化工原理实验思考题.pdfVIP

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实验一伯努利方程实验

1.测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？

测压管水头线（P-P）沿程可升可降。而总水头线（E-E）沿程只降不升。这是因为水

在流动过程中，依据一边界条件，动能和势能可相互转换。测点5至测点7，管收缩，部

分势能转换成动能，测压管水头线降低。测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势

能，测压管水头线升高。而据能量方程E1=E2+hw1-2,hw1-2为损失能量，是不可逆的，即

恒有hw1-20，故E2恒小于E1，（E-E）线不可能回升。(E-E)线下降的坡度越大，

即J越大，表明单位流程上的水头损失越大，如图2.3的渐扩段和阀门等处，表明有较大

的局部水头损失存在。

2.流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？

答：有如下二个变化：（1）流量增加，测压管水头线（P-P）总降落趋势更显

著。这是因为测压管水头

管道过流断面面积A为定值时，Q增大，就增大，而且随流量的增加阻力损失亦增

大，管道任一过水断面上的总水E相应减小，故的减小更加显著。

（2）测压管水头线（P-P的起落变化更为显著。因为对于两个不同直径的相应过

水断面有

式中为两

个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故Q增

大，H亦增大，（P-P线的起落变化就更为显著。

3.测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？

答：测点2、3位于均匀流断面（如图），测点高差0.7cm，HP=均为37.1cm（偶

有毛细影响相差0.1mm），表明均匀流同断面上，其动水压强按静水压强规律分布。测点

10、11在弯管的急变流断面上，测压管水头差为7.3cm，表明急变流断面上离心惯性力对测

压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”，而在急变

流断面上其质量力，除重力外，尚有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方程的计算断

面。在绘制总水头线时，测点10、11应舍弃。

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4、试问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头（如抬高或

降低水箱的水位）对喉管压强的影响情况。

下述几点措施有利于避免喉管（测点7）处真空的形成：（1）减小流量，（2）增大喉管管径，

（3）降低相应管线的安装高程，（4）改变水箱中的液位高度。显然（1）、（2）、（3）都有

利于阻止喉管真空的出现，尤其（3）更具有工程实用意义。因为若管系落差不变，单单降

低管线位置往往就可完全避免真空。例如可在水箱出口接一下垂90弯管，后接水平段，将

喉管的高程降至基准高程0—0，比位能降至零，比压能p/γ得以增大（Z），从而可能避免

点7处的真空。至于措施（4）其增压效果是有条件的，现分析如下：当作用水头增大h

时，测点7断面上值可用能量方程求得。

取基准面及计算断面1、2、3，计算点选在管轴线上（以下水柱单位均为cm）。于是由断面

1、2的能量方程（取a2=a3=1）有

（1）

因hw1-2可表示成此处c1.2是管段1-2总水头损失系数，式中e、s分别为进口和渐缩局部

损失系数。又由连续性方程有

故式（1）可变为