材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)

故:

品质流量为: M???Q??水v3A3?490?Kg/s?水从铅直圆管向下流出,如图所示。已知管直径d1=10 cm,管口处的vI=s,试求管口下方h=2m处的水流速度v2,和直径d2。

水流速度

解:以下出口为基准面,不计损失,建立上出口和下出口面伯努

利方程:

PvPv代入数据得:h?a?1v2=s ?0?a?222?2g?2g由 vA1 ?v2 A 1 2 得:d2= 水箱侧壁接出一直径D=的管路,如图所示。=,h2=,不计任何损失,求下列两种情况下强。(1)管路末端安一喷嘴,出口直径d=;(2)端没有喷嘴。

解:以A面为基准面建立水平面和A面的伯程:

已知h1

A的压

管路末

DPPv努利方h1??a?0?0?A?a2??2g2 以B面为基准,建立A,B面伯努利方程: (1)当下端接喷嘴时, vAa? v a b bA解得va=s, PA=

(2)当下端不接喷嘴时, va ? v b vPDvPh2??a?A?0?b?a22g?2g?22

解得PA=

如图所示,用毕托管测量气体管道轴线上的

流速已知度ρ

Umax,毕托管与倾斜(酒精)微压计相连。d=200mm,sinα=,L=75mm,酒精密33

1=800kg/m,气体密度ρ2=m;Umax=(v为平均速度),求气体品质流量。

解:此装置由毕托管和测压管组合而成,沿轴线取两点,A(总压测点),测静压点为B,过AB两点的断面建立伯努利方程有: 其中ZA=ZB, vA=0,此时A点测得 的是总压记为PA*,静压为PB 不计水头损失,化简得 P*-P?1?v2AB气max由测压管知: PA-PB???酒精??气?gLcosa*2由於气体密度相对於酒精很小,可忽略不计。 由此可得

vmax?2gL?1cosa?2vmaxA1.2气体品质流量: 代入数据得M=s M??2vA??2如图所示,一变直径的管段AB,直径dA=,dB=,

高差

h=,用压强表测得PA=7x10

4

Pa,PB=

试判断

43

4x10Pa,用流量计测得管中流量Q=12m/min,

水在管段中流动的方向,并求损失水头。 解:由於水在管道内流动具有粘性,沿着流向总水头必低,故比较A和B点总水头可知管内水的流动方向。 即:管内水由A向B流动。

以过A的过水断面为基准,建立A到B的伯努利方程有: 代入数据得,水头损失为hw=4m 第四章(吉泽升版)

然降

已知管径d=150 mm,流量Q=15L/s,液体温度为 10 ℃,其运动粘度系数ν=s。试确定:(1)在此温度下的流动状态;(2)在此温度下的临界速度;(3)若过流面积改为面积相等的正方形管道,则其流动状态如何?

解:流体平均速度为:

雷诺数为:

故此温度下处在不稳定状态。

因此,由不稳定区向湍流转变临界速度为:

由不稳定区向层流转变临界速度为:

若为正方形则故为湍流状态。

温度T=5℃的水在直径d=100mm的管中流动,体积流量Q=15L/s,问管中水流处於什麽运动状态?

解:由题意知:水的平均流速为:

查附录计算得T=5℃的水动力粘度为

根据雷诺数公式 故为湍流。

温度T=15℃,运动粘度ν=s的水,在 直径d=2cm的管中流动,测得流速v=8cm/s,问水流处於什麽状态?如要改变其运动,可以采取哪些办法?

解:由题意知: 故为层流。

升高温度或增大管径d均可增大雷诺数,从而改变运动状态。

在长度L=10000m、直径d=300mm的管路中输送重γ=m3的重油,其重量流量G=h,求油温分别为10℃(ν=25cm2/s)和40℃(ν=s)时的水头损失

解:由题知:

油温为10℃时

40℃时

某一送风管道(钢管,⊿=.长l=30m,直径d=750 mm,在温度T=20℃的情况下,送风量Q=30000m3/h。问:(1)此风管中的沿程损失为若干?(2)使用一段时间後,其绝对粗糙度增加到⊿=,其沿程损失又为若干?(T=20℃时,空气的运动粘度系数ν=s) 解:(1)由题意知: 由於Re>*105,故 (2):同(1)有

直径d=200m,长度l=300m的新铸铁管、输送重度γ=m3的石油.已测得流量Q=s。如果冬季时油的运动粘性系数ν1=s,夏季时ν2=s,问在冬季和夏季中,此输油管路中的水头损失h1各为若干?

解:由题意知

冬季

同理,夏季有 因为

由布拉休斯公式知:

第五章 边界层理论

流体在圆管中流动时,“流动已经充分发展”的含义是什麽?在什麽条件下会发生充分发展了的层流,又在什麽条件下会发生充分发展了的湍流?

答: 流体在圆管中流动时,由於流体粘性作用截面上的速度分布不断变化,直至离管口一定距离後不再改变。进口段内有发展着的流动,边界层厚度沿管长逐渐增加,仅靠固体壁面形成速度梯度较大的稳定边界层,在边界层之外的无粘性流区域逐渐减小,直至消失後,便形成了充分发展的流动。

当流进长度不是很长(l=,Rex小於Recr时为充分发展的层流。随着流进尺寸的进一步增加至l=25-40d左右,使得Rex大於Recr时为充分发展的湍流

3.常压下温度为30℃的空气以10m/s的速度流过一光滑平板表面,设临界雷诺数Recr=*105,试判断距离平板前缘及两处的边界层是层流边界层还是湍流边界层?求出层流边界层相应点处的边界层厚度 解:由题意临界雷诺数知对应的厚度为x,则

4.

Re?常压下,20℃的空气以10m/s的速度流过一平板,试用布拉修斯解求距平板前缘,vx/v∞=0处的y,δ,

vx,vy,及avx/y 解:平板前缘处

Vx??10?0.145?6.64?10?2?1015.06?10?6 故为层流边界层

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