工程流体力学习题及答案(李良)

因此输油油泵的扬程为Hm?hf?72.84m (油柱)

8、长度L=1000m,内经d=200mm的普通镀锌钢管,用来输送运动粘度

??0.355?10?4m2s的重油,已经测得其流量q=0.038m3?s。求沿程损失

为多少。当4000???<Re<100000时,λ=时,λ=0.0032+

0.221。 Re0.237vd0.3164,当100000<Re<3000000Re0.25解: 圆管平均速度v?q/(?d2/4)?1.2096m/s, 流动的Re???6815,

??0.3164/Re0.25Lv2?0.0348, hf???12.997m

d2g9、15℃的水流过内径d?0.3m的铜管。若已知在l?100m的长度内水头损失

hf?2m。试求管内的流量Q(设铜管的当量粗糙ks?3mm)。

ks3??0.01300 解:管道相对粗糙度d

先假设管内流动为紊流阻力平方区,则由穆迪图查得:??0.038 由于

lV2hf??d2g, V?2gdhf2?9.81?0.3?2??1.76ms?l0.038?100

故 则流量

Q?V?4d2?1.76??4?0.32?0.124m3s

然后,再检验是否符合以上的假设

-6m?=1.146?10水t?15C时,s

?2Re?Vd??1.76?0.3?460733?61.146?10 与原假设紊流阻力平方区相一致

故管内的流量

Q?0.124m3s

10、 并联管道的总流量为Q=25L/s,其中一根管长l1=50m、直径d1=

100mm,沿程阻力系数λ1=0.03,阀门的局部阻力系数K=3.0;另一根管长l2=30m,直径d2=50mm,沿程阻力系数λ2=0.04,试求各管段的流量及并联管道的压头损失。

解:(1) 各支管阻抗分别为

8(?1 SH1?l1??K)8?(0.03?50?3)d10.1??1.489?104s2/m5 2424?d1g3.14?0.1?9.81 SH2?8?2l28?0.04?30??3.176?105s2/m5 2525?d2g3.14?0.05?9.81由

111,得总阻抗为 ??SHSH1SH2SH1SH21.489?104?3.176?105??1006 1 SH?2452(SH1?SH2)(1.489?10?3.176?10)那么,各管段的流量为

Q1?QSH10061?25?10?3??20.55?10?3m3/s 4SH11.489?10SH10061?33?25?10?3??4.45?10m/s 5SH23.176?10 Q2?Q(2) 并联管道的压头损失为

hw?SHQ2?10061?(25?10?3)2?6.3Pa 11、

水从密闭容器A沿直径d=25mm、长度l=10m的管道流入容器B,已知容器A水面的相对压力p1=2at,水面高H1=1m,H2=5m,沿程阻力系数λ=0.025,局部阻力系数:阀门Kv=4.0,弯头Kb=0.3,试求流量。

解:(1) 列两容器液面间的伯努利方程,基准面取在地面上,得

pm1 ??H1?H2?hw

则 阻抗为

8(?hw?pm1??(H1?H2)?2?98100?(1.0?5.0)?16mH2O9810

SH?l10??K)8?(0.025??0.5?4.0?0.3?3?1.0)d0.025??3.47?106s2/m52424?dg3.14?0.025?9.81

2h?SQwH由,得流量为

Q?hw16??2.15?10?3m3/s 6SH3.47?1012、 工厂供水系统由水泵向A、B、C三处供水,管道均为铸铁管,已知流量

QC=10L/s,qB=5L/s,qA=10L/s,各段管长l1=350m,l2=450m,l3=100m,各段直径d1=200mm,d2=150mm,d3=100mm,整个场地水平,试求水泵出口压力。

解析:水的运动粘度取ν=1.0×10-6m2/s,铸铁管管壁粗糙度取Δ=0.4mm。

各管段的流量分别为

?33Q?Q?10?10m/s 3C

?33Q?q?Q?15?10m/s BC 2?33Q?q?Q?25?10m/s 1A2

各管段的平均流速分别为

4Q14?25?10?3u1???0.796m/s22?d3.14?0.21

4Q24?15?10?3u2???0.849m/s2?d23.14?0.152

4Q34?10?10?3u3???1.274m/s22?d33.14?0.1

各管段的雷诺数及其相对应的分界点的雷诺数分别为 ud0.796?0.2Re1?11??1.592?105?6?1.0?10

2007Rea1?26.98()?26.98?()?3.28?104?0.4 ud0.849?0.155Re2?22??1.274?10?1.0?10?6 1507Rea2?26.98()?26.98?()?2.36?104?0.4

ud1.274?0.15Re3?33??1.274?10?1.0?10?6 1007Rea3?26.98()?26.98?()?1.48?104?0.4

d3878d1878d2878根据以上数据可知,各管段的流动均在水力粗糙区内,运用阿尔特索里公式计算各管段的沿程阻力系数,

?1?0.11(

?d1?680.250.468)?0.11?(?)0.25?0.0245Re12001.592?10 680.250.4680.25)?0.11?(?)?0.0265Re21501.274?10 680.250.468)?0.11?(?)0.25?0.0285Re31001.274?10

?2?0.11(

?d2??3?0.11(

?d3?各管段的阻抗分别为

Sp1?

8??1l18?1000?0.024?350??2.13?107kg/m72525?d13.14?0.2 8??2l28?1000?0.026?45087??1.25?10kg/m5?2d23.142?0.155 8??3l38?1000?0.028?100??2.27?108kg/m72525?d33.14?0.1

Sp2?

Sp3?

列水泵出口至管道末端C点间的伯努利方程,基准面取在C点所在的水平面上,得水泵出口压力为

2p0?Sp1Q12?Sp2Q2?Sp3Q328?36?(0.213?25?1.25?15?2.27?10)?10?10?4.68?10Pa

13、 如图所示一密闭水箱,箱壁上连接一圆柱形外管嘴。已知液面压强

p0=14.7kPa,管嘴内径d=50mm,管嘴中心线到液面的高度H=1.5m,管嘴流量系数?=0.82,试求管嘴出流量Q。

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