题目
消防水管直径D=, 喷嘴出口直径d=, 设计流量。喷嘴和管路用法兰连接并用螺栓固顶。不计水头损失,求螺栓所受的总拉力。
消防水管直径D=, 喷嘴出口直径d=, 设计流量。喷嘴和管路用法兰连接并用螺栓固顶。不计水头损失,求螺栓所受的总拉力。
题目解答
答案
解:以消防水管中轴水平面为基准面,取法兰处断面1-1和喷嘴出口处断面2-2为研究断面, 设总拉力为T
由连续性方程
,
则 ,
对 1-1和2-2 写伯努利方程,动量方程
其中:,
,
,
,
(不计水头损失)
则:
又: N 为水流在喷头处所受阻力。
解得:N= KN 因为 T=N =
即 螺栓所受的总拉力为
解析
步骤 1:确定流量和速度
根据连续性方程,流量Q在管路和喷嘴中是相同的。我们可以通过流量Q和管路或喷嘴的横截面积A来计算速度V。
步骤 2:应用伯努利方程
伯努利方程描述了流体在不同位置的压力、速度和高度之间的关系。我们假设在管路和喷嘴之间没有能量损失,因此可以使用伯努利方程来计算喷嘴出口处的压力。
步骤 3:应用动量方程
动量方程描述了流体在不同位置的动量变化。我们可以通过动量方程来计算水流对喷嘴的作用力,进而计算螺栓所受的总拉力。
根据连续性方程,流量Q在管路和喷嘴中是相同的。我们可以通过流量Q和管路或喷嘴的横截面积A来计算速度V。
步骤 2:应用伯努利方程
伯努利方程描述了流体在不同位置的压力、速度和高度之间的关系。我们假设在管路和喷嘴之间没有能量损失,因此可以使用伯努利方程来计算喷嘴出口处的压力。
步骤 3:应用动量方程
动量方程描述了流体在不同位置的动量变化。我们可以通过动量方程来计算水流对喷嘴的作用力,进而计算螺栓所受的总拉力。