工程流体力学基础作业答案(3)

5-1 用管径d?200mm的圆管输送石油，质量流量qm?90000kg/h，密度

??900kg/m3，石油冬季时的运动黏度为?1?6?10?4m2/s；在夏季时，

?2?4?10?5m2/s，试求冬、夏季石油流动的流态。

qm解：速度v??0.884194m/s

?4d2?Re1?vd??294.73 1Re?vd2??4420.97 2

层流

湍流

5-5 输油管的直径d?150mm，长L?5000m，出口端比进口端高h?10m，输送油的质量流量qm?15489kg/h，油的密度??859.4kg/m3，进口端的油压

pei?49?104Pa，沿程损失系数??0.03，求出口端的油压peo。

解：面积A??4d2?0.01767146m2

平均速度v?qm?0.283304m/s ?ALv2沿程损失hf??m ?4.092188d2gpeip?h?eo?hf ?g?g伯努利方程

peo?pei??h?hf??g?3.7123?105Pa

5-9 内径为6mm的细管，连接封闭容器A及开口容器B，容器中有液体，其密度为??997kg/m3，动力黏度??0.0008Pa·s，容器A上部空气计示压强为pA?34.5kPa。不计进口及弯头损失。试问液体流向及流量qV。

pA?1?4.528607m ?g解：势能水头hA?m hB?1.4?1.4sin45??2.3899495故A→B 假设为层流

?d4?p?d4?hA?hB??g哈根-泊肃叶公式qV???5.938598?10?4m3/s

128?l128?l4qV?21.0035m/s ?d2检验v?Re??vd?157053.6?2320 故不是层流 ?按湍流光滑管计算

??0.3164 0.25Re0.3164lv20.3164lv2hA?hB??

Re0.25d2g??vd?0.25d2g?????????d??hA?hB??????1.75??v?2g0.3164qV?0.25d?2.5887843m/s l?4d2v?7.319615?10?5 m3/s

5-11 在管径d?100mm、管长L?300m的圆管中流动着t?10℃的水，其雷诺数Re?8?104。试求当管内壁为??0.15mm的均匀沙粒的人工粗糙管时，其沿程能量损失。

解：d/??666.667

26.98?d/??87?d/???45537?Re?23080.85?580174

故在湍流粗糙管过渡区

??1.42?2?0.023783 ??lg???Red???????黏度 ??1.308?10?3Pa·s

平均速度 v?Re??d?1.0464m/s 沿程损失

Lv2hf??d2g?3.9832mH2O

5-28 在分支管道系统中，已知L1?1000m，d1?1m，?1?0.0002m，z1?5m；

L2?600m，d2?0.5m，?2?0.0001m，z2?30m；L3?800m，d3?0.6m，

?3?0.0005m，z3?25m；??1?10?6m2/s。水泵的特性数据为，当流量qV为0、

1m3/s、2m3/s、3m3/s时，对应的压头Hp为42m、40m、35m、25m，试求分支管道中的流量qV1、qV2、qV3。

解：相对粗糙度?1/d1?0.0002，?2/d2?0.0002，?3/d3?0.00083。

71213拟合水泵特性曲线Hp?42?qV?qV?qV

623v水泵吸入端静水头hs?z1?1

2g水泵压出端静水头hp?hs?Hp 设节点静压头hj

2v节点总压头hjT?hj?1

2g各段压头损失 hf1?hp?hj hf2?hjT?z2 hf3?hjT?z3

28LqLv2hf????2V5

d2g?gd4qhf?2gd5 v?V?qV?2?d8?LRe?vd22hfdg ?L? 查λ

检验节点处的连续性。 试取水泵流量qV1?1.5m3/s