工程流体力学课后习题答案 - 袁恩熙 下载本文

???0.31644?0.03

Re即 ????

Q?VA??d42?V?14?3.14?0.252?1.26?0.06m3/s

4-19 为测量水力摩阻系数λ,在直径305mm,长50km的输油管线上进行现场试验。输送的油品为相对密度0.82的煤油,每

昼夜输送量5500t,管线终点标高为27m,起点标高为52m,油泵保持在15大气压,终点压强为2大气压。油的运动粘度为2.5cSt。试根据实验结果计算水力摩阻系数λ值。并与按经验公式计算的结果进行对比。(设管子绝对粗糙度Δ=0.15mm) 解:Q V?5500t/24h?QA4Q5500?1000/360024?0.82?10004?0.077633.14?0.3052m3/s?0.07763m3/s

???d2??1.063m/s

经验公式: Re ?

??Vd?d??1.063?0.3052.5?10305?6?129694.058

2?2?0.15?0.0009836

59.7?87?163211.1619 59.73000?Re?0.31644

?87???0.01667Re实验结果: z1?p1??V122g=z2?p2??V222g?hf

4hf??52?272???15?2??9.8?100.82?9800hf?183.5366183.53661.063m

hf??LVd2g????d?2gLV2??0.305?2?9.82?50000?0.01942

4-23 自地下罐经离心泵向油库输油流程如图。管线直径200mm,吸入段总长20m,地下罐液面至泵中心高差4m。油品相对密

度0.75,运动粘度4cSt。

(1)若设计输送量为108t/h,那么吸入段的总水头损失应为多少米油柱?(包括沿程水头损失和局部水头损失) (2)泵前真空表读数应为多少?

(3)如果泵出口压强为7.25大气压(表压),泵的效率为80%,则泵的额定功率(轴功率)应为多少?

1-带保险活门出口;2-弯头(R=3d);3-闸阀; 4-透明油品过滤器;5-真空表;6-压力表

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解:(1)Q?108t/h?108?1000/36000.75?10002?0.04m3/s

V?QA?4Q?D?2?4?0.043.14?0.2?1.274m/s

Re?VD1.274?0.24?10?0.022?6?4?63694.3?2000,水力光滑区?=0.3164ReL1Vdhf??2g?0.02?V2200.2?1.27422?9.8?2??0.165mV2

hj??0.0220.020.022?2g?0.020.022???12?2?3??4?2g2???0.90?2?0.50?2?0.40?1.70L当Vd2??1.2742g?0.33m1.2742g2??另:h??j??2g?0.02??40?2?23?2?18?77????0.33m???hw?hf?hj?0.495m

(2)对0-0、5-5列伯努利方程:

p02??4?p5o??V5o2g??hw

?0.08281p5?0.1?98000?4.495??0.75?9800??2.38?104Pa??3.24mH2O(3)对6-6、5-5列伯努利方程:

p5?H?H?p6o?o

?99.86m?p5?p6?NoN=轴泵泵?=?QH80%?36.75KW 26

第五章

量为200t/h,求水力坡降和总压降。 解:Q?200t/h?V?QA?4Q压力管路的水力计算

5-1 直径257mm的长管线,总长50km,起点高程45m,终点高程84m,输送相对密度0.88的原油,运动粘度0.276St,设计输

200?1000/36000.88?1000?4?0.0633.14?0.257?4m3/s?0.063m3/s

?D?22?1.22m/s

水力光滑区Re?VD1.22?0.2570.276?10?0.03072?4?11337.9?2000,?=0.3164ReLV

?50?100.257?3hf??hD2g??0.0307?1.2222?9.8?453.56mi?f453.5650?10?3L?0.0091由伯努利方程:

z1?p1??z2?p2??hf?p?p1?p2????z1?z2??hf??0.88?98000??84?45?453.56?43.367at?

?8624?492.56?4247837.44Pa?4.25MPa5-2 沿直径200mm,长3km的无缝钢管(Δ=0.2mm)输送相对密度0.9的原油。若输量为90t/h,其平均运动粘度在冬季为1.09St,

夏季为0.42St。试求沿程损失各为多少米油柱? 解:Q?90t/h?90?1000/3600m0.9?1000V?QA?4Q?4?0.02783.14?0.223/s?0.0278m3/s

?D?2?0.885m/s

Re1?VD0.885?0.21.09?10?4??1624.5?2000,层流1Re2?2?dVD??0.885?0.20.42?10?4?4215.95?2000

2???2?0.2?100.2?3?2?10?33000?Re64Re12?59.7?87?72529,水力光滑区?1=?=

?0.03940.31644?0.039262?32Re2hf1??1LVD2gLV2?0.0394?3?100.2???30.8852?9.8?0.885?23.62m2

hf2??2D2g?0.039263?100.22?9.8?23.536m冬季:层流23.62m

夏季:紊流水力光滑区23.536m

5-3 在直径257mm管线中输送相对密度0.8的煤油,其运动粘度为1.2cSt。管长50km,地形平缓,不计高差,设计水力坡降为

5‰,终点压强1.5at,管线绝对粗糙度Δ=0.15mm。试求应用多大管径? 解:第二类问题:混合摩擦区

泵压:p1=2.1×106Pa 排量:Q=0.05565m3/s

5-4 长输管线,设计水力坡降9.5‰,输送相对密度0.9、运动粘度1.125St的油品,设计输送量为40t/h。试求应用多大管径? 解:第三类问题:层流

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D=0.157m

5-5 原油沿直径305mm,长89km的管线输送,由于一年内温度的升降,油的粘度由0.2P变为0.4P,而相对密度由0.893变为

0.900。

设不计高差,沿输油管内压降保持50at,输送过程全部在水力光滑区内。试计算流量增减的百分数。 解:Q1=1.1Q2

流量减少数为10%

5-6 图示一串联管路,管径、管长、沿程水力摩阻系数和流量分别标于图中,试按长管计算所需的水头H为多少? 解:Q1?50L/s?0.05mV1?4Q13/s

2?d12?4?0.053.14?0.253?1.02m/s

Q2?25L/s?0.025mV2?4Q22/s

?0.8m/s

2?4?0.0253.14?0.22?d22hf1??1L1V1d12gL2V2d22?0.025?10000.255000.2?1.022?9.80.82?5.3mhf2??2f12gf2?0.026??2?9.8?2.1m

H?h?h?7.4m5-7 图示一输水管路,总流量Q=100L/s,各段管径、长度及程水力摩阻系数分别标于图中,试确定流量Q1、Q2及AB间的水

头损失为多少? 解:

hf1?hf2?h????2f3?hfA?B?1L1?4Q1?2d1???d1?22g?Q12422L2?4Q2?2d2???d2????2?32g?224L3?4Q2?2d3???d2????2

2g0.025?25600即10000.252?0.25?0.024??7680Q9000.322?Q0.3?0.025?223000.25?Q2240.25Q1?88882.9Q?16568.9Q

1.243Q1?Q(1)又 Q1?Q2=Q?0.1 (2) 由(1)、(2)得 Q1=0.0446m3/s=44.6L/s Q2=0.0554 m3/s=55.4L/s

hfA?B?0.025?10000.25?0.04463.1422?164?0.25?12?9.8?4.216m

5-8 图示一管路系统,CD管中的水由A、B两水池联合供应。已知L1=500m,L0=500m,L2=300m,d1=0.2m,d0=0.25m,

λ1=0.029,λ2=0.026,λ0=0.025,Q0=100L/s。求Q1、Q2及d2 解:按长管计算

Q0?100L/s?0.1mVD?4Q0?3/s

4?0.13.14?0.252?d022?2.038m/s

2hf0??0L0V0d02g?0.025?5000.25?2.0382?9.8?10.6m

A~D伯努利方程: 20?5?hf1?hf0?hf1?20?5?10.6?4.4m

B~D伯努利方程:

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