流动阻力和能量损失

.wd流动阻力和能量损失1.如下列图：1绘制水头线；2假设关小上游阀门A，各段水头线如何变化假设关小下游阀门B，各段水头线又如何变化3假设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如下列图2A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，石油密度，运动粘滞系数，试确定石油的流态。解：15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。假设输送的空气量为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=1.31106m2/s 要使冷却水保持紊流,则，即：假设最小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假设保持一样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)当保持一样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=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以下三种情况：1管内流动为层流= 2管内流动为光滑区= 3管内流动为粗糙区=0.110.25 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163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，发现在水头损失一样的条件下，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=0.11k/d0.25。解： 由题意得= ，=0.017423.烟囱的直径d=1m，通过的烟气流量Q=18000kg/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，可采用如下列图的装置。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， =2m，假设直径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.试计算如下列图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，=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，并与理论计算值进展比较。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：理论值：30.水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道。，管道的当量糙度K=0.6mm,水温为20。假设管道的出口流速=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31.两条长度一样，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。： =50mm, =2.28， =4m/s。渐扩管对应于流速的阻力系数=0.1；弯管阻力系数两者一样=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