1.11 如图所示，水从内径为d1的管段流向内径为d2管段，已知d2?2d1，d1管段流体流动的速度头为0.8m水柱，h1?0.7m，忽略流经AB段的能量损失，则h2?1.3m，h3?1.5m。 1.12 图示管路装有A、B两个阀门，试判断：

（1）A阀门关小，B阀门不变

p1变大，p2变小，p3变小，p4变小，(p2-p3) 变小，不变)；

（2）A阀门不变，B阀门开大

p1变小，p2变小，p3变小，p4变大，(p2-p3) 变小，不变)；

（3）A阀门开大，B阀门不变

p1变小，p2变大，p3变大，p4变大，(p1-p2) 变小， (p2-p3) 变大(变大，变小，不变)； （4）A阀门不变，B阀门关小

p1变大，p2变大，p3变大，p4变小，(p2-p3) 变小(变大，变小，不变)。 1.13 图示管路两端连接两个水槽，管路中装有 调将阀门开大或关小时，管内流量qV，管内总阻力损失hf1和局部阻力损失hf2有何变化，并以箭头或适表达（设水槽液位差H恒定）。

题 1.13附图

H A 题 1.12附图

B p1 p2 p3 p4

变小 (变大，

变大(变大，

节阀门一个。试讨论失?hf，直管阻力损当文字在下表中予以

总阻力损失直管阻力损局部阻力损流量 qV

?hf 失 hf1 失 hf2 阀开大 阀关小 判断题 不变 不变 1.14 粘性是流体的物性之一，无论是静止的还是流动的流体都具有粘性。（ ）

1.15 尽管粘性是流体的物性之一，但只有流动的流体才考虑粘性的影响，对静止的流体可不考虑粘性的影响。（ ）

1.16 U型压差计测量的是两截面间静压强之间的差值。（ ）

1.17转子流量计工作时转子受到两个力的作用，一个是重力，另一个的浮力。（ ） 1.18 孔板流量计工作时，流体在流过孔板前后的静压强差不变。（ ） 1.19 转子流量计工作时，流体作用在转子上下两截面的静压强差不变。（ ） 1.20 降低温度液体的粘度增加。（ ）

1.21 升高温度气体的粘度增加。（ ）

第二章：流体输送机械

思考题

1、离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？泵入口的压力处于什么状态？

2、离心泵的特性曲线有几条？其曲线形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？ 3、在测定离心泵的扬程与流量的关系时，当离心泵出口管路上的阀门开度增大后，泵出口压力及进口处的液体压力将如何变化？

4、离心泵操作系统的管路特性方程是怎样推导的？它表示什么与什么之间的关系？ 5、离心泵的工作点是怎样确定的？流量的调节有哪几种常用的方法？ 6、何谓离心泵的气蚀现象？如何防止发生气蚀？ 7、影响离心泵最大允许安装高度的因素有哪些？

8、什么是液体输送机械的扬程（或压头）？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、泵的转速、液体的黏度对扬程有何影响？

9、管路特性方程H?H0?kqV中的H0与k的大小，受哪些因素的影响？

例题

例2-1 某油田通过φ300×15mm的水平钢管将原由输送至炼油厂。管路总长为1.6×105m，输油量要求为250×103kg/h，现已知油在输送温度下的粘度为0.187Pa·s，密度为890kg/m3。该油管的局部阻力可忽略，现决定采用一种双吸五级油泵，此泵在适宜工作范围内的性能列于本例附表1中。 附表1 Q/（m3/h）

H/m

200 500

240 490

280 470

320 425

2注：表中数据已作粘度校正。

试求在整个输油管路上共需几个泵站？实际输送量为若干kg/h。

250?103解：油的体积流量Q==280.9m3/h

890管内流速u=Re=

du??280.9=1.363m/s

3600?0.785?0.272?0.27?1.363?890=1751＜2000为滞流 ?3187?10因原油在直管内作滞流流动，故：

32?ul32?187?10?3?160?103?1.363管路压头损失Hf= ?2??gd?g0.272?890?9.81 =2050m

由附表1单台泵的特性数据查出：当Q=280.9m3/h时，H=467.5m 2050初估泵系数 n==4.385

467.5故应采用5个泵站。根据串联原理，用同规格5台泵串联的压头为单台泵的5倍，计算出数据?pf列于本题附表2中。

附表2

Q/（m3/h）

200 240 280 320 H/m

2500

2450

2350

2125

将以上数据标绘在本题附图得泵的串联合成特性曲线。

H/m He=7.302Qe 因输送管路为水平直管，故管2400 特性曲线方程为： 2200 M 5台泵串联合成

特性曲线 2000 1800 1600 1400 200 240 280 320 Q/（m3/h）

2-1 附图

H32?l32?lQe32?187?10?3?160?103Qe=Hf=d2?g?d2?g?? =e20.274?890?9.81?0.785? 4d?36003600=7.302Qe2

将此管路特性曲线方程标绘在本题附图中，得泵的串联合成特性曲线。

管路特性曲线与泵合成特性曲线的交点，即为工作点，其对应的流量、压头分别为：

QM=305m3/h HM=2230m 故实际输油量为

Wh=305×890=271×103kg/h

例2-2 某水泵性能参数列于本题附表1中。现有两个管路系统，他们的管路特性方程分别为： He=15+0.077Qe2

路

中，

及 He=15+0.88 Qe2

为提高管路系统的供水量，每条管路系统均用二台相同的泵进行组合操作，试比较各个管路系统泵的最佳组合方式及最大流量为若干。

附表1

Q/（L/s） H/m

0 33.8

1 34.7

3 34.6

5 31.7

7 27.4

9 21.8

11 15

解：先按题给已知数据画出单台泵的特性曲线M1M2，按压头不变流量加倍的原则，画出二台泵并联时的合成特性曲线AC，又按流量不变压头加倍的原则，画出二台泵串联时的合成特性曲线DB。

对于第一种管路系统，按He=15+0.077Qe2计算出不同Qe下对应He，计算结果列于本题附表2中，然后在本题附图中画出管路特性曲线ABM1。

附表2

Q/（L/s） He/m

1 15.077

3 15.69

5 16.93

7 18.77

9 21.24

11 24.32

由图可读出泵并联时的工作点A QA=13.1L/s 泵串联时的工作点B QB=11.6 L/s 单台泵工作点M1 QM=9.2 L/s

由此可见，对于第种管路系统，即管路特性曲线较平坦的低阻管路，用两台泵并联组合，可获得高的流量，最大流量为13.1 L/s。

对于第二种管路系统，按He=15+0.88 Qe2计算出不同Qe下对应的He，计算结果列于本题附表3，然后在本题附图中画出管路特性曲线DCM2。

附表3

Q/（L/s） He/m

1 15.88

3 22.92

70 60 50 He=15+0.88Qe2 C

M2

A

He=15+0.077Qe2 B M1

单台泵

5 37.0

7 58.12

串

9 86.28

由图读出泵并联时的工作点C的流量QC=4.7 L/s

泵串联时的工作点D的流量QD=6.8 L/s 单台泵操作时其工作点M2的流量QM2=4.45 L/s

由此可见，对于管路特性曲线较陡的高路，用二台泵串联可获得较大的流量，流量为68 L/s。

30 20 10 D 40 阻管最大

0 1 2 3

4 5 6

7 8 9

2-2附图

10 11 12 13

例2-3 在图示管路中装有一台离心泵，离心泵的特性曲线方程为He?40?7.2?104qV（式中qV的单位用m3/s表示，He的单位用m表示），管路两端的位差?z?10m，压差?p?9.51?104Pa。用此管路输送清水时，供水量为10×10-3m3/s，且管内流动已进入阻力平方区。若用此管路输送密度为1200kg/m3的碱液，阀门开度及管路两端条件皆维持不变，试求碱液的流量和离心泵的有效功率为多少？

解：联立管路两端之间的机械能衡酸式与泵特性方程可得

??22He??z??KqV?40?7.2?104qV

?g 2 Pa 2

2据题意，当供水量为10×10-3m3/s时，泵的压头为

He?40?7.2?104?0.012?32.8m

10m 1 Pa 1 故

9.81?10432.8?10?He??z??p/?g1000?9.81?1.28?105 K??20.012qV两端面之间的机械能衡算式求得：

2-3附图

因流动进入阻力平方区，且阀门开度不变，用此管路输送碱液K值不变，此时的管路特性方程可由

??9.81?104222?KqV?10??1.28?105qV?18.3?1.28?105qV He??z??'g1200?9.81'而泵特性方程与流体密度无关，由泵和管路特性方程联立 18.3?1.28?105qV?40?7.2?104qV 得 qV?10.4?10?3m3/s

He'?18.3?1.28?105?(10.4?10?3)2?32.2m 离心泵的有效功率为

Pe'??'gHeqV?1200?9.81?32.2?10.4?10?3?3942W 当此管路输送水时，

qV?10?10?3m3/s，He?40?7.2?104?(10?10?3)2?32.8m Pe??gHeqV?1000?9.81?32.8?10?10?3?3218W

从本例计算结果可以看出，用同样的管路和离心泵输送密度较大的液体，流量不会降低（如管路两端压强相同?p?0，压头、流量与流体密度无关）。但离心泵的功率与密度成正比，需注意防止电机过载。

例2-4 某工艺过程需要使用温度为294K、压强为101.33kPa、流量为1700m3/h的空气。现用一台离心通风机，从温度为366.3K、压强为98.9kPa的静止空间吸入空气，由风机排出的空气温度不变，压

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