第4章_例题
- 格式:doc
- 大小:445.00 KB
- 文档页数:7
例1 在横断面积为 2.5m m 5.2⨯的矿井巷道中,当空气流速s /1m 时,气流处于什么运动状态(已知井下温度C t 20=,空气的运动粘性系数s /cm 15.02=ν)?解 因为 500Re 41667Re =>===crX A vvR νν 故气流处于紊流状态。
例2 在大气压下,C 15水的运动粘度系数s /m 101.14226-⨯=ν。
如果水在内径d=50mm 的管道中流动,从紊流逐渐降低流速,问降到多大速度时才能变为层流?解 已知2000Re =cr则 m/s 0.04610000000.05 1.1422000Re v =⨯⨯==d cr ν例3 在长度m l 100=,直径mm d 300=的管路中输送重度为39.31kN/m =γ的重油,其重量流量kN/h 6.2371=G ,求油温分别为C 10 (运动粘度为/s cm 252=ν)和C 04 (运动粘度为/s cm 512=ν)时的水头损失。
解 体积流量 /s m 0708.0360031.96.23713=⨯==γG Q 平均流速 /s m 13.040708.032=⨯==πA Q v C 10 时的雷诺数 20001202530100Re 1<⨯===νvd C 40 时的雷诺数20000021530100Re 2<⨯===νvd该流动为层流流动,故可用达西公式计算沿程水头损失。
油柱高=90.703m 9.820.312011000642Re 642 221201⨯⨯⨯⨯⨯===g v d l g v d l h f λ 油柱高=54.421m 9.820.320011000642Re 64 2222⨯⨯⨯⨯⨯===g v d l h f例4 长度l =1000m ,内径d =200mm 的普通镀锌钢管,用来输送粘性系数为s /0.355cm 2=ν的重油,测得其流量Q =38 l /s ,求其沿程阻力损失。
解 1. 计算雷诺数Re 以便判别流动状态1.21m/s 0.20.7884038.0422=⨯===d Q A Q v π 232061870.35520121Re >⨯===νvd 紊流 2. 判别区间并计算阻力系数λ由于 Re =6817>4000而 3377039.020026.9826.987878==⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛∆d 符合条件 7826.98Re 4000⎪⎭⎫ ⎝⎛∆<<d 故为水力光滑管,则 0348.068173164.0Re 0.316425.04===λ 3. 计算阻力损失f h 油柱=12.99m 9.821.210.210000348.0222⨯⨯⨯==g v d l h f λ 4.验算由式(4.5.7)得 5.16mm 0.034868172008.32Re 8.32=⨯==λδd因为mm 39.0mm 16.5=∆>=δ,故确为水力光滑管。
例5 无介质磨矿送风管道(钢管),长度l =30m ,直径d =750mm ,在温度C t 20=(s /cm 157.02=ν)的情况下,送风量Q =300000m 3/h 。
求:(1)此风管中的沿程阻力损失是多少?(2)使用一段时间后其绝对粗糙度为 1.2mm =∆,其沿程损失又是多少?解 因为 18.9m/s 36000.754038.0422=⨯⨯===ππd Q A Q v23209028660.157751890Re >⨯===νvd 紊流 取0.39mm =∆,则Re 15298539.075026.9826.987878<⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛∆==d 根据 00052.075039.0==∆d 及Re =902866,查莫迪图,得017.0=λ。
也可用半经验公式计算出0173.0=λ。
所以,风管中的沿程损失为 气柱=12.61m 9.8218.90.75300.0173222⨯⨯⨯==g v d l h f λ 当 1.2mm =∆时,1600.07501.2==∆d ,按Re =902866,查莫迪图得220.0=λ。
则此时风管中沿程损失为 气柱=16m 9.8218.90.75300.022222⨯⨯⨯==g v d l h f λ例6 直径d =200mm ,长度l =300m 的新铸铁管,输送重度为3kN/m 82.8=γ的石油,已测得流量kN/h 882=Q 。
如果冬季时,油的运动粘性系数s /cm 092.121=ν,夏季时,油的运动粘性系数s /cm 355.022=ν。
问:冬季和夏季输油管道中沿程水头损失f h 是多少?解 1.计算雷诺数体积流量/s 0.0278m 88236008823=⨯=Q 0.885m/s 0.242780.0422=⨯===ππd Q A Q v 232016211.0922088.5Re 11<⨯===νvd层流 232098640.3552088.5Re 22>⨯===νvd紊流 2. 计算沿程水头损失f h冬季为层流,则 油柱=2.37m 9.820.20.885300Re 64222⨯⨯⨯⨯==g v d l h f λ 夏季时为紊流,由表4-1查得,新铸铁管的0.25mm =∆,则12500.02000.25==∆d 结合9864Re 2=,查莫迪图得3870.0=λ,则油柱=2.32m 9.820.20.8853000.0387222⨯⨯⨯⨯==g v d l h f λ例7 长m 30=l ,截面积20.5m 3.0⨯=A 的镀锌钢板制成难得矩形风道,风速m/s 14=v ,风温度C t 20=,试求沿程阻力损失f h 。
若风道入口截面处的风压21N/m 6.80=p ,而风道出口截面2比入口位置高10m ,求2处的风压?=2p 解 风道的当量直径 m 375.0)5.03.0(20.50.34)(24=+⨯⨯⨯=+⨯=b a b a d eC t 20=时,空气的运动粘度s /m 1057.1251-⨯=ν500334375101.57375.041Re 5>⨯⨯===-νevd 紊流 4000.03750.15==∆e d 查莫迪图得7610.0=λ气柱=14.1m 9.82140.375300.0176222⨯⨯⨯==g v d l h f λ 查表1-2,空气C t 20=时,密度3m /205kg .1=ρ,则 21212696N/m 14.19.81.205109.8205.16.980 )(=-⨯⨯⨯⨯-=---=fgh z z g p p ρρ例8 输水管路处直径d 1=100mm ,突然扩大为d2=200mm, 若已知通过流量Q=90m 3/h,问经过此处损失了多少水头?解为:s m A Q v /184.31.02436009011=⨯==πs m A Q v /796.02.023*******=⨯==π由式(4.9.2)得水柱m g v v hj 291.08.92)796.01418.3(2)(2221=⨯-=-= 例9 采矿用水枪,出水口流速为50m/s ,问经过水枪喷嘴时的水头瞬时为多少? 解由表4-14查得,流经水枪喷嘴的局部阻力系数ζ=0.06,故其水头损失为:水柱m g v h j 65.78.925006.0222=⨯⨯==ζ例10 某厂自高为水池加装一条管路,向一个新建的居民点供水,如图4-16所示。
已知:H=40m,管长 l=500m,管径d=50mm,用普通镀锌管(△=0.4mm )。
问在平均温度20℃时,这条管路在一个昼夜中能供应多少水量?解: 送水池水面基准O-O ,并取过水断面1-1、2-2,由伯努利方程得∑+++=++g l g v d l g v a p g v a p H e a a22222222211λγγγ 因为021≈=v v所以 022222211==gv a g v a 由4-3得进口处 l d =20d=20×0.05=1m90°弯道 l d = 30d=30×0.05=1.5m90°圆弯 l d =40d=4×0.05=0.2m闸阀 l d =15d=15×0.05=0.75m出口处 l d =40d=40×0.05=2m故 ∑le =1+1.5+0.2+0.75+2=5.45m代入上式得8.9205.045.5052)(4022⨯⨯⨯=+=∑v g v d l l e λλ 因△/d=0.45/50=0.008,设在过渡区,并从莫迪图中相应位置暂取λ=0.036,代入上得s m l l gdH v e /468.1)45.5500(036.04005.08.92)(2=+⨯⨯⨯⨯=+=∑ λ 7288901007.058.146=⨯==v vd R e按式(4.6.4) ) λλRe 51.27.2(lg 21+∆-=d 左端=26.5036.07288951.2507.34.0lg 2=+⨯- )( 左右两端几乎相等,故选的λ=0.036是合适的。
总的水头损失水柱 m g v d l h f 408.92468.105.045.505036.0222=⨯⨯⨯==λ 昼夜供水量 h m Av Q /249468.105.0436002436002432=⨯⨯⨯⨯=⨯=π。