材料加工冶金传输原理习题答案2012修改过版(2)

代入数据得：v2=6.52m/s

A1v2由 v 1 ? A 2 得:d2=5.3cm

3.6水箱侧壁接出一直径D＝0.15m的管路，

如图3.29所示。已知h1＝2.1m，h2=3.0m,不计任何损失，求下列两种情况下A的压强。

(1)

管路末端安一喷嘴，出口直径

d=0.075m；(2)管路末端没有喷嘴。

解：以A面为基准面建立水平面和A面的伯努利方程： h?D?Pa?0?0?PA?va122??2g 以B面为基准，建立A,B面伯努利方程：h ?D?va2?PA?0?vb2?Pa2Aa? v （1）当下端接喷嘴时， vbA a b

22g?2g?解得va=2.54m/s, PA=119.4KPa

? v （2）当下端不接喷嘴时， va b

解得PA=71.13KPa 3.7

如图

3.30

所示，用毕托管测量气体管

道轴线上的流速

Umax，毕托管与倾斜(酒

d=200mm，sinα

精)微压计相连。已知

=0.2，L=75mm，酒精密度ρ1=800kg

33／m，气体密度ρ2＝1.66Kg/m；Umax=1.2v(v为平均速度)，求气体质量流量。

解：此装置由毕托管和测压管组合而成，沿轴线取两点，A(总压测点），测静压点为B，过AB两点的断面建立伯努利方程有：

ZB?PB?气vPv?max?ZA?A?A2g?气2g22其中ZA=ZB, vA=0,此时A点测得 的是总压记为PA*，静压为PB 不计水头损失，化简得 PA-PB?由测压管知： *PA-PB???酒精??气?gLcosa*1?气vmax22由于气体密度相对于酒精很小，可忽略不计。 由此可得

vmax?2gL?1cosa?2vmaxA1.2气体质量流量:

M??2vA??2代入数据得M=1.14Kg/s

3.9

如图

3.32

所示，一变直径的管段

AB，直径

dA=0.2m，dB=0.4m，高差h=1.0m，用压强表

44

测得PA＝7x10Pa，PB＝4x10Pa，用流量计测

3

得管中流量Q=12m/min，试判断水在管段中流动

的方向，并求损失水头。

解:由于水在管道内流动具有粘性，沿着流向总水头必然降低，故比较头可知管内水的流动方向。

A

和

B

点总水

123(m/s)60?va?6.366m/s,vb?1.592m/svaAa?vbAb?Q?vHA?0??a?9.2m?2gPAvHB?h??b?5.2m?2gPB22即：管内水由A向B流动。

以过A的过水断面为基准，建立A到B的伯努利方程有：

vPv0??a?h?B?b?hw?2g?2gPA22代入数据得，水头损失为hw=4m 第四章（吉泽升版）

4.1 已知管径d＝150 mm，流量Q＝15L/s，液体温度为 10 ℃，其运动粘度系数ν＝0.415cm2/s。试确定：(1)在此温度下的流动状态；(2)在此温度下的临界速度；(3)若过流面积改为面积相等的正方形管道，则其流动状态如何?

解：流体平均速度为：

雷诺数为：

故此温度下处在不稳定状态。

因此，由不稳定区向湍流转变临界速度为：

由不稳定区向层流转变临界速度为：

若为正方形则

故为湍流状态。

4.2 温度T=5℃的水在直径d＝100mm的管中流动，体积流量Q=15L/s，问管中水流处于什么运动状态?

解：由题意知：水的平均流速为：

查附录计算得T=5℃的水动力粘度为

根据雷诺数公式 故为湍流。

4.3 温度T=15℃，运动粘度ν＝0.0114cm2/s的水，在 直径d=2cm的管中流动，测得流速v=8cm/s，问水流处于什么状态?如要改变其运动，可以采取哪些办法?

解：由题意知：

故为层流。

升高温度或增大管径d均可增大雷诺数，从而改变运动状态。

4.5 在长度L=10000m、直径d=300mm的管路中输送重γ＝9.31kN/m3的重油，其重量流量G＝2371.6kN/h，求油温分别为10℃(ν=25cm2/s)和40℃(ν=1.5cm2/s)时的水头损失

解：由题知：

油温为10℃时

40℃时

4.6某一送风管道(钢管，⊿=0.2mm)．长l=30m，直径d=750 mm，在温度T=20℃的情况下，送风量Q=30000m3/h。问：(1)此风管中的沿程损失为若干?(2)使用一段时间后，其绝对粗糙度增加到⊿=1.2mm，其沿程损失又为若干?(T=20℃时，空气的运动粘度系数ν=0.175cm2/s) 解：（1）由题意知：

由于Re＞3.29*105，故

（2）：同（1）有 1???0.0222d?? 1.74?2lg?????

4.7直径d=200m，长度l=300m的新铸铁管、输送重度γ=8.82kN/m3的石油．已测得流量

Q=0.0278m3/s。如果冬季时油的运动粘性系数ν1=1.092cm2/s，夏季时ν2=0.355cm2/s，问在冬季和夏季中，此输油管路中的水头损失h1各为若干?

解：由题意知 冬季

同理，夏季有 因为