流动阻力和能量损失.doc

1、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11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11

2、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11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

3、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=1.31106m2/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/sRe=1588，故为层流= =0.04= =16.45m7.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

4、内径d。解：假设为层流Q=A ，= ，Re= = =2cm代入数据得：校核：Re=，将代入，Re2000计算成立8.油在管中以=1m/s的速度流动，油的密度=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？（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= =3202000，故为层流假设成立(2) Re=，= =7.8105m2/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

5、的细管，在=2m长的管段两端水银压差计读数h=30cm，油的密度=900 kg/m3 ，求油的和值。解：（1）=，设为层流=，可以求得Re=19092000，为紊流hf = = =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=

6、（2）管内流动为光滑区= （3）管内流动为粗糙区=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1422.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（=0.3164/ Re0.25），锈蚀以后流动处于粗糙区=0.11（k/d）0.25。解： 由题意得= ，=0.017423.烟囱的直径d=1m，通过的烟气流量Q=18

7、000kg/h，烟气的密度=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 Pa，p2=0 ，pL = =6.369m/spL =0.497H 由得，H=21.6 m24.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/s0.629= =0.3225.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， =

8、2m，若直径d=50mm，实测=150cm， =125cm， =40cm，流速=3m/s，求阀门的值。解：cm=0.25m=H2H3=12540=85cm=0.85m =0.5m=0.850.5=0.35=2/2g=0.76326.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

9、 =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h=173mm，求突然扩大的局部阻力系数，并与理论计算值进行比较。解：利用4-28结论；且对应，即其中，解得：理论值：如果对应，即：解得：理论

10、值：30.水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道。已知，管道的当量糙度K=0.6mm,水温为20。若管道的出口流速=2m/s，求（1）水位H。（2）绘出总水头线和测压管水头线。解： ，（，：查表得时，=Re，查莫迪图）， （，Re，查莫迪图） 得：取00和22断面作水头线：，（此图比例不准）31.两条长度相同，断面积相等的风管，它们的断面形状不同，一为圆形，一为正方形，如它们的沿程水头损失相等，而且流动都处与阻力平方区，试问哪条管道过流能力大？大多少？解：设圆的直径为，正方形边长为a圆：d= ，正方形当量直径在阻力平方区时，由公式=0.11（）水头损失相等： 故圆管的过流量能力大32.在断面既要由扩大到，方向又转90的流动中，图（a）为先扩后弯，图（b）为先弯后扩。已知： =50mm, =2.28， =4m/s。渐扩管对应于流速的阻力系数=0.1；弯管阻力系数（两者相同）=0.25；先弯后扩的干扰修正系数=2.30;先扩后弯的干扰修正系数=1.42。求两种情况的总局部水头损失。解：（1）先扩后弯 解解得：（2）先弯后扩（由此可看出先扩后弯方案较好）