最新流体力学龙天渝蔡增基版课后答案第五章孔口管嘴管路流动.docx

1、最新流体力学龙天渝蔡增基版课后答案第五章孔口管嘴管路流动第五章孔口管嘴管路流动1 图中穿孔板上各孔眼的大小形状相同，问每个孔口的出流量是否相同?解：由QA . 2gHo与深度无矢，所以每个孔口的出流量相同笫2题图d=10mm o ( 1)如果箱壁厚度XT2有一水箱水面保持恒定(5m),箱壁上开一孔口 孔口直径S =3mm求通过孔口的流速和流量。(2)如果箱壁厚度S =40mm求通过孔口的流速和流量。解：(1 )视作薄壁小孔口 =0.97 ,062v 二 2gh =9.6m/s 得：Q = S = 4.82 10Am3/s(2 )视作管嘴，一=0.82u = .2gh=8.12m/s 得：Q 二

2、vA=6.38 10um3/s3隔板将水箱分为A、B两格，隔板上有直径为 di=40mm的薄壁孔口，如题5-3图，B箱底部有一直径为d2=30mm的圆柱形管嘴，管嘴长1=0.1 m , A箱水深H=3m恒定不 变。(1)分析出流恒定性条件(我不变的条件)。(2)在恒定出流时，B箱中水深我等于多少？(3 )水箱流量Q为何值？解：(1)当Qi=Q2时出流恒定(2)因为 Qi=Q2, g . 2g(Hi H2)=2A2.2g(H2 0.1)查表得 f =0.6, J2 =0.82 解得:H2= 1.85m(3)解得 Qi A3.58X10-3 m3/s经过短管出4证明容器壁上装一段短管(如图所示)

3、流时的流量系数与流速系数为护二 p 鳥八1 v 二 2gH。5某诱导器的静压箱上装有圆柱形管嘴，管径为 4mm，长度1=100mm , ； =0.02，从管嘴入口到出口的局部阻力系数 0.5，求管嘴的流速系数和流量系数(见上题图)。解：由题得:二 =0.707J, 130m/s。此时静压箱6如上题，当管嘴外空气压强为当地大气压强时，要求管嘴出流流速为 内应保持多少压强?空气密度为 p=1.2kg/m 3。解： PV = 2 ，得=0 =1.08kN/m27.某恒温室采用多孔板送风，风道中的静压为200Pa,孔口直径为20mm，空气温度为20C, 尸0.8。要求通过风量为1rr?/s。问需要布置

4、多少孔口 ？ 解：Q=nA2： P ，得门=218.4,所以需要219个8.水从A水箱通过直径为10cm的孔口流入B水箱，流量系数为0.62。设上游水箱的水面高程Hi =3m保持不变。 /(1)B水箱中无水时，求通过孔口的流量。(2)B水箱水面高程H2=2m时，求通过孔口的流量。(3)EriwlA箱水面压力为2000Pa, Hi =3m时，而B水箱水面压力为0, H2=2m时，求通过孔口的流量。解：(1 )属孔口自由出流Q”A .2gH“，H。二已得：Q =： 0.037m3/s精品文档得:Q =0.0216m3/s（3）Q“A2g|_|。,叫十”齧得：Q=0.0236m3/s9室内空气温度为

5、30C，室外空气温度为20 C,在厂房上下部各开有8r的窗口，两窗口的中心 高程差为7m,窗口流量系数尸0.64，气流在自然压头作用下流动，求车间自然通风换气量（质量 流量）。解:g =H 0.37 =2.744N/m2Q=内A =12.96kg/s（方法二）：分别令上下部窗口外渐变流断面 2和断面1,根据气体能量方程，得Pg（22因为 Pl=P2=Pa, Vl=V2：0 ,所以Pn）H又由于二Pl = ip2根据气体孔口淹没出流的流量公式： M 1 = PaVQM2= AAj2g 骨又由于连续性方程 M 1 = QM2查得 烏=1.205kg/m3,C=1.165kg/m320 C 第10题

6、图Qmi=Qm2-Qm =12.96kg/s10如图示管路中输送气体，采用 U形差压计测量压强差为h米液体。试推导通过孔板的流量公式。解:p二 _7gh，是U形压差计液体容重为气体容重Q = PAV2gH； = AA2g 齐叫 2gA% 叫 2g 舟 h11 如上题图孔板流量计，输送20C空气，测量h=100mmH20。尸0.62, d=100mm，求Q。解：将数据代入上题公式得Q =0.2m3/s12.什么叫管路阻抗？（又称为综合阻力数）为什么有两种表示？在什么情况下， S与管中流量无矢，仅决定于管道的尺寸及构造？解：阻抗反映管路上沿程阻力和局部阻力情况。 Sh用在液体管路，Sp用在气体管路

7、。在紊流粗糙区时，S与管中流量无矢（因为此时与v以及流体状态无矢），仅决定于管道的尺寸和构 造。13.供热系统的凝结水箱回水系统如图。试写出水泵应具有的作用水头表达式。P2 P： 2解：H? 1SQ （如果冷却措施是开g式则需加上h）14.某供热系统，原流量为0.005m3/s,总水头损 失h=5mH 20,现在要把流量增加到0.0085m3/s,试 冋水泵应供给多大压头。解：Fh 二 SQ2 即 5 二 S 0.0052S =2 105s2/m52 5 2H2 =SQ2 =2 105 0.00852 =14.45m15.3m, L2 二 5m, L3二 4m，直径两水池用虹吸管连通，上下游水

8、位差H=2m，管长Ll =d=200mm，上游水面至管顶高度h=1m。已知 匸0.026,进口网Z10，弯头Z1.5(每个弯头)，出口 t= 1.0，求：(1)虹吸管中的流量；(2)管中压强最低点的位置及其最大负压值。解：(1 )方法一：d .2gHQ= 4c-2- 1八 EL 8()d05m/S方法二：d g=SQ2 解得 Q =0.05m3/s8人L十匚+匚2 解：（1） Shi = *=118.69s2 /m5Tt digfl8 人匕 + J +J +1。 ,2 J 25Sh2= ） =2106.1s/m兀dg（2）H =h （ Shi+ Sh2 ） Q2 = 23.56m （其中 h

9、=17 3 = 20m）(3)略17图为一水平安置的通风机，吸入管 di=200m , h=10m，启0.02。压出管为直径不同的两段 管段串联组成，d2=200mm，b=50m，入=0.02; 250m , A=0.02。空气密度为p=1.2kg/m3,风量为 Q=0.15m3/s，不计局部阻力。试计算：(1)风机应产生的总压强为多少？(2)如风机与管道铅直安装，但管路情况不变，风机的总压有无变化？(3)如果流量提高到0.16m3/s，风机总压变化多少？(4)绘出全压线与静压线图。Sp 一 $1Sp32p = SpQ解得:p=2500Pa(2 )铅直安装不会改变总压，因为同种气体位压等于零(

10、3)p =SpQ2 =2830Pa18.并联管路中各支管的流量分配，遵循什么原理？如果要得到各支管中流量相等，该如何设计管 路？1解：并联管路Q :一一，如果要得到各支管流量相等必须各支管 S相等应设计成S1=S2=S3有两长度尺寸相同的支管并联，如果在支管2中加一个调节阀(阻力系数为Z),则Q和Q2哪个大些？阻力hfi和hf2哪个大些？解：(1) SiQi2=S2Q； , S与Z有尖（2）hfi = hf220.有一简单并联管路如下图，总流量Q =80 XW 3m3/s, /=0.02，求各管段之间的流量及两节点之间的水头损失。第一支路di =200mm L仁600m，第二支路d2 =200

11、mm，L2=360m。1 1解牛:Qi:Q2=S2 : JS C ( QJW vS2 5=1862.9s2 /m5解得：Qi : QA0.774 Q2 = 45 10*m3 /s Qj =35 10 nm3/sHi = S1Q2 = S2Q 2 = 3.72m21 如上题，若使Qj二Q2如何改变第二支路？解：比减小或加调节阀等增加阻力的措施。22. 如图所示管路，设其中的流量QA=0.6m3/s, /=0.02，不计局部损失，其它已知条件如图，求A、D两点间的水头损失。解：Q2 ： Q3 :=11d4 =2185:1743:3375丄4Q2 Q3 Q4 二 QaS2 =346.8s2. m5H

12、 p=S2Q： -11.15rn2185Q2 -2185 1743 3375 % “山/i 1000( m)hl350( m m8兀 Ls2爲矿評Hi5=Si5Q13m二 H =11.15 13 =24.15m 23管段1的管径为20mm，管段2为25mm为20m为10m、匕7 A15=0.025 ,流量分配有何变化？解：这样Qi更小，Q2更大，所以应将管段1的 管径改为25mm，管段2的管径改为20mm，两管 流量可接近。24.已知某枝状管网的的末端再加-段管子Q、Q2、Q3 ,若在支管2 Q3各有何变化？ 如图中所示。冋Q和Q2、解:由于总阻抗加大，H二SQ2，使总流量Qi减小由于H不变，

13、Q3减小所以Q2减小25.三层供水管路，各管段的S值皆106s2/m5,层高 均为5m。设a点的压力水头为20m，求Ch、Cfe、Q3,并比较三流量，得出结论来。（忽略a 处流速水头）解：QAQ2 Q3Q =qi QAQi Q2Q3(1) 2O=SQ2 20二 5+SO+SQ； =5+S(Q2 Q3)2 SQ；（3） 20= 1 0+SQi2+2SQ2联立（1） （2） （3） Q仁 4.46X 10-3m3/sQ2= 2.41 x 103 m3/sQ 3= 0.63 x 10-3 m3/s26.如上题，若想得到相同的流量，在 a点压力水头仍为20m时，应如何改造管网?解：加大底层阻力（如加阀

14、门，减小管径） 。减小上层阻力（如加大管径）27.水由水位相同的两贮水池A、E沿着L 1=200, L2=100m , di=200m , d2=100m的两根管 子流A L3=720m , ds=200m的总管，并注入水池水中。 求：（1 ）当H=16m, XI二后=0.02 , /2=0.025时排入C中的总流量（不计阀门损失）；精品文档 (2)若要流量减少一半，阀门的阻力系数为多少?解得:Qc =60.25 1Ocm3/s当流量减少一半Qc =Qa Qb - c2&3d3: dag*2 *2二 SiQa SsQc2 -S2QB S3Q；解得：=256_8x0.02x200Sad =2 5

15、 =32.342ir2H YA Zl5Sac8 0.02 160二勺 0.35=1098 0.02 1202= 81.8二 a 3.5解得:Q； =0.47m3/s, Q2 = 0.4577m3/s , Q； =0.94m3/sQ3二 Q2 =Q20.4577 0.2348 =0.692m3/s2QQ3 =Q.930.94 0.2348 = 1.174m3/s3Qi = Q2 Q3 =1.866m / s2二 Pc= 44.2kN / m29壬不状管网淪畐1+覧，彳井行一吹榜帀计解：第一次校正计算环路管段假定流量QiSihihi/Qi Q管段校正流量校正后的流量Qi校正后的h1AB+0.155

16、9.76+1.33468.897-0.0014-0.00140.14861.31963D+0.10 98.21+-0.9821 3.821-0.00140.09860.9548DC-0.01196.42 -0.01961.960-0.0014-0.0175-0.0289-0.1641(DA-0.15 98.212.209714.731-0.0014-0.1514-2.251210874 :35.410-0.1409环路管段假定流量QiSihihi/Qi Q管段校正流 量校正后的流量Qi校正后的hCD+0.01196.42+0.01961.960+0.0175+0.00140.02890.164

17、12DF+0.04364.42+0.583014.5750.0175+0.01750.05751.2049FE-0.03911.05-0.819927.330+0.0175-0.0125-0.1424EC-0.08364.42-2.332329.154+0.0175-0.0625-1.4235-2.549673.019-0.1969第二次校正计算环路管段假定流量QiSi （不变）hi =SQ：hi/QiAQ管段校正流量校正后流量QiIAB0.148659.761.31968.8800.00180.00180.1504BD0.098698.210.95489.6840.00180.1004DC-0.0289196.42-0.16415.6780.0018-0.0016-0.0287CA-0.151498.21-2.251214.8690.0018-0.1496共计工-0.140939.111nCD0.0289196.420.16415.6780.0016-0.00180.00160.0287DF0.0575364.421.204920.9550.00160.0591FE-0.0125911.05-0.142411.3920.0016-0.0109EC-0.0625364.42-1.423522.7760.0016-0.0609共计工-0.196960.801