2012南京工业大学化原答疑完整

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1.弄清基本概念

2.熟悉基本公式推导过程 3.掌握解题思路和方法

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第一章 流体流动 1.1 基本概念1.流体定义和特征 什么叫流体？流体不同于固体的特征是什么？

p7

2.连续介质模型 流体是由大量分子组成，而每个分子行为千差万别，且 分子间是不连续的。因此，提出连续介质模型的意义是 什么？ p7

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3.牛顿粘性定律 流体具有粘性的原因是什么？有粘度？

P15 流体粘度是衡量粘性大小的物理量，流体静止时是否具 P16

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4.U形压差计 分析U形管压差计受力平衡的重要依据是什么？

p11

5.速度边界层 什么叫速度边界层？速度边界层形成的原因是什么？

P28-29

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6.量纲分析 量纲分析(因次分析)可以减少变量，减少实验工作量, 减 少实验设备, 减少实验流体种类。由无量纲数群(无因次 数群)表示的关联式可推广应用于其他设备和其它流体, 条件是什么？

P30

7.局部阻力 局部阻力产生的原因和实质是什么？

P34-35

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1.2 基本公式1. U形压差计2.机械能守恒方程

pm1 pm2 ( i ) gR2 1 2

p1

u p2 u2 gz1 gz2 hf 2 2

3.层流速度分布及层流阻力计算(海根· 泊稷叶方程)

r 2 v v max 1 R

vmax

( pm,1 pm, 2 ) R 4 l

2

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管轴心处

max

pm,1 pm, 2 4 lpm,1 pm,2

R 2 2u8 ul 32 ul ( J / kg ) 2 2 R d

h f ,1 2

2

4.阻力计算(Fanning公式)

l u hf d 2 ( J / kg )5.Re计算

Re du / dG / 4V /( d ) 4W /( d )

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1.3 计算举例1.将水池中的水输送到高位槽, 两水面位差15m, 压力表 至水池的高度为1m, 管路总长(L+Le)为50m, 其中出水 管路长(L+Le)为40m, 管路摩擦系数λ=0.02, 管子尺寸 φ57×3.5mm, 水的密度为1000kg/m3,泵的流量为 15m3/h, 效率为0.65, 求:P3 1m 2 1 4

(1)泵的轴功率； (2)压力表读数(Kgf/cm2)1

15m

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解: (1)求泵的轴功率

u

15 3600

4

2.123m s2 2

(0.05) 2

p1

u p4 u4 l4 u gz1 He gz4 2 2 d 24

2 1

(l le )1 4 u 2 He g ( z4 z1 ) d 2 2 50 2.123 9.81 15 0.02 192.2 J Kg 0.05 2 P1m 21 1

3

15m

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192 .2 15 Ne gHeV 1000 9.81 800 .8(W ) 9.81 3600

Na Ne / 0.65 1232(W )(2)求出口压力在3~4截面列机械能守恒方程2 2 2

p3

u3 (l le )3 4 u3 p4 u4 gz3 gz4 2 2 d 4 2u4 0P 3

15m

1m

21 1

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p3 p4 u3 (l le )3 4 u g ( z4 z3 ) 175.65J / Kg 2 d 22 2 3 3

p3 p4 1.757 10 Pa 1.757kgf / cm5或在1~3截面间列机械能守 恒方程求压力表读数P 3 4 15m

2

1m

21 1

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第二章 流体输送机械2.1 基本概念1. 离心泵叶轮有哪

几种类型？

p62

2. 离心泵中，叶轮和泵壳分别起什么作用？

叶轮：原动机的机械能→液体→静压能↑和动能↑ 泵壳:汇集由叶轮抛出的液体; 部分动能→静压能。3. 离心泵出厂时三条性能曲线是在什么条件下测定的？

p70

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4. 离心泵扬程的定义是什么？

p68

5. 离心泵产生气蚀现象过程，产生的原因是什么？如何 避免气蚀现象产生？

P766. 离心泵何时采用串联？何时采用并联？

P75

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2.2 基本公式1.管路特性曲线 泵特性曲线 2. 泵的最安装高度H g, max p1 pv z K z1 h允 H f,1 2 g g环 境 大 气 压 工 质 温 度 由 流 量 查 附 录 吸 入 管 路 阻 力

He ' H0 KV

2

He A BV

2

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以允许吸上真空高度[HS]计算Hg,max

Hgmax

u H S ,允 H f 1 2 2g

2 2

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2.3 计算举例1.用离心泵向水洗塔送水, 在泵出口阀全开时, 管路特性 曲线方程为：

H 20 1.1 10 v' e 5

2

式中v为管路中的流量, m3/s, 关小阀门后, 测得流量为 0.013m3/s时, 相应的压头为45m, 求：

(1)此状态下的管路的特性曲线方程;(2)与原管路相比, 在此流量下因阀门关小所增加的功率

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解： (1)在1-1~4-4截面间列柏努利方程：H0 2 12 1 2

4

3 1

P u P4 u4 1 z1 He ' z4 H f 1 2 H f 3 4 g 2g g 2g 2 2 P4 P u 4 u1 1 He' ( z 4 z1 ) H f 1 2 H f 3 4 g 2g H 0 H f 1 2 H f 3 4 H0 H f

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8 l le 2 l 2 2 5 Hf V 8( ) /( d g ) V 2 5 d g d 令

8 l l e K 2 5 d g2

He' H 0 KV

—管路特性曲线方程

H0不受阀门开启度的影响, K随

le 、

变化

关小阀门流量为0.013m3/s时, 相应的压头为45m:

45 20 K ' 0.013

2

K ' 1.479 10

5

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∴ 阀门关小后的管路特性曲线方程为：

He' 20 1.479 10 V5

2

(2)阀门关小增加的功率阀门关小前管 5 2 路所需的轴功： He1 ' 20 1.1 10 0.013

38.59m

阀门关小后管 He'2 20 1.479 105 0.0132 路所需的轴功： 阀门关小 增加功率：

44.9951 m

N Ne' Ne gVHe2 ' gVHe1 '

1000 9.81 0.013 44.9951 38.59 816.84 W