第一章 流体流动问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。

质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。

问题2. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降? 答2．分子间的引力和分子的热运动。

通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。

液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。

问题3. 静压强有什么特性?答3． 静压强的特性： ①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。

问题4. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10-3m 2，水和容器总重10N 。

(1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)；(2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？题4附图 题5附图 答4．1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下大。

2）内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa ；外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强4.91kPa 。

因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。

问题5. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好?答5．由静力学方程可以导出Δp=H(ρ冷-ρ热)g ，所以H 增加，压差增加，拔风量大。

6、下图所示的两个U 形管压差计中,同一水平面上的两点A 、B 或C 、D 的压强是否相等？水银图1－1 1－1附图12答：在图1—1所示的倒U 形管压差计顶部划出一微小空气柱。

空气柱静止不动，说明两侧的压强相等，设为P 。

由流体静力学基本方程式： 11gh gh p p A 水空气ρρ++=11gh gh p p B 空气空气ρρ++=空气水ρρ> ∴B A p p >即A 、B 两点压强不等。

而 1gh p p C 空气ρ+= 1gh p p D 空气ρ+=也就是说，C p 、D p 都等于顶部的压强p 加上1h 高空气柱所引起的压强，所以C 、D 两点压强相等。

同理，左侧U 形管压差计中，B A p p ≠ 而D C p p =。

分析：等压面成立的条件—静止、等高、连通着的同一种流体。

两个U 形管压差计的A 、B 两点虽然在静止流体的同一水平面上，但终因不满足连通着的同一种流体的条件而非等压。

7、 原油在圆形直管中流动。

已知原油的密度为800kg/m 3，运动粘度为50mm 2/s ，流速为0.9m/s ，管长为1000m ，管内径为100mm 。

现将流量和管内径都扩大1倍，则管路阻力为原来的多少倍？ 解：方法一先判定流型： 180010509.01.0Re 6=⨯⨯==v du ＜2000 所以流动类型为滞流。

由滞流时的直管阻力计算式――泊谡叶方程计算原阻力：kPa kp d lu vp d lu p a f 1151015.11.09.01000800105032)(323252622=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯===∆-μ 设流量和管径都改变后的管路阻力为f p '∆。

管内径增大１倍 mm d d 20021002'=⨯==流量增大１倍 21212)/()/(22'''''''=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⋅==d d W W A A W W A W A W u u S S S S S S ρρ∴ s m u u /45.0219.021'=⨯==a a fkp p p1441044.12.045.01000800105032426'=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=∆- 管路变动后阻力为原来的倍数： 125.0811154.14'===∆∆f f p p 即阻力减小，为原来的12.5%。

验算雷诺数：流量和管径都改变后，d d 2'=，u u 21'=∴ Re 1800Re 212'''===⋅⋅==μρμρμρdu u d u d R e 雷诺数没变，仍为1800，说明用泊谡叶方程是可以的。

方法二从方法一知：20001800'<==e e R R , 所以流动类型为滞流。

由泊谡叶方程222785.03232d d Ws ld lup f ρμμ==∆f p ∆∝4dWs125.081)21(2)(44'''==⨯==∆∆d d Ws s W p p f f阻力减小，为原来的12.5％。

分析：可以看出，第二种方法较为简捷，避免了繁琐的运算。

8、用水泵向高位水箱供水（如附图所示），管路流量为150m 3/h ，泵轴中心线距水池液面和水箱液面的垂直距离分别为2.0m 和45m 。

泵吸入管与排出管分别为内径205mm 和内径180mm 的钢管。

吸入管管长50m （包括吸入管路局部阻力的当量长度），排出管管长200m （包括排出管路局部阻力的当量长度），吸入管和排出管的管壁粗糙度均为0.3mm ，水的密度1000 kg/m 3，粘度1.0×10-3 Pa ﹒s ，泵的效率为65%，圆管内湍流摩擦系数用下式计算：23.0Re 681.0⎪⎭⎫⎝⎛+=d ελ试求：（1）吸入管和排出管内的流速、雷诺数各为多少？各属于哪种流动类型？ （2）泵吸入口处A 点的真空表读数？（3）泵向单位质量流体所作的功为多少？泵的轴功率？ 解：（1）吸入管内流速 263.1205.0785.03600/150211=⨯==A V u m/s ， 258915100.11000263.1205.0Re 3111=⨯⨯⨯==-μρu d ，属于湍流； 排出管内流速 638.1180.0785.03600/150222=⨯==A V u m/s ， 294840100.11000638.1180.0Re 3222=⨯⨯⨯==-μρu d ，属于湍流； （2）在1－1与2－2间列柏努利方程∑-+++=++212111200022f h u p g z u p g z ρρ 00000=≈=z u p p a()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+-222111120210110u d l u u g z z p p p A λρ＝－＝真0231.0258915682053.01.023.01=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=λ 249112263.1205.0500231.02263.181.92100022=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯++⨯⨯＝真A p Pa(3) 在1－1与3－3间列柏努利方程∑-+++=+++312333200022f e h u p g z h u p g z ρρ0003030=≈===z u u p p p a()22222222111103u d l u d l g z z h e λλ++-＝ 0237.0294840681803.01.023.02=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=λ 89.5002638.1180.02000237.02263.1205.0500231.081.94722=⨯+⨯+⨯＝e h J/kg336.3210865.010003600/15089.500=⨯⨯==＝ηρηV h N N e eW第二章 流体输送机械问题1. 什么是液体输送机械的压头或扬程?答1．流体输送机械向单位重量流体所提供的能量(J/N)。

问题2. 离心泵的压头受哪些因素影响?答2．离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。

问题3. 何谓"气缚"现象? 产生此现象的原因是什么? 如何防止"气缚"? 答4．因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。

原因是离心泵产生的压差与密度成正比，密度小，压差小，吸不上液体。

灌泵、排气。

问题4. 影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些?答4．离心泵的特性曲线指H ｅ～q V ，η～q V ，P ａ～q V 。

影响这些曲线的主要因素有液体密度，粘度，转速，叶轮形状及直径大小。

问题5. 离心泵的工作点是由如何确定的? 有哪些调节流量的方法?答5．离心泵的工作点是由管路特性方程和泵的特性方程共同决定的。

调节出口阀，改变泵的转速。

问题6. 何谓泵的汽蚀? 如何避免"汽蚀"?答6．泵的汽蚀是指液体在泵的最低压强处(叶轮入口)汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和腐蚀的现象。

规定泵的实际汽蚀余量必须大于允许汽蚀余量；通过计算，确定泵的实际安装高度低于允许安装高度。

问题7. 什么是正位移特性?答7．流量由泵决定，与管路特性无关。

问题8．往复泵有无"汽蚀"现象？答8．往复泵同样有汽蚀问题。

这是由液体汽化压强所决定的。

问题9. 为什么离心泵启动前应关闭出口阀, 而旋涡泵启动前应打开出口阀？答9．这与功率曲线的走向有关，离心泵在零流量时功率负荷最小，所以在启动时关闭出口阀，使电机负荷最小；而旋涡泵在大流量时功率负荷最小，所以在启动时要开启出口阀，使电机负荷最小。

问题10. 通风机的全风压、动风压各有什么含义? 为什么离心泵的 H 与ρ无关, 而风机的全风压P T 与ρ有关?答10．通风机给每立方米气体加入的能量为全压，其中动能部分为动风压。

因单位不同，压头为m ，全风压为N/m 2，按ΔP=ρｇｈ可知ｈ与ρ无关时，ΔP 与ρ成正比。

11、某油泵的必需气蚀余量为Δh=2.5m, 操作条件下所输送油品的密度为850kgm -3，饱和蒸汽压为3.04×104Pa ，吸入管的阻力损失为25J.kg -1,贮槽液面上方的绝对压强为750mmHg ，试求该泵的允许安装高度Hg 。

m g h h g p p H f vo g 3.381.9255.281.9850304004.133750.=--⨯-⨯=-∆--=ρ答：考虑了安全系数以后，离心泵的安装高度为2.8米。

12、用离心泵将20℃清水从贮水池输送到指定位置，已知输送管出口端与贮水池液面垂直距离为8.75m,输水管内径为114mm 的光滑管，管长为60m （包括局部阻力的当量长度），贮水池与输水管出口端均与大气相通，贮水池液面保持恒定。

该离心泵的特性如表1。

试求该泵在运转时的流量、压头、轴功率和总效率。

水的物性：ρ＝999kg/m 3μ=1.005mPa•s表1解：（1）管路特性方程 在贮水池液面和输水管出口内侧列柏努利方程式，得H e = Δz +++ (λ)其中=0 u 1=0即H e = Δz + (1＋λ)=8.75＋489.2（1＋2.96 Q e-0.25）Q e2（2）标绘管路特性曲线表2（3）泵在运转时的流量、压头、轴功率和总效率本题附图中泵的特性曲线与管路特性曲线的交点就是泵的工作点，该点对应的各性能数值即为泵在运转条件下的流量、压头和效率。