）选截面1-1 、 2-2 如图，以 1-1 面为基准面z1=0 u1=0 p1=0( 表压 ) z2=20m u2=0 p2=0(
19、 表压 ) 列柏努利方程fHgpguzHegpguz2212121122210302024.19.81eff af bHZHZHHmH O24.19.8112003036343.6340.653600eesesNW WHg WNWkW五、计算题（20 分）如本题附图所示的输水系统，管路直径为 80 2mm ，当流量为36m3/h 时， 吸入管路的能量损失为6 J/Kg ， 排出管的压头损失为0.8m ， 压强表读数为245 KPa，吸入管轴线到U 型管汞面的垂直距离为h=0.5m，吸入和排出管路的管径相同，压强表距吸入管路距离可忽略能量损失，当地大气压强为98.1KPa ，水的密度取 1000
20、kg/m3。试计算：1、泵的升扬高度Z 与扬程；2、泵的轴功率（=70% ）3、泵吸入口压差计读数R。5m4.5mZhR五.解: （ 20 分） 1 以 0-0,1-1 列柏努利方程式: 1f021112000hu21pgzWeu21pgz式中 : Z0=0 , Z1=Z, P0=P1, U0=U1 We=gz+6+0.8= 6.8+ gz (1) （4 分）以 0-0,2-2 列柏努利方程式: 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 45 页 - - - - -
21、 - - - - 2f022222000hu21pgzWeu21pgz式中 : Z0=0 , U0=0 6u2110245p5gWep223006u212 4 55gWe22(2) （ 4 分） 80 2mm , 360036ud41h/36mV23m3/s s/2m.2u代入 (2)式: Kg/47J.30262 .2212455gWe2代入 (1)式: Zg8.647.302Z=30.14 m mg83.3081.947.302WeHe（ 4 分）2. KWgQgWegHQNeN3 .4%70100036003647.3023. 以 0-0,3-3 列柏努利方程式: 3f023332000
22、hu21pgzWeu21pgz式中 : Z0=0 , 003PgRghP62.2215.42000gRghpgp62.2215.4020gRghg（4 分）由 h=0.5 m R=0.35 m （ 4 分）9某水泵在2900 转 /分转速下，测得流量为10m3/h。轴功率为1.05 KW ，泵的入口真空表读数为21.3 KPa ，出口压强表读数为170 KPa，真空表与压强表垂直距离为0.3m 。试求该泵的有效功率及效率。吸入和排出管路的管径相同，水的密度取1000kg/m3。8m.1981.910103 .21101703 . 0gppZHe333211（ 5 分）0.54KW1021000
23、36001019.8102QHeNe（3 分）513.005. 154.0NNe（2 分）10一套管换热器， 内管与外管均为光滑管，直径分别为302.5mm与 563mm 。 平均温度为40的水以10m3/h 的流量流过套管环隙，水在 40时=992kg/m3, =65.6 10-5Pas, =0.3164/ Re0.25计算：1. 环隙当量直径de、水流过套管环隙的Re 及。2. 水通过套管环隙每米管长的压降。解： 1套管外管内径为d1，内管外径为d2221231212()0.050.0345 10()44Hddddmdd(2 分) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -
24、- - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 45 页 - - - - - - - - - 40.02eHdm（1 分）水流过环隙流通面积：22223212()(0.050.03 )1.26 1044Addm（2 分）3102.2/36001.26 10um s（ 1 分）459922.20.02Re6.65 1065.610eud（ 2 分）0.2540.250.31640.31640.02Re(6.6510 )（2 分）222flupd220.029922.2240020.022faepupmld（ 5 分）11常压贮槽内
25、盛有石油产品，密度为760Kg/m3，在贮存条件下的饱和蒸气压强为80*103Pa，现拟用 65Y-60B 型油泵将油品以15m3/h 的流量送往表压为 177*103Pa 的设备内。贮槽液面维持恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5m，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1m和 4m。试问泵是否合用。 65Y-60B型油泵性能如下：流量: 19.8 m3/h 扬程 38 m 效率 55% 轴功率 3.75 KW 允许气蚀余量2.6 m解：在贮槽液面1-1 和输送管出口外侧截面2-2 间列柏努利方程式，并以截面1-1 为基准平面。fHgugpZHegugpZ2222222111（ 2 分）式中：
26、 Z1=0 Z2=5m u1=u2=0 p1=0（表压）p2=177*103Pa (表压 ) Hf=1+4=5m 3/760mkg（ 1 分）将已知数据代入上式中：mHe7 .33581.9*76010*17753（ 3 分）mHHe38（ 1 分）而hmQe/153 Q=19.8m3/h （ 2 分）故：65Y-60B 型油泵合用。（ 1 分）一液面维持恒定的敞口高位水槽A ，其中的水流经喉径为14mm的文丘里管，B 槽中盛有碱液（密度为 1400Kg/m3），高度如图所示。输水管规格为57 3mm ，自 A 至文丘里管M处管路总长（包括所有局部阻力）为20m，摩擦系数为0.025 ，试确定
27、：1当水流量为8m3/h 时，由 A 至 M处阻力损失。2文丘里管喉管M处真空度为多少mmHg? 3碱槽中碱液被吸上的高度h? 三、（ 20 分）1.管内流速：smdVuS/09.1051.0785.036008785. 022（1 分）则KgJudllheAMf/82. 5209.1051.020025.0222,（ 4 分）2以 A 槽液面为1-1截面， M 截面为 2-2截面， M 所在水平面为基准面，列BE. （2 分）AB8mMh名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -
28、第 8 页，共 45 页 - - - - - - - - - 21 ,222222111122fhupgzupgz（3 分）smdVumS/4.14014.0785.036008785.0222（1 分）代入上式，得mmHgPahugzppf7.23231020)82.524.14881.9(1000)2(221 ,22121（ 4 分）3由静力学基本方程得：ampghpmgpphma26.281.9140031020（ 5 分）12 用 IS65-50-160型离心泵由敞口容器输送液体，流量为21m3/h，允许汽蚀余量为2.5m。离心泵吸入管的总阻力损失为0.847m，当地大气压为1.013
29、 105Pa，若此泵安装在距离液面以上3m 的位置，此泵在输送20 C 的水（ pv=2.33103Pa， =1000kg/m3）时，此安装高度是否合适？解：吸入管阻力损失为mHf847.010,允许安装高度为530,0 11.013 102.33 100.8472.56.7410009.8110009.81vgfppHHNPSHmgg（ 5 分）mm374.6所以， 3m 的安装高度合适。（5 分）13在离心泵的性能参数的测定实验中，泵的吸入管内径为100mm， 20条件下，以清水为介质测得数据：流量15L/s ，测得在此流量下泵入口真空度为 60kPa 时发生气蚀现象，试求气蚀余量(NPS
30、H)C和允许吸上真空度HS 。 当地大气压为98.1kPa， 20水的饱和蒸汽压为2.238kPa。解： （ 1）气蚀余量 (NPSH)C：流速s/m91. 11.0*14. 310*15*4dQ4u23211（ 2分）由公式：g2ugpp)NPSH(21v1C（2 分）kPa1.38601.98pppa1真空度（ 2 分）m84.381.9*291.181.9*100010*)238.21.38()NPSH(23C（ 2 分）iii.允许吸上真空度HS m12.681. 9*100010*60gppH31a/s(2 分 ) 一、 （ 20 分， 08 考研）用离心泵将20水从水池送至敞口高位
31、槽中，流程如附图所示。两槽液面高度差为 12 m，输送管为 573.5 mm 的钢管，吸入管路总长为20 m，压出管路总长为155 m （均包括所有局部阻力的当量长度） 。管路摩擦系数取为0.02，水密度为1000 kg/m3。操作条件下此离心泵的特性方程为H=60 7.91 106Q2（单位： Hm， Q m3/s） ，泵的轴功率为0.49kW 。试求：（ 1）管路中水的流量，m3/h； （ 2）泵效率； （ 3）泵入口处真空表的读数，kPa。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -
32、 - 第 9 页，共 45 页 - - - - - - - - - 一、（20 分 05 考研 ) 如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为83 3.5mm，泵的进出口管道分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H1为 4.8m，压力表安装位置离贮槽的水面高度为H2为 5m。当输水量为36m3/h时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg （均包括局部阻力），压力表读数为2.452 105Pa，泵的效率为70% ，水的密度为 1000kg/m3，试求：（1）两槽液面的高度H为多少？（2）泵所需要的实际功率为
33、多少kW ？（3）真空表的读数为多少kgf/cm2？一、 （ 20 分， 06 考研）水槽中水经管道可以从C、 D 两支管同时放出，水槽液面维持恒定，AB 段管长为6m（忽略AB 间所有的局部阻力），管内径为41mm 。BC 段长 6m，当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长度为9m（包括出口阻力损失） ；BD 段长 9m，当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长度为15m（包括出口阻力损失），BC和 BD 段管道内径均为25mm 。如图所示。试求：（1）当 D 管阀门关闭而C 管阀门全开时的流量；（ 2）当 C、D 两管阀门都全开时各自的流量和总流量。设管内摩擦系数均可取0.03 不变。其余数据见
34、图。二、 （ 10 分， 06 考研）在一管路系统中，用一台离心泵将密度为1000kg/m3的清水从敞口地面水池输送到高位密封储槽（其表压为9.81 104Pa） ，两端液面的位差 z=10m，管路总长L=50m （包括所有局部阻力的当量长度），管内径均为40mm，摩擦因数 =0.02 。试求：(1) 该管路的特性曲线方程。(2) 若离心泵的特性曲线方程为222240QH（式中， H 为压头，单位为m；Q 为流量，单位为m3/min ） ，求该管路的输送量（单位为m3/min ） 。一、 （ 10 分， 07 考研）如附图所示，利用虹吸管将池中的某一液体引出。两敞口容器水面的垂直距离H为 3m
35、， 管段 AB 长 4m， 管段 BC 长 12m（两段长度皆包括局部阻力的当量长度），管路直径为30mm，测得此时的直管阻力系数为0.024，操作状况下该液体的饱和蒸汽压为47.38 kPa， 密度为 971.8 kg/m3，黏度为 35.65104 Pa? s。试求：（1）管路中液体的流量；（2）若要保证管路中不发生汽化现象，则管路顶点的最大安装高度为多少？（ 3）由于某种原因高度差H 发生了变化，导致液体以1m/s 的流速在管内层流流动。如果流体物性保持不变，确定H 值的大小。二、 （ 20 分， 07 考研）如附图所示，用泵将20河水打入洗涤塔中经喷嘴喷出，喷淋下来后流入废水池。已知管
36、道尺寸为 114 4mm，流量为85m3/h，泵的吸入和压出管路总长分别为5m 和 35m( 包括管路中所有局部阻力的当量长度)，管内摩擦因子=0.023 ，水从塔中流入废水池的摩擦损失为8 J/kg，水的密度为1000 kg/m3。试求：（1）洗涤塔内的压强；（2）泵的有效功率； （ 3）若需将进入塔的河水流量增加20%，泵对单位质量流体所作的有效功及其它条件均不变，则洗涤塔顶喷嘴的高度应如何调整？一、 （ 20 分， 09 考研）如附图所示，用离心泵将蓄水池中20的水（密度为1000kg/m3，黏度为1.010-3Pa.s）送到敞口高位槽中。管路为57 3.5mm的光滑钢管，直管长度与所有
37、局部阻力当量长度之和为250m。在管路的A 点处装有一U 形管压差计，管中指示液为汞（密度为 13600kg/m3） ，并且从蓄水池面到A 点的管长（包括所有局部阻力当量长度）为100m。过渡流和湍流时的摩擦系数可近似用 0.3164/Re0.25计算。管路中水的流量为7.42m3/h。试求： （ 1）每公斤水通过泵所获得的净功；（ 2）A 点的压强；（3）U 形管压差计的读数R。一、（ 20分）解：（ 1）（ 8分）以低位槽水面为11 截面，高位槽水面为2-2 截面，列柏努利方程：21212212122fehuuppzzgW（ 4分）截面 1 1 处： u1=0，p1=0（表压）， z1=0
38、 截面 2 2 处： u2=0，p2=0（表压）， z2=5m 为计算 ，需首先计算Re：Re=du /其中， d=57-3.5 2=50mm=0.05m 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 45 页 - - - - - - - - - smdVus/05.105. 0414.33600/42.7422所以 Re=0.05 1.05 1000/10-3=525004000 ， 0.3164/Re0.25=0.3164/525000.25=0.021 （2分）
39、88.57205.105. 0250021.022221udllhefJ/kg 所以93.10688.57581.9eWJ/kg （2分）（2）（ 6分）（ 2）在 A 点和高位槽液面间列柏努利方程：22222222fAAAAhupgzupgz（ 2分）因为 z2-zA=1.0m， uA=1.05m/s ， u20， p2=0（表压），73.34205.105.0100250021. 02222udllhefAJ/kg (2 分) 所以75.4398873.34205.10.181.910002222fAAAhuzgpPa（表压）（ 2分）（3）（ 6分）根据静力学基本方程：gRpRhgpHg
40、oA（4分）因为 pA=4.40 104Pa， 1000kg/m3， h=1.5m，Hg=13600kg/m3，po=0(表压 ) ，所以44.40101000 9.81 1.50.4751360010009.81AHgpghRmg（2 分）二、（ 20分）解： （ 1） （8分）从已知条件看，不能从冷热流体的热量衡算中求出t2，可考虑联合热量衡算方程和传热速率方程来求取t2。联立冷流体的热量衡算方程和传热速率方程：mpcctKSttcWQ12（ 2分）因21122121lnlntTtTtttTtTtTtTtm所以211212lntTtTttKSttcWpcc整理上式得：pcccWKStTtT
41、21ln则名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 45 页 - - - - - - - - - pcccWKSetTtT21（2分）其中：76.745202510001101.1111114ioioddKW/(m2. ) S= doLn=3.14 0.025 332=7.536m2WCCpc=12500/3600 4.18103=14513.9W/ KS/(WcCpc)=745.8 7.536/14513.9=0.387 （ 2 分）非均相分离（1）重力沉降滞流
42、区的沉降公式、降尘室的沉降条件、在降尘室中设置水平隔板（例33） 、流型校核、降尘室的生产能力（2）离心沉降旋风分离器的压强降、旋风分离器的临界粒径、沉降流型校核（离心沉降速度、层流）、多个旋风分离器的并联（例35）旋风分离器的操作原理三、简答题（ 10 分）含尘气体通过降尘室后，固体颗粒浓度降低。若其它条件不变，且颗粒沉降处在层流区，试分析气体的温度升高时出口气体的含尘量如何变化？颗粒在层流区的沉降速度计算式为18)(2gdust而气体的黏度随温度的升高而增大，所以tu会减小。（5 分）含尘气体通过沉降室，颗粒得到分离的必需条件为tuHul对于临界最小沉降速度，由于气体黏度的增大，最小捕集颗
43、粒直径增大，使得出口气体的含尘量增大（5 分）2临界粒径3、分析颗粒的自由沉降过程3、 （10 分）一种测定粘度的仪器由一钢球及玻璃筒组成。测试时筒内充被测液体，记录钢球下落一定距离的时间，球的直径为6mm，下落距离为20cm，测试一种糖浆时记下的时间间隔为7.32 秒，此糖浆的密度为1300 kg/m3，钢球的密度为7900 kg/m3，求此糖浆的粘度。七、计算题（ 10 分）拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室的宽和长分别为2m 和 6m,气体处理量为1 标 m3/s，炉气温度为 427， 相应的密度 =0.5kg/m3， 粘度 =3.410-5Pa.s， 固体密度 S=400kg
44、/m3操作条件下，规定气体速度不大于0.5m/s，试求：1降尘室的总高度H，m；2理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸。七、 （10 分）解： 1）降尘室的总高度H smtVVS/564.2273427273127327330(1) m564.25 .02564.2buVHS(1) 2）理论上能完全出去的最小颗粒尺寸用试差法由ut求 dmin。s/m214.062564.2blVust（2）m1078.5807.95 .04000214.0104 .318gu18d55stmin（2）假设沉降在斯托克斯区s/m103.0104.318807.95 .04000104018gdu526s2t(1)
45、 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 45 页 - - - - - - - - - 1182.01014.35.0214.01078.5duRe55tt(2) 核算沉降流型 , 原假设正确，最小粒径为5.78*10-5m。（1）二、 （10 分）某厂炉气中含有最小直径为10 m 的尘粒，尘粒的密度为4000kg/m3，炉气温度为700K。在此温度下，气体黏度为3.410-5Pa.s，密度为 0.5kg/m3。现要求炉气处理量为8000kg/h。采用多层降尘室
46、除尘粒，若降尘室中的隔板已选定长度为5m，宽为 3m，且降尘室总高不超过4.8m。试计算降尘室中隔板间的距离。二、 （10 分，05 考研）一种测定粘度的仪器由一钢球及玻璃筒组成。测试时筒内充被测液体，记录钢球下落一定距离的时间，球的直径为6mm ，下落距离为200mm ，测试一种糖浆时记下的时间间隔为7.32 秒，此糖浆的密度为1300 kg/m3，钢球的密度为 7900 kg/m3，求此糖浆的粘度是多少厘泊。传热概念：1、传热的三种基本方式2、如何测定及如何提高对流传热的总传热系数K 4、如何强化传热计算公式（1）热量衡算（有相变、无相变）K 的计算、平均温度差、总传热速率方程、传热面积的
47、计算（判别是否合用）（例 4 8）（2）流体在圆形管内作强制湍流流动时计算式（公式、条件），粘度 对 的影响。（3）实验测K ( 例 49) （4）换热器操作型问题（求流体出口温度，例410）二 实验题（ 10）1利用过热蒸汽进行传热实验的过程中，若运行一段时间后，传热膜系数下降，可能的原因是什么？如何解决？2.蒸汽冷凝传热时，为什么要排放不凝性气体？内管壁温接近于哪一侧流体的温度？3.为了提高换热器的总传热系数K，应提高空气侧，还是水侧的和 S？为什么？换热器中冷热流体的流动方向有几种，当选择流向时应如何考虑？4阐述液体沸腾曲线的基本形状，一般沸腾应处于什么状态才能达到较好的换热效果？ 1
48、、 （4 分）换热器中冷热流体的流动方向有：逆流，并流，折流和错流。（1 分）当采用逆流时，在传热量和总换热系数一定的情况下，换热器的传热面积较小，另外，采用逆流还可以节省加热介质或冷却介质的用量。通常，换热器尽可能采用逆流操作。（ 1 分）当某些特殊工艺要求时，对流体的温度有所限制，如冷流体被加热时不能超过某一温度，或热流体被冷却时不能低于某一温度时，可采用并流。（1 分）采用折流或错流时，主要是为了满足换热器的结构要求，或提高总传热系数。（ 1 分） 2、（ 6 分）液体沸腾曲线主要包括自然对流、泡状沸腾和膜状沸腾。（ 3 分）一般沸腾应处于泡状沸腾状态才能达到较好的效果，此时传热系数和热
49、通量都较大。（3 分）5灰体的定义及特点6、设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数，又可同时测量对流传热系数，标注仪表、 仪器名称。 并简要说明试验步骤，需要测量那些参数。？三 计算题（ 60 分）3 （ 20 分）在一列管式换热器内用水冷却苯。苯走管程，流量为1.5kg/s，由 80oC 被冷却至30oC。冷却水在壳程内呈湍流流动，且与苯逆流流动，其进口温度为20oC ，出口温度为50oC。已估算出苯侧和水侧的对流传热系数分别为900W/(m2K)、1700W/(m2K)；苯的平均比热为1.9kJ/(kg.K)。若列管为 252.5mm的钢管，长3 米，其导热系数为45W/(m2K) ，并
50、忽略污垢热阻及换热器的热损失，试求：（1）所需换热器的列管数为多少？（2）若其它条件不变，冷却水的流量变为原来的两倍，换热器的列管数又为多少？2. 解：mmtLdKntKSQ0(3 分) 其中，)(21TTCWQphh=1.51.9103（80-30）=142.5（kW）(2 分) 000111miiddbddK=170015 .224525105.2209002513=490.5W/(m2K) (3 分) 2121lntttttm=1030ln1030=18.2(C) (3 分) 故7 .672 .18310255.49014. 3105.142330mtLKdQn（根）(2 分) 名师资料