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)。

6.用泵从江中取水送入一贮水池内。

池中水面高出江面30m；管路长度(包括所有局部阻力的当量长度在内)为94 m。

要求水的流量为20~40 m3/h。

若水温为20℃，管的相对粗糙度取为0.001。

试求：(1) 选择适当的管径；(2) 有一离心泵铭牌上标着流量为45m3/h，扬程为42m，效率为60%，电动机功率为7kW，问该泵是否合用？7.离心泵从敞口水槽向表压为0.5atm的密闭高位槽输水，两槽液面高度差为5米，在转速n=2900r/min下，泵的特性方程H e=40-0.1Q2(Q单位为m3/h)，ρ=900kg/m3，流量为8m3/h。

设流动均在高度湍流区，试求：(1) 泵的有效功率；(2) 今将泵的转速调节至n/=2700r/min，则泵的有效功率又为多少？8.将20℃的水(黏度μ=0.001Pa·s)以30m3/h的流量从水池送至塔顶。

已知塔顶压强为0.05 MPa(表)，与水池水面高差为10m，输水管Φ89mm×4mm，长18m，管线局部阻力系数Σζ=13(阀全开时)，摩擦系数λ=0.01227+0.7543/Re0.38。

试求：(1) 所需的理论功率(kW)；(2) 泵的特性可近似用下式表达：扬程H=22.4+5Q-20Q2；效率η=2.5Q-2.1Q2式中Q的单位为m3/min。

求最高效率点的效率，并评价此泵的适用性。

如适用，因调节阀门使功率消耗增加多少？9.[浙大]离心泵输水管路吸入管长3m，泵出口至点О管长及点О/至管出口各为15m(均包括全部局部阻力的当量长度)，管径均为50mm，泵出口处至水池水面的垂直距离为1m。

设备A和设备B的阻力损失可表示为：H f,A=0.025Q A2，H f,B=0.016Q B2，设备与点О及点O/间的阻力可忽略不计。

孔板流量计的孔径为30mm，流量系数C0=0.65，U形压差计中指示液为水银。

离心泵的特性曲线方程为H=20-0.08Q2，流量单位以m3/h表示，扬程和设备A、B的阻力损失单位以m表示，摩擦系数λ=0.03，水银的密度为13600kg/m3。

试求：(1) 管路中总流量；(2) 泵出口处压力表读数p；(3) 孔板流量计读数R。

10.输水管路系统中泵的出口分别与B，C两容器相连。

已知泵吸入管路内径为50mm，有90°标准弯头和吸水底阀各一个；AB管段长为20m，管内径为40mm，有截止阀一个；AC管段长为20m，管内径为30mm，有90°标准弯头和截止阀各一个。

水池液面距A点和容器C的液面垂直距离分别为2m和12m。

容器C内气压为0.2MPa(表)。

试求：(1) 测得泵输送流量为15m3/h，泵的轴功率为2.2kW时，两分支管路AB及AC的流量。

(2)泵送流量不变，要使AC管路流量大小与上问计算值相同，但水流方向相反所需的泵的轴功率。

(取泵的效率为60%，ρ=1000kg/m3，μ=1.0×10-3Pa·s)11.高位槽中水经总管流入两支管1、2，然后排入大气，测得当阀门k、k1处在全开状态而k2处在1/4开度状态时，支管1内流量为0.5m3/h，求支管2中流量，若将阀门k2全开，则支管1中是否有水流出？已知管内径均为30mm，支管1比支管2高10m，MN段直管长为70m，N1段直管长为16m，N2段直管长为5m，当管路上所有阀门均处在全开状态时，总管、支管1、2的局部阻力当量长度分别为l e=11m，l e1=12m，l e2=10m。

管内摩擦系数λ可取为0.025。

12.一空煤气罐容积为800m3，罐中残留煤气的浓度为1.5%(体积分数，下同)。

现因检修须进行强制通风以排除残留的煤气，并控制操作使进风量与排风量相等，均为10m3/s。

已知进风中煤气含量为0.05%，拟使排风中煤气含量降至0.1%以下，求所需时间。

(在排除残留煤气的过程中，虽然罐中气体总量并未变化，但煤气的含量却在不断变化，因此对后者来讲是一个非定态流动过程。

按通常的处理方法对煤气进行物料衡算，即可求出答案。

)13.一直径为4 m的圆柱形直立水槽﹐槽底装有内径为50mm的钢管，管长为40m，水平铺设。

开启阀门，槽内的水可从管内流出。

已知水温为20℃，水的密度为1000kg/m3，流体的摩擦系数λ=0.03，与直管阻力相比局部阻力均可忽略不计。

试求：(1) 槽内水深为6m时的排水量，以m3/h表示；(2) 槽内水深从6m降为4 m所需的时间。

14.圆桶形高位槽直径位为0.5m，底部接一长为30m(包括局部阻力当量长度)、内径为20mm 的管路，摩擦系数λ=0.02。

水平支管很短﹐除阀门外的其他阻力可忽略，支管直径与总管相同。

高位槽水面与支管出口的初始距离为5m，槽内水深为1m，阀门1、2的类型相同。

试求：(1) 当阀门1全开(ζ=2)，阀门2全关时，支管1中的瞬时流速；(2) 在上述情况下，将槽中的水放出一半，所需的时间；(3) 若在阀门1全开、阀门2全关的条件下放水100s后，将阀门2也全开，放完槽中的水总共需要的时间。

15.在两个相同的填料塔中填充高度不等的填料，用相同钢管并联组合，两支路管长均为5m，管径均为0.2m，摩擦系数均为0.02，每支管均安装一个闸阀。

塔1、塔2的局部阻力系数ζ1=10、ζ8=8。

已知管路总流量始终保持为0.3m3/s。

试求：(1) 当阀门全开(ζC=ζD=0.17)时，两支管的流量比和并联管路能量损失；(2) 阀门D关小至两支路流量相等时，并联管路能量损失；(3) 当将两阀门均关小至(ζC=ζD=20时，两支路的流量比及并联管路能量损失。

16.由水库将水打入一敞口水池，水池水面比水库水面高50m，要求的流量为90m3/h，输送管内径为156mm，在闸门全开时，管长和各种局部阻力的当量长度的总和为1000m，对所使用的泵在Q=65~135m3/h内属于高效区，在高效区中，泵的性能曲线可以近似地用直线H=124.5-0.392Q表示，此处H为泵的扬程单位为m，Q为泵的流量m3/h，泵的转速为2900r/min，管路摩擦系数可取λ=0.025，水的密度ρ=1000kg/m3。

(l) 核算泵能否满足要求；(2) 如泵的效率在Q=90m3/h时可取为68%，求泵的轴功率；如用阀门进行调节，由于阀门关小而损失的功率为多少？此时泵出口压力表的读数如何变化？(3) 如将转速调为2600r/min，并辅以阀门调节使流量达到要求的90m3/h，比(2)的情况节约能量百分之几？与(2)相比，泵出口压力表的读数又如何变化？(4) 画图示意出以上各变化过程的工作点，并简要说明之。

17.用两台型号相同的离心泵将水由敞口槽处送至密封贮罐，罐内的压强为0.058MPa(表压)。

两槽间的垂直高度为15m，通过适当启、闭阀门，可实现双泵的串、并联工作。

已知单泵的特性曲线方程为：H=45-32Q2(式中，H单位为m；Q单位为m3/min)，管路尺寸均为Φ95mm×4mm，管路总长为50m(包括全部局部阻力的当量长度)。

假设管内流动已经进入完全湍流区，其摩擦系数为0.03，若忽略串、并联管路切换过程泵与阀门的局部阻力损失，试求：(1) 当阀门V3，V4全开而V1，V2关闭时的工作点；(2) 当阀门V2，V4全开而V1，V3关闭时的工作流量与扬程；(3) 当阀门V1，V3，V4全开而V2关闭时的工作流量与扬程；(4) 对比本系统的最大流量，若将阀门V4关小至流量为55m3/h，则由于节流调节，损失在阀上的轴功率为多少(取效率为68.5%)？解题思路会做的同学不用看我写的思路。

建议大家一定要先把例题搞懂。

1题U型压差计测量的是两点间动能和流动阻力损失之和，与摆放方式（倾斜、竖直、水平），位置无关。

2题是本书P25例3的类似题，注意参数变了，还有第二问要求流量别忘了。

如果U型管压差计读数减少△R，意味着左边液位升高△R/2。

3题右上角U型压差计右侧比左侧低，是负压。

倒U型压差计内指示剂密度比流体低，注意哪侧液位高，压强就大。

4题分支管路可以从节点分别与下游不同截面列伯努利方程，主管路等于分支管路流量之和，可以求出流速关系式。

5题流动状态未知，高黏度的流体可以假设为层流，利用已知条件计算出流速后再校核一下。

求消耗功率其实可以从单位推出所需要的公式。

6题不要被这些缺条件的题弄得手足无措，只要知道化工中一些参数的基本取值范围，这些题反而更能发挥自己的主观能动性。

关于适宜的流速选取可以参考天大教材P23页表1-1和例题1-7。