流体输送原理习题 - 图文 下载本文

?k?粗糙区:?与Re无关,h??0.11??d?2g?d?4-11

求风管的K值。

L?v22,∴h1∽v。

d?2g某风管直径d=500mm,流速v=20m/s,沿程阻力系数??0.017,空气温度t=20℃,

vd?Lv20.2520?500?10?3??6.4?105,故为紊流。 解:Re??6?15.7?10k查莫迪图,由??0.017及Re得:?0.0004,∴k=0.2mm。

d?k68?或用阿里特苏里公式??0.11????dR?0.25也可得此结果。

4-12 有一d=250mm圆管,内壁涂有K=0.5mm的砂粒,如水温为10℃,问流动要保持为粗糙区的最小流量为多少? 解:??1.308?10m/s,由

?62k?0.002。 dk查尼古拉兹图,得:Re=6×105。 dRe??Re?,∴Q?d2v?d2??0.154m3/s。 ∵v?d44d4-13 上题中管中通过流量分别为5L/s,20L/s,200L/s时,各属于什么阻力区?其沿程

阻力系数各为多少?若管长l=100mm,求沿程水头损失各为多少? 解:由尼古拉兹图可知:对

k?0.002,紊流过渡区在4×104

?4d2当Q=0.005m/s,Re=19500,在光滑区;当Q=0.02m3/s,Re=78000,在过渡区; 当Q=0.2m3/s,Re=780000,在粗糙区。

Re???dRe?。 d40.3164lv2?k68?由h??,光滑区?1?,过渡区??0.11???20.25Red2g?dR?0.25,

?k?粗糙区?3?0.11???d?0.25得:λ1=0.027,h1=0.0057m;λ2=0.026,h2=0.088m;

λ3=0.024,h3=8.15m。 4-14 在管径d=50mm的光滑铜管中,水的流量为3L/s,水温t=20℃。求在l=500m的管道中的沿程水头损失。 解:20℃时,ν=1.007×106m2/s

v?QQ ?A?d24Q4?3?10?3Re?d??7.6?104?2000为紊流 ?6????0.05?1.007?10k0.01Lv2??0.00002,查莫迪图得??0.019,∴hf???22.64m d500d2gvd?44-15 某铸管直径d=50mm,当量糙度K=0.25mm,水温t=20℃,问在多大流量范围内属于过渡区流动。

?d2解:t=20℃时,??1.01?10m/s,

?62由莫迪图得:过渡区Re∈(4000,2.6×105)。 ∵Re?k0.25??0.005, d504-16 镀锌铁皮风道,直径d=500mm,流量Q=1.2m3/s,t=20℃,试判别流动处于什么阻

力区,并求?值。

解:查表得K=0.15mm,??15.7?10m/s,v??624Qd?,∴Q?Red?,Q∈(0.157L/s,9.1L/s)。 2?d?4Q?4,

?d??k0.15??0.0003 d500Re?vd??Q?4?1.2?d???4?1.97?105,∴

?0.5?15.7?10?6查莫迪图得??0.018,在过渡区。 4-17 某管径d=78.5mm的圆管,测得粗糙区的??0.0215,试分别用图4﹣14和式(4﹣6﹣4),求该管道的当量糙度k。 解:由式(4﹣6﹣4)得:

1??2lg3.7d13.7?78.5??2lg?k?0.113mm kk0.0215由?及粗糙区,在图商查得:

k?0.0015?k?78.5?0.0015?0.118mm d4-18 长度10cm,直径d=50cm的水管,测得流量为4L/s,沿程损失为1.2m,水温为2℃,求该种管材的k值。

解:??1.007?10m/s,Q??62?4?d2?v,v?Q?4,

2?dhfQ2?2Lv2LQ25?g?d?hf????????2,??, 8Ld2gd??d4?2g16?k?又??0.11???d?0.25,∴k=0.18mm。

4-19 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42000m3/h,风道壁面材料的当量糙度k=0.1mm,今用酒精微压计量测风道水平段AB两点的压差,微压差读值a=7.5mm。已知α=30°,lAB=12m,酒精的密度??860kg/m,试求风道的沿程阻力系数?。

3解:当量直径de?4R?4A??4?1200?600?800mm

2?1200?600?

?空?1.1165kg/m2,??18.1?10?6m2/s,45℃时,v?16.2?0.85?7.16?10?2000,为紊流。 ?6?18.1?10lv2?'h?'hf??????asin?,

de2g??Re??

Q42000 ??16.2m/s,

A3600?1.2?0.6vde2dega?'sin?2?0.8?9.8?7.5?10?3?860sin30?????0.014

Lv2?12?16.22?1.1165此题也可查图得到结果。

4-20 水在环形断面的水平管道中流动,水温为10℃,流量Q=400L/min,管道的当量糙粒高度K=0.15mm,内管的外径d=75mm,外管内径D=100mm。试求在管长L=300mm的管段上的沿程水头损失。

D2?d2?D?d?25?10?3m,??1.308?10?6m2/s, 解:de??4?4???D?d??Q?Av?Re?vde??D42?d2v,得v=1.94m/s。

k?6?10?3,查莫迪图得??0.034。 de???3.7?104,

lv2hf???78m。此题也可用阿里特苏里公式???hf?75m

de2g4-21 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?试分别讨论下来三种情况: (1)管内流动为层流??640.3164;(2)管内流动为光滑区??; ReRe0.250.25?k?(3)管内流动为粗糙区??0.11??。

?d?Lv264Lv21????4。 解:(1)管内流动为层流,hf????d2gRed2gd?d2?d2??1.19,即增大19%。 ???2∴,??d1hf2?d1?Lv20.3164Lv21(2)管内流动为紊流光滑区,hf????。 ????0.254.75d2g?vd?d2gd?????∴

hf14hf1hf2?d2????d???1?4.75?2,

d2?1.16,即增大16%。 d10.25Lv2?k?(3)管内流动为紊流粗糙区,hf?????0.11??d2g?d?∴

Lv21???5.25。 d2gdhf1hf2?d2????d???1?5.25?2,

d2?1.14,即增大14%。 d14-22

有一管路,流动烦人雷诺数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。假设新管时流动处d。

0.250.3164?k?于光滑区(??),锈蚀以后流动处于粗糙区??0.11??Re0.25?d?0.25lv20.3164lv2?k??解:由题意得:hf1????,h?0.11??f2d2gRe0.25d2g?d?11kQ2?Q,v2?v。∵hf1?hf2,∴?0.0174。

22dlv2, d2g4-23 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1.29kg/m3考虑,如烟道的λ=0.035,要保证烟囱底部1﹣1断面的负压不小于100N/m2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??v1222p1??100Pa,v1?0,?a?1.29kg/m3,Z1?Z2?H,ρ=0.7kg/m3,p2?0,

?g??a????Z2?Z1??p2??v22?pL①

Hv2Q18000?4pL???,v???6.369m/s,

d2A3600?3.14?10.035H?6.3692?0.7pL??0.497H② 由①②得,H=21.6m

24-24

为测定90°弯头的局部阻力系数?,可采用如图所示的装置。已知AB段管长L=10m,

管径d=50mm,??0.03。实测数据位:(1)AB两断面测压管水头差?h?0.629m;

(2)经两分钟流入水箱的水量为0.329m3。求弯头的局部阻力系数?。

4Qlvv?1.4m/s, ,v????d2d2g2g0.03?101.421.42???∴0.629=0.629?,??0.32。

0.052g2g解:水流的损失为h??4-25 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L1=1m,

L2=2m,若直径d=50mm,实测H1=150cm,H2=125cm,H3=40cm,流速v=3m/s,求阀门的?值。

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