第三章习题与参考答案.pdf

第三章习题与参考答案第三章习题与参考答案 3-1 输水管路的直径为 150 输水量为 981kN/hr 求断面平均流 速。 （答：1.57m/s） 3-2 矩形风道的断面为 300400 2，风量为 2700m3/hr，求断面 平均流速，若出风口断面缩小为 150700 2，该处的平均 流速多大？ （答：6.25m/s,25.0m/s） 3-3 一圆形风道，风量为 10000 m3/hr，最大允许流速为 20 m/s， 试设计其直径（应为 50 的整倍数）并核算其流速. (答：450 ，17.5 m/s) 3-4 三段管路串联如图，直径mmdmmd50,100 21 =， 已知断面平均流速，求v mmd25 3 = smv/10 3 = 1,v2和质量流量（流体为水） （答：0.62 m/s，2.5 m/s，4.9kg/s） 3-5 蒸汽管道的干管直径，平均流速mmd50 1 =smv/25 1 =，密 度，分为两支管，出口流速应 各为多大才能保证两支管的质量流量相等？ 3 1 /62 . 2 mkg= 3 3 /30 . 2 mkg= （答：smvsmv/2 .22,/18 32 =） 3-6 在442的空气压缩机进口管路中，空气的密度委1.2kg/m3, 平均流速为4m/s，经过压缩后，在直径为2.5cm的圆管中，以 3m/s的平均流速排出，求出口的空气密度和质量流量。 （答：5.22kg/m3,7.6810-3kg/s） 3-7 试比较1和3点流速的大小：1）在等直径立管中，2）在渐 扩形立管中，3）在底孔出流流股中。 3-8 求圆管断面上的平均流速v和轴心最大流速的比值。 设为 圆管半径，y为离管壁的距离，已知流速分布曲线为： m u 0 r ( ) ( ) ( ) 10 1 0 7 1 0 2 0 3 ;2 ;11 = = = r y uu r y uu r y uu m m m 3-9 已知圆管中的流速分布曲线为 7 1 0 = r y uu m ，求流速等于平均 流速的点离壁面的距离。 c y （答：0242） 0 r 3-10 求题（3-8）中各种情况的动能修正系数值 （答：2，1.057，1.03） 3-11 圆喷嘴在圆管中喷射流体，流速分布如图，已知，mmd50 1 = smvsmvmmd/10,/20,150 212 =求该断面的动能修正系 数。 （答：1.296） 3-12 直径mmd100=的虹吸管，位置如图。求流量和1、2、3、4 各点的 g u z P 2 , 2 和 值。不计水龙头损失。 3-13 一变直径的管段AB，直径mdmd BA 4 . 0,2 . 0=，高差 mh0 . 1=，用压力表测得， 用流量计测得流量Q，试判断水在管段中流动方向。 22 /40,/70mkNPmkNP BA = sm /2 . 0 3 = （答：） BA 3-14 一倒置U形管，上部为比重08=的油，用来测定水管中的 点流速，如图。若读数mmh200=，求管中流速u。 （答：0.886m/s） 油 水 3-15 用汞比压计测定水管中的点流速u，当读数mmh60=时， 流速为多少？若管中通过的是的油，值相 同时，油的流速又为多少？ 3 /800mkg=h （答：3.85m/s,4.31m/s） 3-16 水流通过一渐缩管如图。收缩前的断面为，平均 流速为 2 1 3 . 0 mA = smv/8 . 1 1 =，压强kPaP117 1 =，收缩后的断面为 ，高程增加为 2 2 15. 0mA =mz6=，不计损失，求收缩后 的压强P2。 （答：53.3kPa） 3-17 已知圆管中空气的流速分布曲线公式为： = 7 0 7 0 1 r r uu， 为 圆管半径，u为半径r处的流速，u 0 r 0为轴心流速，若空气密度 为1.2kg/m3，毕托管在轴心点量得动压为5H2O柱，圆管 半径mr25. 0 0 =，求管内通过的流量。 （答：1.380 m3/s） 3-18 水沿垂直变径管向下流动，已知上管直径mD2 . 0=，流速 ，为使上下两个压力计的读数相同，下管直径应 为多大？水头损失不计（如图） smv/3= （答：0.12m） 3-19 一水平渐缩管段，已知mmdmmd75,150 21 =，测在管中高 差mmh600=，假设管中流速使均匀分布的，水头损失不 计，求管中通过的流量。 （如图） （答：0.061 m3/s） 3-20 水箱中的水通过一垂直渐扩管满流向下泄出，如图。已知高 程mm71,42, 03=，直径mmdmmd80,50 32 =， 不计能量损失，求装在断面2的真空计读数。若不变， 为使真空计读数为0，应为多大？ 3 d 2 d （答：） mmmkN99,/420 2 3-21 用水泵向已封闭容器充水，并通过管路泄出。如图。已知管 路 直 径， 高 程mmdmmd50,25 21 mm0 . 31,5 . 70=， m0 . 92 =。不计能量损失，求管1中开始发生汽化时的压 力表读数。 设当地大气压强为98kPa， 水的汽化压强为5kPa. （答：24.84kN/m2） 3-22 轴流风机的直径md2=，在流线型钟形进口断面上装有水测 压计，读数mmh20=，钟形进口的局部损失可忽略不计， 设空气温度为30，如图，求气流流速和流量（流速在断 面上均匀分布） 。 （答：） smQsmv/65.57,/35.18 3 = 大气压 3-23 风管直径，空气容重，在直径mmD100= 3 /12mN= mmd50=的喉部装一细管与水池相接，如图，高差 mmH150=， 当汞测压计中读数mmh25=时， 开始从水池 中将水吸入管中，问此时的空气流量多大？ （答：0.180m3/s） 气 水 汞 3-24 用一文丘里管推动控制机构的活塞A上升。如图。已知活 塞直径为50，自重为5N，文丘里管直径为20，喉部 直径为10，问文丘里管中过水流量多大时，可将活塞托 起？ （答：18.3cm3/s） 3-25 一倾斜装置的文丘里流量计， 已知mmdmmD25,50=， 汞 比压计读数mmh100=，流量系数98. 0=，求过水流量。 （答：2.47） sl / 3-26 一开式风洞的试验段，如图，钟形进口直径mD4=，射流喷 口直径md1=，比压计读数为OmmHh 2 64=柱，空气密度 ，不计能量损失，求喷口风速。 3 /29. 1mkg= （答：31m/s） 3-27 风管直径mD5 . 0=，断面1上的流速是均匀分布的。如图， 管端封板上开有直径md3 . 0=的锐缘孔口， 孔口喷出的气流 在收缩断面C-C处的面积为孔口面积的69%，空气温度为 20，水比压计读数mmh5=，求孔口喷出的风量。 （答：5.56m3/s） 3-28 水管的出口直径为100，当地大气压强为92kPa，水的汽 化压强为20kPa,为保证在直径为50的喉部不致于发生汽 化现象，水箱水头H不得大于多少？ （答：2.45m） 3-29 压缩空气通过一引射器抽吸水池中的水，如图，若及hdd, 21 水 均为已知参数。不计损失，求压气罐中的气体相对压强 至少应有多大？ （答： ()1 4 12 dd h 水 ） 压气罐 水池 3-30 一消防水枪，向上倾角=30，水管直径150，压力表读 数M=3H2O柱，喷嘴直径75，如图，求喷出流速，喷 至最高点的高程及在最高点的射流直径。 （答：mmdmysmu81,8 . 0,/92. 7 max =） 3-31 水箱壁上开一流线型喷口，直径mmd50=，如图， ，求当射 流刚好越过墙顶的流量？mhmL5 . 1,0 . 3= （答：10.65） sl / 3-32 水箱侧壁在用一铅垂线上开上、下两个孔，如图，若两股射 流在O点相交，求证 2211 yhyh=。 3-33 一消防人员持喷嘴向距离为20m的墙壁上高度为15 m的窗 口里喷水，已知喷嘴出O点流速/295. 0gPu =，P为水 龙带内的压强，为水的容重，不计损失，求必须的P和应 持的喷射角度。 （答：217.4kPa,6326） 3-34 一直立排水管如图，直径mmd100 1 =，下端装喷嘴，出口直 径mmd60 2 =，不计损失，求泄流量和A点的压强。 （答：） 2 /53.20,/14.33mkNsl 3-35 水从立管下端出，如图，立管直径为50，射流冲击一水平 放置的半径mmR150=的圆盘，若水层离开盘边的厚度 mm1=，求流量及汞比压计的读数h，水头损失不计。 （答：mmh s l Q395,15. 8=） 3-36 一垂直立管直径，下端平顺地与两平行圆盘间的 通道相接，如图，平行圆盘的半径 mmd50= mR3 . 0=，圆盘之间的 距离mm6 . 1=，圆管中的平均流速为3m/s，高程H=1m， 求A、B、C、D各点的压强值。不计水头损失，并假设各 断面流速均匀分布。 （答：0,72 . 5 ,91 . 1 ,4 .12= DCBA PkPaPkPaPkPaP） 3-37 水平坑道和竖井相连，其直径d均为2m，竖井高H=200m， 水平坑道长300m，竖井和坑道中的温度均保持为15，而 外界空气温度在清晨为5，中午为20。如图，设竖井 和坑道内的总水头损失为 g v 2 9 2 ， 计算清晨和中午的洞内气 流速度及方向。 （答：6.03m/s,2.58m/s） 3-38 管路直径为150mm，如图，求A点的压强， （1）末端有一喷 嘴，出口直径为75， （2）末端设有喷嘴。水头损失不计。 （答：kPakPa4 .29,5 .16） 水 3-39 油沿如图所示的倾斜管流动，已知smvA/2=，不计阻力， 求B点测压管中的油面高程x。 （答：1.86m） 3-40 流水管如图，已知直径mmdmmdmmd75,100,125 321 =， 汞比压计读数mmh175=不计阻力，求流量和压力读数。 （答： ） 23 /79,/1 . 0mkNsm 3-41 水自密封容器沿管流出， 容器液面上的真空度为1kN/m2,不计 水头损失； （2）A点流速； （3）管中压强最低点的位置及其 负压值。 （答： 2 9 . 136,74.19,155 m kN s m s l ） 3-42 用微元平衡法导出两垂直平行平板间流体稳定层流流