题目
工业管道的沿程摩阻系数λ,在紊流过渡区随雷诺数的增加:( )A. 增加;(b)减小;(c)不变;(d)不定。 B. 计算题 C. [6.12]水管直径d=10cm,管中流速v=1m/s,水温为10℃,试判别流态。又流速等于多少时,流态将发生变化? D. 解:查表得10°时水 E. 为紊流 F. G. 流速为0.30m/s时流态将发生变化. [6.13]通风管径直径为250mm,输送的空气温度为20℃,试求保持层流的最大流量。若输送空气的质量流量为200kg/h,其流态是层流还是紊流?(7.087L/s;紊流) 解:查表得20°时空气s 为紊流 [6.14]有一矩形断面的小排水沟,水深15cm,底宽20cm,流速0.15m/s,水温10℃,试判别流态。 解:查表得10°时水 为紊流 [6.15]输油管的直径d=150mm,Q=16.3m3/h,油的运动粘度ν=0.2cm2/s,试求每公里管长的沿程水头损失。 解: [6.16]应用细管式粘度计测定油的粘度。已知细管直径d=8mm,测量段长l=2m,实测油的流量Q=70cm3/s,水银压差计读值hp=30cm,油的密度ρ=901kg/m3。试求油的运动粘度ν和动力粘度μ。(0.743cm2/s μ=8.56×10-6m2/s) 解:列细管测量段前后断面(1、2)伯努利方程,化简 设为层流 <2300层流,计算成立。 [6.17]为了测定圆管内径,在管内通过运动粘度ν为0.013cm2/s的水,实测流量为35 cm3/s,长15m管段上的水头损失为2cm水柱,试求此圆管的内径。(1.94cm) 解:先按层流计算,由泊肃叶公式得 检验是否为层流 是层流,说明计算正确 [6.18]油管直径为75mm,已知油的密度为901kg/m3,运动粘度为0.9cm2/s在管轴位置安放连接水银压差计的皮托管,水银面高差hp=20mm,试求油的流量。(5.19L/s;) 解:皮托管测定的是管轴处的速度 以管轴处速度为特征流速计算雷诺数 流动是层流 [6.19]自来水管长600m,直径300mm,铸铁管道,通过流量60m3/h,试用穆迪图计算沿程水头损失。(0.176m) 解:铸铁管道,取ks=1.25mm(平均值) 查穆迪图得 [6.20]钢筋混凝土输水管直径为300mm,长度为500m,沿程水头损失为1m,试用谢才公式求管道中流速。(0.59m/s) 解:查表,取n=0.135 管中流速 [6.21]矩形风道的断面尺寸为1000mm×600mm,空气流量为4200m3/h,空气密度为1.11kg/m3 ,测得相距12m的两断面间的压强差为31.6N/m2。试求风道的沿程摩阻系数。(0.0144) 解: [6.22]圆管和正方形管道的断面面积、长度和相对粗糙都相等,且通过流量相等。试求两种形状管道沿程损失之比。 (1)管流为层流; (2)管流为紊流粗糙区。((1)0.785;(2)0.886) 解: (1)层流 (2)紊流 [6.23]输水管道中设有阀门,已知管道直径为50mm,通过流量为3.34L/s,水银压差计读值∆h=150mm,沿程损失不计,试求阀门的局部损失系数。(12.83) 解: [6.24]水箱中的水通过等直径的垂直管道向大气流出。如水箱的水深H,管道直径d,管道长L,沿程摩阻系数为λ,局部损失系数为ζ,试求在什么条件下,流量随管长的增加而减小? 解:由伯努利方程得 当时,管中流速随管长增加而减小,因管直径不变,流量也随管长增加而减小,即 时流量随管长的增加而减小 [6.25]用突然扩大使管道流速由v1减到v2,若直径d1及流速v1一定,试求使测压管液面差成为最大的v2及d2是多少,并求最大h值。(H>(1+ζ)d/λ) 解:由伯努利方程得 由连续性方程得 [6.26]水箱中的水经管道出流,已知管道直径为25mm,长度为6m,水位H=13m,沿程摩阻系数为λ=0.02,试求流量及管壁切应力τ。(3.12L/s;101.12N/m2) 解:由伯努利方程得 流量: [6.27]水管直径为50mm,1、2两断面相距15m,高差3m,通过流量Q=6L/s,水银压差计读值为250mm,试求管道的沿程摩阻系数。 解: [6.28]两水池水位恒定,已知管道直径d=10cm,管长l=20m,沿程摩阻系数λ=0.042,局部损失系数ζ弯=0.8,ζ阀=0.26,通过流量Q=65L/s,试求水池水面高差H。 解: 由伯努利方程得 [6.29]水池中的水经弯管流入大气中。已知管道直径d=100mm,水平段AB和倾斜段BC的长度均为l=50m,高差h1=2m,h2=25m,BC段设有阀门,沿程阻力系数λ=0.035,管道入口及转弯局部阻力不计。试求:为使AB段末端B处的真空高度不超过7m,阀门的局部水头损失系数ζ最小应是多少?此时的流量是多少? 解 列伯努利方程 [6.30]风速20m/s的均匀气流,横向吹过高H=40m,直径d=0.6m的烟囱,空气的密度ρ=1.20kg/m3,温度为20℃,求烟囱所受风力。 解: 查图表得 [6.31]有两辆迎风面积相同A=2m2的汽车。其一为20世纪20年代的老式车,其阻力系数CD=0.8。另一为20世纪90年代有良好外形的最新式车,其阻力系数CD=0.28。若两车均以90km/h的速度在20℃的静止空气中行驶。试求为克服空气阻力各需多大的功率?(15;5.25kW) 解:
工业管道的沿程摩阻系数λ,在紊流过渡区随雷诺数的增加:( )
A. 增加;(b)减小;(c)不变;(d)不定。B. 计算题
C. [6.12]水管直径d=10cm,管中流速v=1m/s,水温为10℃,试判别流态。又流速等于多少时,流态将发生变化?
D. 解:查表得10°时水
E. 为紊流
F.
G. 流速为0.30m/s时流态将发生变化.
[6.13]通风管径直径为250mm,输送的空气温度为20℃,试求保持层流的最大流量。若输送空气的质量流量为200kg/h,其流态是层流还是紊流?(7.087L/s;紊流)
解:查表得20°时空气s
为紊流
[6.14]有一矩形断面的小排水沟,水深15cm,底宽20cm,流速0.15m/s,水温10℃,试判别流态。
解:查表得10°时水
为紊流
[6.15]输油管的直径d=150mm,Q=16.3m3/h,油的运动粘度ν=0.2cm2/s,试求每公里管长的沿程水头损失。
解:
[6.16]应用细管式粘度计测定油的粘度。已知细管直径d=8mm,测量段长l=2m,实测油的流量Q=70cm3/s,水银压差计读值hp=30cm,油的密度ρ=901kg/m3。试求油的运动粘度ν和动力粘度μ。(0.743cm2/s μ=8.56×10-6m2/s)
解:列细管测量段前后断面(1、2)伯努利方程,化简
设为层流
<2300层流,计算成立。
[6.17]为了测定圆管内径,在管内通过运动粘度ν为0.013cm2/s的水,实测流量为35 cm3/s,长15m管段上的水头损失为2cm水柱,试求此圆管的内径。(1.94cm)
解:先按层流计算,由泊肃叶公式得
检验是否为层流
是层流,说明计算正确
[6.18]油管直径为75mm,已知油的密度为901kg/m3,运动粘度为0.9cm2/s在管轴位置安放连接水银压差计的皮托管,水银面高差hp=20mm,试求油的流量。(5.19L/s;)
解:皮托管测定的是管轴处的速度
以管轴处速度为特征流速计算雷诺数
流动是层流
[6.19]自来水管长600m,直径300mm,铸铁管道,通过流量60m3/h,试用穆迪图计算沿程水头损失。(0.176m)
解:铸铁管道,取ks=1.25mm(平均值)
查穆迪图得
[6.20]钢筋混凝土输水管直径为300mm,长度为500m,沿程水头损失为1m,试用谢才公式求管道中流速。(0.59m/s)
解:查表,取n=0.135
管中流速
[6.21]矩形风道的断面尺寸为1000mm×600mm,空气流量为4200m3/h,空气密度为1.11kg/m3 ,测得相距12m的两断面间的压强差为31.6N/m2。试求风道的沿程摩阻系数。(0.0144)
解:
[6.22]圆管和正方形管道的断面面积、长度和相对粗糙都相等,且通过流量相等。试求两种形状管道沿程损失之比。
(1)管流为层流;
(2)管流为紊流粗糙区。((1)0.785;(2)0.886)
解:
(1)层流
(2)紊流
[6.23]输水管道中设有阀门,已知管道直径为50mm,通过流量为3.34L/s,水银压差计读值∆h=150mm,沿程损失不计,试求阀门的局部损失系数。(12.83)
解:
[6.24]水箱中的水通过等直径的垂直管道向大气流出。如水箱的水深H,管道直径d,管道长L,沿程摩阻系数为λ,局部损失系数为ζ,试求在什么条件下,流量随管长的增加而减小?
解:由伯努利方程得
当时,管中流速随管长增加而减小,因管直径不变,流量也随管长增加而减小,即
时流量随管长的增加而减小
[6.25]用突然扩大使管道流速由v1减到v2,若直径d1及流速v1一定,试求使测压管液面差成为最大的v2及d2是多少,并求最大h值。(H>(1+ζ)d/λ)
解:由伯努利方程得
由连续性方程得
[6.26]水箱中的水经管道出流,已知管道直径为25mm,长度为6m,水位H=13m,沿程摩阻系数为λ=0.02,试求流量及管壁切应力τ。(3.12L/s;101.12N/m2)
解:由伯努利方程得
流量:
[6.27]水管直径为50mm,1、2两断面相距15m,高差3m,通过流量Q=6L/s,水银压差计读值为250mm,试求管道的沿程摩阻系数。
解:
[6.28]两水池水位恒定,已知管道直径d=10cm,管长l=20m,沿程摩阻系数λ=0.042,局部损失系数ζ弯=0.8,ζ阀=0.26,通过流量Q=65L/s,试求水池水面高差H。
解:
由伯努利方程得
[6.29]水池中的水经弯管流入大气中。已知管道直径d=100mm,水平段AB和倾斜段BC的长度均为l=50m,高差h1=2m,h2=25m,BC段设有阀门,沿程阻力系数λ=0.035,管道入口及转弯局部阻力不计。试求:为使AB段末端B处的真空高度不超过7m,阀门的局部水头损失系数ζ最小应是多少?此时的流量是多少?
解 列伯努利方程
[6.30]风速20m/s的均匀气流,横向吹过高H=40m,直径d=0.6m的烟囱,空气的密度ρ=1.20kg/m3,温度为20℃,求烟囱所受风力。
解:
查图表得
[6.31]有两辆迎风面积相同A=2m2的汽车。其一为20世纪20年代的老式车,其阻力系数CD=0.8。另一为20世纪90年代有良好外形的最新式车,其阻力系数CD=0.28。若两车均以90km/h的速度在20℃的静止空气中行驶。试求为克服空气阻力各需多大的功率?(15;5.25kW)
解:
题目解答
答案
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