流體機械及工程題庫

流體機械及工程題庫流體機械及工程題庫10/15流體機械及工程題庫一、填空題流體機械是指以流體為工作介質(zhì)與能量載體的機械設(shè)備。按能量的傳遞方向不同，可以將流體機械分為原動機和工作機?！补ぷ髟砗腿莘e式流體機械。按轉(zhuǎn)輪前后單位重量水流的壓力勢能是否相等式。還擊式流體機械又可以分為徑向式、混流式〔斜流式〕和軸流式。按工作介質(zhì)的性質(zhì)不同，可以將流體機械分為熱力機械和水力機械。1個工程大氣壓＝10米水柱。1Pound=0.4536kg，1psi＝0.068標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。1Torr=1mmHg水輪機的流量是指單位時間流過水輪機進(jìn)口斷面流體的量。水泵的流量是指單位時間流過水水泵出口斷面流體的量。水輪機的工作水頭是指單位重量水從水輪機的進(jìn)口至出口所削減的能量泵的揚程是指單位重量液體從泵進(jìn)口至泵出口所增加的能量。風(fēng)機的能頭是指單位體積的氣體從風(fēng)機的進(jìn)口斷面到風(fēng)機的出口斷面所獲得的全壓增值。假設(shè)進(jìn)入葉輪內(nèi)的流量為QT

Qq

TQQQ泵的容積效率為q

Q。QT假設(shè)機器內(nèi)的流淌損失為h，機器的能量頭為H，則水輪機的流淌效率為 Hhh H

；水泵的流淌效率為h

H 。Hh流體機械的機械損失包括軸承摩擦損失、軸封摩擦損失和輪盤摩擦損失。水輪機的軸功率是指水輪機的輸出功率，水泵的軸功率是指水泵的輸入功率。葉輪的平面投影圖是指將葉輪番道內(nèi)的全部點投影到垂直于軸的平面上指將流道內(nèi)的全部點旋轉(zhuǎn)到過軸線的平面〔軸面〕上。軸面流線是流面與軸面的交線 u表示，與圓周的切線方向全都；相對運動速度用w表示，與流線〔葉片〕的切線方向全都。速度三角形是指由確定、相對及圓周速度矢量構(gòu)成的矢量圖。確定流淌角是確定速度與圓周速度的夾角相對流淌角是相對速度與圓周速度的反方向的夾角。葉片安放角y

是指葉片任意一點的切線與圓周速度反方向〔對工作機〕的夾角。當(dāng)流體沿葉片型線運動時〔即葉片數(shù)無究多時〕y

。確定速度可以分解為軸面分速cm

與圓周分速c。u葉片數(shù)量無限多，葉片無窮薄、抱負(fù)流體、恒定流淌以及流體不行壓縮。1

(u22g 2

u2)表示由于離心力作用引起流體壓能的增加。1高度b，導(dǎo)葉出流角 和葉片安放角〔角〕來轉(zhuǎn)變水輪機的流量。0 0 y沖角是指來流相對速度與葉片型線在進(jìn)口處切線間的夾角“軸向旋渦”運動，其方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反。反作用度是靜壓能H 與總能頭H 之比。st T反作用度的取值區(qū)間為，當(dāng)反作用度=0.5時，為徑向式葉片；當(dāng)反作用度>0.5時，為后彎式葉片；反作用度<0.5時，為前彎式葉片。模型與原型間的比例放大或縮小時，使模型的能頭Hs

1mPs

1kW時，該n。s翼型中線〔骨架線或骨線〕是指翼型兩面間內(nèi)切圓圓心的連線。葉柵稠密度是弦長與柵距之比。無窮遠(yuǎn)處來流w

與弦的夾角稱為沖角。葉柵中各翼型的相對應(yīng)點的連線稱為葉柵列線〔額線。升力系數(shù)和阻力系數(shù)與斷面形、沖角、外表粗糙度和雷諾數(shù)有關(guān)。二、單項選擇題某一臺水輪機工作時，其進(jìn)口的流量為Q

，出口流量為Qp

，葉輪內(nèi)的流量為Q ，則T其容積效率qQTQTQ

為〔A 。； B．p

； CQs 。QsQQQsQQ某一水泵的流量為QqQT

q

〔B。QqQ

Q；QT

q。QHHT

，水輪機內(nèi)的流淌損失為h，則其流淌效率hTTH

為〔A。B．H

； C(HTh) 。； H HT T某一水泵的揚程為H，葉輪對水流做功的理論能頭為HT

，水泵內(nèi)的流淌損失為h，則其流淌效率hHHTH

為〔B。； B．HH

； CHT( 。TP指的是〔B。

H h)T機器的輸出功率；P〔B。

機器的輸入功率； C．葉輪的輸入功率。A．是發(fā)電機的輸出功率； B．是水輪機的輸出功率； C．等于gQH。隨著比轉(zhuǎn)數(shù)的增大，流體機械的流淌效率將〔C?。A．不能確定其變化趨勢；B．增大； C．減小。葉輪高壓側(cè)用符號“psg為流

st

1p1dp，Hg s

為總能頭，則對于可壓縮與不行壓縮流體，葉片式T流體機械的反作用度均可表示為〔C。HT ；Hst

B．1

Hst；HT

HC． st。HT葉片式流體機械的反作用度是〔C〕之比。動能與總能量頭； B．靜壓能與動能； C．靜壓能與總能量頭。葉片式流體機械的反作用度0，則說明該機器的轉(zhuǎn)輪葉片是〔B〕葉片。A．還擊式； B．沖擊式； C．后彎式。葉片式流體機械的反作用度0.5，則說明該機器的轉(zhuǎn)輪葉片是〔B〕葉片。前彎式； B．徑向式； C．后彎式。葉片式流體機械的反作用度1，則說明該機器的轉(zhuǎn)輪葉片是〔C〕葉片。A．前彎式； B．徑向式； C．后彎式。汽輪機葉輪的葉片外形一般承受〔A。向前彎曲； B．徑向延長； C．向后彎曲。隨著比轉(zhuǎn)速的增大，葉輪的滑移系數(shù)將〔C?。不能確定其變化趨勢；B．增大；水輪機的單位轉(zhuǎn)速n11為〔 。

C．減小。nD nDH； B． ；HH

nD HC． 。D Hns

3.65

n QH3/4n Q

可知，一臺在額定轉(zhuǎn)速下工作的水泵，隨著其工作流量的減小，比ns將〔C。增大；

減??； C．不變。ns

nPH5/4P

ns將〔C。增大； B．減?。?C．不變。隨著水泵流量的加大，其必需汽蝕余量h將〔C。r增大；水輪機的裝置汽蝕系數(shù)p

減?。?C．不能確定其變化趨勢。h a與〔A。H水輪機的吸出裝置有關(guān)；B．水輪機葉輪進(jìn)口的幾何參數(shù)及運動參數(shù)有關(guān)；C．水輪機葉輪出口的幾何參數(shù)及運動參數(shù)有關(guān)。隨著水泵流量的加大，其它工作條件不變，則其有效汽蝕余量ha

將〔B。增大；水輪機的汽蝕系數(shù)

減??；ChCr與〔 。H

不能確定其變化趨勢。A．水輪機的吸出裝置有關(guān)；B．水輪機葉輪進(jìn)口的幾何參數(shù)及運動參數(shù)有關(guān)；C．水輪機葉輪出口的幾何參數(shù)及運動參數(shù)有關(guān)。中小型臥式離心泵的安裝高程是指〔B〕的高程。其固定底座平面； B．其基準(zhǔn)面； C．壓力最高點。立式軸流水輪機的安裝高程是指〔C〕的高程。其固定底座平面； B．其基準(zhǔn)面； C．其進(jìn)口導(dǎo)葉水平中心平面。隨著流體機械工作流量的減小，葉片進(jìn)口的沖角將〔C?。A．增大； B．減??； C．變化不定。全調(diào)整式軸流泵的葉片安放角增大，其Hf(Q)曲線〔A。A．向右上方抬高； B．向左下方降低； C．不發(fā)生位移。僅降低離心泵的轉(zhuǎn)速，其Hf(Q曲線〔B。向右上方抬高； B．向左下方降低； C．不發(fā)生位移。三、是非題〔 〕由流體與轉(zhuǎn)動的葉輪之間的摩擦所引起的圓盤損失屬流淌損失?！?〕圓盤損失是外部機械損失?！?〕葉片的凹面為工作面，凸面為反面?！?〕葉片的凸面為工作面，凹面為反面?！?〕工作面的壓強比反面的壓強大?！?〕工作面的壓強比反面的壓強小。〔 〕有限多葉片葉槽內(nèi)軸向旋渦的旋向與葉輪轉(zhuǎn)動方向相反?！?〕有限多葉片葉槽內(nèi)軸向旋渦的旋向與葉輪轉(zhuǎn)動方向一樣?！?〕相像的流體機械，其比轉(zhuǎn)速相等；反過來，比轉(zhuǎn)速相等的流體機械，則其性能不肯定相像。10．〔 〕比轉(zhuǎn)速ns11．〔 〕比轉(zhuǎn)速ns

越大，高效率區(qū)越寬。越大，葉片的扭曲程度也越大。12．〔 〕當(dāng)流體機械安裝位置海拔高程越高，則流體機械允許的安裝高度就越低。13．〔 〕當(dāng)流體機械安裝位置海拔高程越高，則流體機械允許的安裝高度也就越高。14．〔 〕汽蝕比轉(zhuǎn)速C較大的水泵，其抗汽蝕性能較好。15．〔 〕水力機械的汽蝕比轉(zhuǎn)速C值愈小，其抗汽蝕性能越好。16．〔 〕給定流量等其它參數(shù)不變，掌握在肯定的限制范圍內(nèi)提高葉輪的轉(zhuǎn)速，其葉片進(jìn)口的沖角將加大。17．〔 〕給定流量等其它參數(shù)不變，掌握在肯定的限制范圍內(nèi)提高葉輪的轉(zhuǎn)速，其葉片進(jìn)口的沖角將減小。18．〔 〕全部葉片式流體機械的沖角是葉片進(jìn)口安放角與進(jìn)口相對流淌角之差。19．〔 〕全部葉片式流體機械的沖角是葉片進(jìn)口相對流淌角與進(jìn)口安放角之差。20．〔 〕以相對參數(shù)、無量綱參數(shù)和單位參數(shù)為變量所繪制的水泵的相對性能曲線、風(fēng)機的無量綱特性曲線以及水輪機的綜合特性曲線是比轉(zhuǎn)速ns

的函數(shù)。四、簡答題水輪機為什么要有尾水管？水泵葉輪的轉(zhuǎn)速n、葉輪的理論流量QT

D2

、葉片出口寬度b2

、出口安放角 、排擠系數(shù) ，試說明出口速度三角形的繪圖步驟。2 2試用速度三角形和歐拉方程分析說明：徑流式葉輪，葉片有限多時的理論能頭H 比葉T片無限多時的理論能頭H 小。T試用動量矩定量推導(dǎo)歐拉方程。試用速度三角形和歐拉方程分析說明：軸流式葉輪的葉片是扭曲的。機相像，其比轉(zhuǎn)速是否相等？為什么？泵的轉(zhuǎn)速由n1

n2

時，該泵的比轉(zhuǎn)速ns

變不變，為什么？Q以直徑Dn為變量，導(dǎo)出尺寸相差不大的兩相像流體機械的流量H

P和能頭QMP相像率。HM五、計算題某水輪機的額定轉(zhuǎn)速為1450r/min，最優(yōu)工況的揚程為50m，流量為1.36m3/s，臨界空化余量為hcr

=3.17〔空化安全余量K=0.，最大流量工況hcr

的水力損失為0.6m，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?0.36m，當(dāng)?shù)厮钠瘔毫?.3m。試確定：最 優(yōu)工況的比轉(zhuǎn)速nq

、臨界空化系數(shù)

和最大流量工況的允許吸出高度Hcr g

是多少？n q h

1690.9889.9503/4 18.8n qv1450 1.363.17n qv1450 1.36 cr 0.0634cr H 50列出水池面與水輪機出口斷面2peH ps cs h2 g 2g w由汽蝕余量的定義p c2 p p ph s s v eH h va 2g

g w p pH ehh vg w10(3.170.5)0.60.36.63離心泵裝置如圖向某壓力水箱供水，箱中液面壓力

p1962kPa〔表壓，進(jìn)出水管管路水力損失hs

=3m，試求：①泵在該系統(tǒng)中運行，泵揚程H是多少米？〔進(jìn)水箱開敞，液面壓力為大氣壓，2〕68.6kPap2為多少kPa？〔〕ppppipo①HE Eo ip

pE Z o 00Z ho o g 2g g 出2EZpiivi 2i i g 2g 進(jìn)HZZ

ph hg 出 進(jìn)2196.2100032510009.81②oioppHggp poioppg iHgp po

gH68.6259.8313.6kPa水輪機的流量qv

pd

3.234105N/m2，水輪機出口真空表的讀數(shù)為ps

0.392105

N/m2，兩表中心高差為Z=3m，進(jìn)水管〔壓力表處〕和排水管〔真空表處〕的直徑分別為4.5m5mPd=9200kW，發(fā)電機效率為d

0.92，求此時水輪機的軸功率、輸入功率和水輪機的效率〔無視水輪機與發(fā)電機之間的傳動損失，g9800 N/。PPdPd

92000.92

10000kW3.234105 0.392105H3

9800 9800

40m輸入功率gqv

H9.8304011760kW10000水輪機的效率11760

0.85 某泵在大氣壓下抽送20C常溫清水〔v 0.24m，泵的轉(zhuǎn)速n 960r/mi，吸gp0.6m，試求在武漢〔a

p10.32m〕和拉薩〔a6.64m〕兩地g g該泵的允許安裝高度[H ]〔原型泵的h是通過尺寸小一倍的模型泵試驗求得，模型g r泵的轉(zhuǎn)速nm

1450r/min，hrm

2.m，取原型泵的汽蝕安全余量K5。1〕由汽蝕相像律可得：h D 2

960r 1( )2r

(2)2( )2

1.753h D nrm 1m

1450h 1.7532.13.68133.68mrK＝0.5m，則有：[h]hr

0.5＝3.68+0.5=4.18m2〕將條件代入：[H]=H Ha V則有

[h]hw[Hg①在武漢

]Ha

0.244.180.6Ha

5.02m[Hg②在拉薩

]Ha

5.0210.325.025.30m[H ]Hg

5.026.645.021.62mp41習(xí)題一：二、水輪機效率試驗時在某一導(dǎo)葉開度下測得以下數(shù)據(jù)：蝸殼進(jìn)口處壓力表讀數(shù)p22.16104PaHm

88.7mD3.35m，電站下游水位84.9m，流量qv

33m/s，發(fā)電機功率Pg

7410kW，發(fā)電機效率 0.966，試求水輪機效率及機組效率。g解：2EZpiici2i i g 2gp 22.16104 q 433Z 88.7，i 22.612，c v 3.744i g 10009.8

i 3.352D24E Z

po

oco

Z

84.9，

p c2o=0，o o=02o o g 2g o2

g 2gHEEi o

88.784.922.6123.74423.822.6120.71527.127m29.8水輪機的效率

P/g

7410/0.966 7670.807

87.438%t gqHv

9.83327.127 8772.871機組效率 g t

0.9660.8740.844三、某泵裝置中，進(jìn)口管直徑D 150mm，其上真空表讀數(shù)V6.665104Pas〔500mmH，出口管路直徑D 125mm，其上壓力表讀數(shù)p0.22MPa，壓力表位置p比真空表高1m，輸送介質(zhì)為礦物油，其密度900kg/m3，泵的流量為q 0.053m3/s，v試求泵的揚程。解：泵的揚程pHhVMc2p

c2s

16.6651040.221061

4( )2(

)22g 9.8 9009.8 2g

0.1252

0.152 1 17.55724.943 (4.319)2(2.999)22g17.55724.9430.49333.9931.96kPa40m3/min，效率為50％，試求其軸功率。p 60 1.307 103401.96p 60 1.307 103Pqv

2.614103W 50% 50%p103習(xí)題二四、軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機某一圓柱流面D=2m，n=150r/min，在某一流量下c =4m/s。試求：1 m當(dāng)葉片轉(zhuǎn)到使 =10°時，作出口速度三角形。此時轉(zhuǎn)輪出口水流的動能是多少？其中b2相對于c 的局部又是多少？u2為了獲得法向出口，應(yīng)轉(zhuǎn)動葉片使 為多少？此時出口動能又為多少？b2c)設(shè)尾水管回能系數(shù) =0.85，且假定尾水管只能回收相應(yīng)于c 的動能，則上面兩種狀況v m2下出口動能損失各為多少？u

Dn1

2150

15.708m/s2 60 60c u cctg1015.7084ctg106.977m/s64.679u2 2 m64.679c2 cc2 c2u2 m6.9772422

8.042m/s2c2 64.6793.300m22g 29.8c2 6.9772u2 2.484m2g 29.8b2c2

arctg 4 14.28715.708422 0.816m2g 29.8c2 c2回收的能量： v

2 u285%3.302.4840.3212g 2gcc2

2 回收的能量3.30.3212.979或85%u22.1112g 2g15%422g

0.122五、在進(jìn)展一臺離心泵的能量平衡試驗時，測得以下數(shù)據(jù)：軸功率 P=15kW；流量q=0.013m3/s；揚程H=80m；轉(zhuǎn)速n=2900r/min；葉輪密封環(huán)泄漏量q=0.0007m3/s；圓v v盤摩擦功率Pr

=1.9kW；軸承與填料摩擦功率Pm

=0.2kW；另外給定了泵的幾何尺寸：輪直徑D=0.25m；出口寬度b=6mm；葉片出口角 =23°。試求：2 b2a)泵的總效率及水力、容積和機械效率。b)葉輪出口速度三角形〔不計葉片厚度，c =0〕u1c)滑移系數(shù)、反作用度

gqHv

9.80.0138010.50560.7004PP(P

Pm

15 15)15(1.90.2)0.86M P 15 qv 0.013 0.95q q q 0.0130.0007v v

0.7

0.857h M qq

0.860.950.0130.0007c

vT

2.992m/sm2

Db22

0.250.006Dnu 2

0.252900

37.961m/sc6.97715.708c6.97715.708uu22c10°4m2c2w2cc292°m22cw230.91237.961cu2u2c)c u c ctg 37.9612.992ctg2337.9617.04930.912u2 2 m2 2gH 9.880c u2 uh 2

0.85737.96124.0991cu2u

130.91224.0990.8237.961c2 c22 u2

2c2m2

30.9122

2.9922

964.531.562c22g2g11

31.562237.96130.912

0.589ucg 2u2或1

cu2

30.9121 0.5932u 237.9612p103習(xí)題四200mm，流量為q=77.8L/s，樣本給定H =5.6m，吸入管路損v v失Hs

=0.5m。試求：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下抽送常溫清水時的H 值。sz如此泵在拉薩〔pa多少？

=64922.34Pa〕80Hsz

值又為〔注：80p

=47367.81Pa，g=9530.44N/m3〕Va列進(jìn)水池面與泵進(jìn)口斷面 pe g p

0 s c Hp2g p2p p p c2H a s a eH

s Hs g g g

sz 2g sH sz s4q

pepa cs H2g g 2g s2477.8/1000vvs

2.4760.222.4762H 5.6 0.55.60.3130.54.787sz 2gp c2 p p ph

ss v，H a s p c2 p

a 2g