流动阻力和能量损失

流动阻力和能量损失 1.如图所示： （1）绘制水头线；（2）若关小上游阀门A，各段水头线如何变化？若关小下游阀门B，各段水头线又如何变化？（3）若分别关小或开大阀门A和B，对固定断面1-1的压强产生什么影响？ 解：（1）如图所示 （2）A点关小阀门，使A点局部阻力加大（A点总水头线下降更多）但由于整个管道流量减小，使整个管道除A点外损失减小，即B点局部阻力减小（B点总水头线下降，但没有原来多）各管道沿程阻力减小（总水头线坡长减小），速度水头减小（测压管水头线与总水头线之间距离减小） 同理可以讨论B点阀门关小的性质 （3）由于1—1断面在A点的下游，又由于A点以下测压管水头线不变，所以开大或者关小阀门对1—1断面的压强不受影响。对B点，关小闸门，B点以上测压管水头线上移，使1—1断面压强变大，反之亦然 2.用直径 的管道，输送流量为 的水，如水温为5℃，试确定管内水的流态。如用这样管道输送同样质量流量的石油，已知石油密度 ，运动粘滞系数 ，试确定石油的流态。 解：（1）5℃时，水的运动粘滞系数 ， = 故为紊流 （2） 故为层流 3.有一圆形风道，管径为300mm，输送的空气温度20℃，求气流保持层流时的最大质量流量。若输送的空气量为200kg/h，气流是层流还是紊流？ 解 ：20℃时,空气的运动粘滞系数 因为层流的最大流量为32Kg/h  所以200Kg/h为紊流。 4.水流经过一渐扩管，如小断面的直径为 ，大断面的直径为 ，而 ，试问哪个断面雷诺数大？这两个断面的雷诺数的比值 是多少？ 解： ； 故直径为 的雷诺数大 5.有一蒸汽冷凝器，内有250根平行的黄铜管，通过的冷却水总流量为8L/s，水温为10℃，为了使黄铜管内冷却水保持为紊流（紊流时黄铜管的热交换性能比层流好），问黄铜管的直径不得超过多少？ 解：0℃时,水的运动粘滞系数υ=1.31×10?6m2/s 要使冷却水保持紊流,则 ， 即： 若最小Re取2000时， 6.设圆管直径 ，管长 ，输送石油的流量 运动粘滞 系数 ，求沿程水头损失。 解： = = =1.27m/s Re= = =1588，故为层流 λ= = =0.04 ∴ = = =16.45m 7.有一圆管，在管内通过 的水，测得通过的流量为 ，在管长 长的管段上测得水头损失为 ，求该圆管内径d。 解：假设为层流 Q=A ，λ= ，Re= = =2cm 代入数据得： 校核：Re= ，将 代入，Re<2000 计算成立 8.油在管中以 =1m/s的速度流动，油的密度ρ=920kg/m3， =3m，d=25mm水银压差计测得h=9cm，试求（1）油在管中的流态？（2）油的运动粘滞系数υ？（3）若保持相同的平均速度反向流动，压差计的读数有何变化？ 解：（1） = = = ∴ 。设为层流，则Re=  =320<2000，故为层流 假设成立 (2) Re= ， = =7.8×10?5m2/s (3)当保持相同的平均速度反向流动时，上面压强小于下面压强水银柱会被压向另一侧，但是两边的压强差不变。 9.油的流量Q=77cm3/s，流过直径d=6mm的细管，在 =2m长的管段两端水银压差计读数h=30cm，油的密度ρ=900 kg/m3 ，求油的 和 值。 解：（1） = = ，设为层流 = ，可以求得Re=1909<2000 为层流 Re= ，代入数据得υ= 10.利用圆管层流 = ，水力光滑区 = 和粗糙区 = 这三个公式，论证在层流中 ∝ ，光滑区 ∝ ，粗糙区 ∝ 解：层流中 = = = = = ∴ ∝ 光滑区 = = = = ∴ ∝ 粗糙区，由于与Re无关，故 = = ∴ ∝ 11.某风管直径d=500mm，流速 =20m/s，沿程阻力系数 =0.017，空气温度t=200C 求风管的K值。 解：查 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 得 时， = Re= = =6.4×105，故为紊流 查莫迪图：由λ=0.017及Re得： =0.0004 ∴ =0.2 或用阿里特苏里公式 也可得此结果 12.有一 圆管，内壁涂有 的砂粒，如水温为 ，问流动要保持为粗糙区的最小流量为多少？ 解：         由 查尼古拉兹图，得：     ∴ 13.上 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 中管中通过流量分别为 时，各属于什么阻力区？其沿程阻力系数各为若干？若管长 ，求沿程水头损失各为多少？ 解：由尼古拉兹图可知：对 ，紊流过渡区在 当                      在光滑区 在过渡区 在粗糙区 由 ，光滑区 过渡区     粗糙区 得：                14.在管径 的光滑铜管中，水的流量为 ，水温 。求在管长 的管道中的沿程水头损失。 解： 时，       为紊流 查表4-1得 k=0.01 查莫迪图得 ∴ 15.某铸管直径 ，当量糙度 ，水温 ，问在多大流量范围内属于过渡区流动。 解： 时， ，由莫迪图得：过渡区 ∵ ∴ 16.镀锌铁皮风道，直径 ，流量 ，空气温度 ，试判别流动处于什么阻力区。并求 值。 解：查表得 ，υ=15.7×10ˉ6m2/s = ， Re= = = =1.97×105 ∴ = =0.0003 查莫迪图得 ，在过渡区 17.某管径d=78.5mm的圆管，测得粗糙区的λ=0.0215，试分别用图4-14和式（4-33），求该管道的当量糙度K。 解：由式（4-33）， = 由 及粗糙区，在图上查得： =0.0015 k=78.5π×0.0015=0.118mm 18.长度10m，直径d=50mm的水管，测得流量为4L/s，沿程损失为1.2m，水温为20℃，求该种管材的k值。 解：υ=1.007×10ˉ6m2/s Q= ， = = =λ? ? λ= ?g?d5?   ， 假设管中流动为紊流粗糙区  λ= ∴K=0.18m Re= 查莫迪图知，流动在紊流的粗糙区 19.矩形风道的断面尺寸为1200×600mm，风道内空气的温度为45℃，流量为42000 m3/h，风道壁面材料的当粗糙度K=0.1mm，今用酒精微压计量测风道水平段AB两点的压差，微压计读值 =7.5mm已知 =30°， AB=12m，酒精的密度 =860 kg/m3，，试求风道的沿程阻力系数 。 解：当量直径de=4R= = =800mm 45℃时，υ=18.1×10ˉ6m2/s ， =1.1165kg/m2 = = =16.2m/s Re= = =7.16×105>2000，为紊流 hf =λ? ? = = λ= = =0.014 此题也可查图得到结果。 20.水在环行断面的水平管道中流动，水温为10℃，流量Q=400L/min，管道的当量粗糙粒高度K=0.15mm，内管的外径d=75mm，外管内径D=100mm。试求在管长L=300m的管段上的沿程水头损失。 解：de= = 得 查莫迪图得 此题也可用阿里特苏里公式 21.如管道的长度不变，通过的流量不变，如使沿程水头损失减少一半，直径需增大百分之几？试分别讨论下列三种情况： （1）管内流动为层流λ= （2）管内流动为光滑区λ= （3）管内流动为粗糙区λ=0.11（ ）0.25    解：（1）流体为层流 = = ∴ = =2 ， =1.19  即增大19% （2）流体为紊流光滑区 = =   ∴ = =2， =1.16  即增大16℅ （3）管内流体为紊流粗糙区 =   = ∴ = =2， =1.14     即增大14℅ 22.有一管路，流动的雷诺数Re=106，通水多年后，由于管路锈蚀，发现在水头损失相同的条件下，流量减少了一半。试估算旧管的管壁相对粗糙度K/d。假设新管时流动处于光滑区（λ=0.3164/ Re0.25），锈蚀以后流动处于粗糙区λ=0.11（k/d）0.25。 解： 由题意得 = = = ， ∵ ∴ =0.0174 23.烟囱的直径d=1m，通过的烟气流量Q=18000kg/h，烟气的密度ρ=0.7kg/m3，外面大气的密度按 考虑，如烟道的 ，要保证烟囱底部1-1断面的负压不小于 烟囱的高度至少应为多少。 解：取顶端为2-2断面，根据能量方程得 p1+ + =p2+ +pL                        ① Pa， ， ， ， p2=0 ，pL =   = = =6.369m/s pL = =0.497H                       ② 由①②得，H=21.6 m 24.为测定90o弯头的局部阻力系数 ，可采用如图所示的装置。已知 段管长 ，管径 ， 。实测数据为（1） 两断面测压管水头差 ；（2）经两分钟流入量水箱的水量为 。求弯头的局部阻力系数 。 解：水流的损失为 + =1.4m/s ∴0.629=   =0.32 25.测定一阀门的局部阻力系数，在阀门的上下游装设了3个测压管，其间距 =1m， =2m，若直径d=50mm，实测 =150cm， =125cm， =40cm，流速 =3m/s，求阀门的ζ值。 解： cm=0.25m =H2—H3=125—40=85cm=0.85m =0.5m =0.85—0.5=0.35=ξ 2/2g = = =0.763 26.试计算如图所示的四种情况的局部水头损失。在断面积A=78.5cm2的管道中，流速 =2m/s。 解：（1）突缩：   其中   解得： （2）突缩：其中 解得： （3）突扩：其中 解得： （4）突扩：  其中 解得： 27.流速从 变到 的突然扩大管，如分为两次扩大，中间流速 取何值时局部损失最小？此时水头损失为多少？并与一次扩大时比较。 解：由突扩压管局部损失公式知 = ，对方程两边求导并令其为零 =0，得： ，即中间流速为两端流速的平均数 将 代入 ，得： （是一次扩大损失的 ） 28.一直立的突然扩大水管，已知 =150mm， =300mm，h=1.5m， =3m/s，试确定水银比压计中的水银液面哪一侧较高？差值为多少？ 解：设右侧高 得： 能量方程： 断面压强： 得： ，代入能量方程 得： 29.一水平放置的突然扩大管路，直径由 =50mm扩大到 =100mm，在扩大前后断面接出的双液比压计中，上部为水，下部为 =15.7kN/m3的四氯化碳，，Q=16m3/h时的比压计读数Δh=173mm，求突然扩大的局部阻力系数，并与理论计算值进行比较。 继续阅读