五,粘性液体的一维流动

粘性液体的一维流动5-1石油在冬季时的运动粘度为v1二6X10-4m2/S；在夏季时，V2二4X10-5m2/S[冬:层流;夏:紊流]试求冬、夏季石油流动的流态。[冬:层流;夏:紊流]5-2在半径为r0的管道中，流体做层流流动，流速恰好等于管内平均流速的地方与管轴之间的距离r等于多大？ [0.707ro]5-3用直径为30cm的水平管道作水的沿程损失实验，在相距120m的两点用水银差压计（上面为水）测得的水银柱高度差为33cm，已知流量为0.23ms/s，问沿程损失系数等于多少？[0.0193]5-4喷水泉的喷嘴为一截头圆锥体，其长度L=0.5m，两端的直径di=40mm，d2二20mm，竖直装置。若把计示压强pei二9.807X104Pa的水引入喷嘴，而喷嘴的能量损失hw二1.6m（水柱）。如不计空气阻力，试求喷出的流量qv和射流的上升高度H。 [0.004m3/s,8.44m]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二15489kg/h，油的密度P=859.4kg/m3，进口端的油压p=p=49x104Paei沿程损失系数九=0.03 ，求出口端的油压p。eo[3.712X105Pa]p。eo5-6水管直径d=250mm，长度L=300m，绝对粗糙度e=°・25mm，已知流量qv二0.095m3/S，运动粘度v=0.000001m2/s，求沿程损失为多少水柱。[4.582m水柱]5-7发动机润滑油的流量qv二0.4cm3/S，油从压力油箱经一输油管供给（如图5-35）,输油管的直径d=6mm,长度L=5m。油的密度P二820kg/m3,运动粘度

V二0.000015m2/s。设输油管终端压强等于大气压强,求压力油箱所需的位置高度h。 [0.09621m]图5－35图5－365-815°C的空气流过直径d=1-25m、长度L=200m、绝对粗糙度*=1mm的管道，已知沿程损失hf二8cm（水柱），试求空气的流量qv。 [25.24m3/s]5-9内径为6mm的细管，连接封闭容器A及开口容器B,如图5-36所示，容器中有液体，其密度为P=997kg/m3，动力粘度卩二0.0008Pa°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。 [A-B；7.685x10-6m3/s]5-10—直径d=12mm、长度L=15m的低碳钢管，用来排除油箱中的油。已知油面比管道出口高出H=2m，油的粘度卩二0.01Pa-s，密度P二815.8kg/m3,求油的流量qv。[5.429x10-5m3/s]5-11在管径d=100mm，管长L=300mm的圆管中流动着t=10C的水，其雷诺数Re二8x104。试求当管内壁为£=0.15mm的均匀砂粒的人工粗糙管时，其沿程能量损失。[3.97mH2O]5-12管路系统如图5-37所示，大水池中水由管道流出冰的V二°.0113x10-4m2/s,P=999kg/m3，夕卜界为大气压，问在图示的条件下，水的流量是多少？已知管径d=0.2m，工业钢管的粗糙度为°业钢管的粗糙度为°d=0.00023[0.1253m3/s]图5－37图5－385-13输油管长度l=44m,从一敞口油箱向外泄流，油箱中油面比管路出口高H=2m,油的粘度V二1X10-4m2/S；若要求流量qv二1"10一3m3/S，求管路直径；若H=3m,为保持管中为层流，直径d最大为多少？这时的流量为多少？[55mm;98.5mm,0.01547m3/s]5-14一矩形风道，断面为1200X600mm，通过45°C的空气，风量为42000m3/h，风道壁面材料的当量绝对粗糙度为"0.1mm，在I=12m长的管段中，用倾斜30啲装有酒精的微压计测得斜管中读数h=7.5mm，酒精密度p=860kg/m3，求风道的沿程阻力系数入。并和用经验公式算得以及用莫迪图查得的值进行比较。[计算值0.0145;经验公式值0.0142;莫迪图值0.0143]5-15大水池与容器之间有管道相连,其中有水泵一台,已知水在15C时的v二0.01141x10-4m2/s,p=1000kg/m3，装置如图5-38所示，管壁相对粗糙度为J；d=0.00023，水泵给予水流的功率为20KW。已知流量为0.14m3/s，管径为d=°・2m。试问容器进口B处的压强为何值？ [Pe二264kPa]5-16已知油的密度P二800kg/m3，粘度卩二0.069Pa°s，在图5-39所示连接两容器的光滑管中流动，已知H=3m。当计及沿程和局部损失时，管内的体积流量为多少？[0.2559m3/s]

图5－39图5－405-17用新铸铁管输送25弋的水，流量qv二°.3m3/s，在1=l°°°m长的管道上沿程损失为hf二2m（水柱），试求必须的管道直径。 [0.5757m]5-18—条输水管，长1=l°°°m，管径d=°・3m，设计流量qv二°・°55m3/s，水的运动粘度为v二10-6m2/s，如果要求此管段的沿程水头损失为hf=3m，试问应选择相对粗糙度为多少的管道。 [4・13x10-3]5-19用如图5-40所示装置测量油的动力粘度。已知管段长度1=3«6m,管径d=0.015m，油的密度为P=850kg/m3，当流量保持为qv=3.5X10_5m3/s时，测压管液面高差山=27mm，试求油的动力粘度卩。 [2・2195x10-4Pa-s]5-20如图5-41所示，运动粘度v=0.00000151m2/s、流量q”=15m3/h的水在90。弯管中流动，管径d=50mm，管壁绝对粗糙度e=°2mm。设水银差压计连接点之间的距离L=0.8m，差压计水银面高度差h=20mm，求弯管的损失系数。 [0.618]图5－41 图5－425-21不同管径的两管道的连接处出现截面突然扩大。管道1的管径d1=0.2m，管道2

的管径d2=0.3m。为了测量管2的沿程损失系数九以及截面突然扩大的局部损失系数'，在

突扩处前面装一个测压管，在其他地方再装两测压管，如图5-42所示。已知知1=1.2m,123m测压管水柱高度hi=80mm，h2=162mm，h3二152mm，水流量qv二°。6m3/S，试求沿程水头损失系数九和局部损失系数匚。 [0.02722;1.7225]5-22图5-43所示为一突然扩大的管道，其管径由di=50mm突然扩大到d2二10°mm，管中通过流量qv二16m3/h的水。在截面改变处插入一差压计，其中充以四氯化碳（P二1600kg/m3），读得的液面高度差h=173mm。试求管径突然扩大处的损失系数，并把求得的结果与理论计算的结果相比较。 [0.5404,理论值0.5625]图5－43 图5－445-23用如图5-44所示的U形差压计测量弯管的局部损失系数。已知管径d=°-25m,水流量qv二0.04m3/s,U形管的工作液体是四氯化碳，密度为P二1600kg/m3,U形管左右两侧液面高度差Ah=70mm，求局部损失系数:。 [1.2405]Ap5-24如图5-45所示，在三路管状空气预热器中，将质量流量qm二5816kg/n的空气从t1=20°C加热到12=160°C。预热器高H=4m，预热器管系的损失系数匚=6,管系的截面积A1二0.4m2，连接箱的截面积A2二0.8m2，拐弯处的曲率半径和管径的比值Rd=1Ap[169.7Pa]

图5-45 图5-45 图5-465-25用一条长心12m的管道将油箱内的油送至车间。油的运动粘度为v二4x10-5m2/s，设计流量为qv二2x10一5m3/s，油箱的液面与管道出口的高度差为h=1-5m，试求管径d。[0.01413m]5-26容器用两段新的低碳钢管连接起来（如图5-46），已知di=20cm，Li=30md2=30cm,L2=60m，管1为锐边入口，管2上的阀门的损失系数 匚二3.5。当流量qv二0.2m3/h时，求必须的总水头H。[11.08m]5-27水箱的水经两条串联而成的管路流出，水箱的水位保持恒定。两管的管径分别为dqv二0.2m3/h时，求必须的总水头H。[11.08m]5-27水箱的水经两条串联而成的管路流出，水箱的水位保持恒定。两管的管径分别为d1=0.15m,d2=犖加，管长l1=12=7m，沿程损失系数九1=i=0.03，有两种连接法，流量分别为qv1和qv2,不计局部损失，求比值qvJqv2。[1.027]5-28在图5-47所示的分支管道系统中，已知L1=1000m,d1=1m,e1=0.0002mz=5m,L=600md=0.5m&=0.0001mz=30m.L=800md=0.6m1 ；2 2 2 2 ；3 3£3=0.0005m,Z3=25m；v=1x10-6m2/so水泵的特性数据位，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。[1.555m3/s,0.6338m3/s,0.9213m3/s]图5－47图5－485-29图5-48所示为由两个环路组成的简单管网，已知Li=1000m,di=0.5m,s=0.00005m；L=1000md=0.4m&=0.00004m；L=100md=0.4m1；2，2，2；3，3，s=0.00004m；L=1000m，d=0.5m，s=0.00005m；L=1000m，d=0.3m，3 ； 4 ，4 ，4 ； 5 ，5 ，s5=0,000042m；管网进口A和出口B处水的流量为1m3/s。忽略局部损失，并假定全部流动处于紊流粗糙管区，试求经各管道的流量。[q=0.64m3/s,q=0.36m3/s,q=0.15m3/s,q=0.79m3/s,q=0.21m3/s][v1 ,v2 ,v3 ,v4 ,v5 ]5-30在水箱的垂直壁上淹深h=1.5m处有一水平安放的圆柱形内伸锐缘短管，其直径d=40mm，流速系数Cv=0.95。(1)如流动相当于孔口，如图5-49所示。试求其收缩系数和流量。试求其流量。(2)如流动充满短管，如图所示。收缩系数同(1),只计收缩断面以后的扩大损失，试求其流量。[(1)0.554,0.0036m3/s;(2)0.0053m3/s]图5－49图5－505-31如图5-50所示，薄壁容器侧壁上有一直径d=20mm的孔口，孔口中心线以上水深H=5m。试求孔口的出流流速vc和流量qv。倘若在孔口上外接一长1=8d的短管，取短管进口损失系数匚=0.5，沿程损失系数九=°°2，试求短管的出流流速v'和流量qV。[7.7m/s,0.0024m3/s]5-32图5-51所示两水箱中间的隔板上有一直径do=80mm的薄壁小孔口，水箱底部装有外神管嘴，它们的内径分别为di=60mm,d2=70mm。如果将流量qv=0.06m3/S的水连续地注入左侧水箱，试求在定常出流时两水箱的液深日i、日2和出流流量J、qv2。[8.993m,4.367m;0.0308m3/s,0.0292m3/s]图5-51 图5-525-33如图5-52所示，沉淀水池的截面积A=40m2，水深H=2.8m，底部有一个d=0.3m的圆形孔口，孔口的流量系数Cq=0.6，试求水池