五、粘性液体的一维流动

1、粘性液体的一维流动5-1石油在冬季时的运动粘度为V 1= 6 xl-4 m 2/S ；在夏季时，V 2 = 4 X10-5祖2 / S ,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?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0.23m3/s，问沿程损失系数等于多 少？ 0.01935-4喷水泉的喷嘴为一截头圆锥体，其长度L = 0.5m，两端的直径d 1 = 40mm， d2 = 20 mm，竖直

2、装置。若把计示压强Pe1 = 9,807 乂 104 P（l的水引入喷嘴，而喷嘴的能量损失hw = 16 m （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,8.44m5-5输油管的直径d=150 mm，长 L = 5000 m出口端比进口端高h = 10m，输送油的质量流量qm = 15489屈,h，油的密度P = 859 .4kg, m 3，进口端的油压P广49 X 10 4 Pa，ei沿程损失系数入=0.03，求出口端的油压Peo3.712 x 10 5 Pa 5-6水管直径d = 250 mm，长度L = 300 m，绝对粗糙度 = .25mm，已知

3、流量qv = 0.095m 3/ ，运动粘度v = 0.000001 m 2/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 = 0.4 Cm 3/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 = 6 mm，长度L = 5 m。油的密度P = 820 kg , m 3，运动粘度V =0000】5 m 2/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 5-365-8 15C的空气流过直径d = 1.25 m、长度L = 20 m、绝对粗糙度 = 1mm的管道，已 知沿程损失hf = 8湘(水柱)，试求空气的

4、流量qv。25.24m 3/s5-9内径为6 mm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 = 997 kg/m3，动力粘度H = -0008 Pa - s，容器A上部空气计示压强为 PA = 345KPa。不计进口及 弯头损失。试问液体流向及流量qv。A 一B; 7.685 x 10 -6 m 3 / s 5-10 一直径d = 12 mm、长度L = 15 m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 = 2 m，油的粘度H = 0.01 Pa . S，密度P = 815 -8 kg / m 3，求油的流量qv5.429 x 10 -

5、 5 m 3/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 = 8 x 104。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。3.97mH2O5-12管路系统如图5-37所示，大水池中水由管道流出，水的v =0113 x 10 - 4 m 2/s，P = 999kg/m3，外界为大气压，问在图示的条件下，水的流量是多少？已知管径d = 0.2m,X业 钢管的粗糙度为d = 0-00023。0.1253m 3/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

6、出口高H = 2m，油的粘度 v = 1 x 10 -4 m 2 / s ；若要求流量qv = 1 X 10 - 3 m 3/S，求管路直径；若H = 3 m，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,0.01547m 3/s5-14 一矩形风道，断面为1200 x 600 mm，通过4 5C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l=12m长的管段中，用倾斜3 0的装有酒精的微 压计测得斜管中读数h = 7.5mm，酒精密度p = 860kg/m 3，求风道的沿程阻力系数X。并和用经验公式算得以及用莫迪图查得的

7、值进行比较。计算值0.0145;经验公式值0.0142;莫迪图值0.01435-15大水池与容器之间有管道相连，其中有水泵一台，已知水在15 C时的v = .。1141 x 10 -4 m 2 / s，p = 1000kg/m3，装置如图5-38所示，管壁相对粗糙度为 厂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=0.2m。试 问 容 器 进 口 B 处 的 压 强 为 何 值？ Pe = 264 kPa5-16已知油的密度P = 800 kg , m 3，粘度H =069 Pa - s，在图5-39所示连接两容器的光滑管中流动，已知H = 3m。

8、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 C的水，流量qv = 0.3 m 3/S，在1 = 1000 m长的管道上沿程损 失为hf = 2m （水柱），试求必须的管道直径。0.5757m5-18 一条输水管，长1 = 1000 m，管径d = 0.3m，设计流量qv = 0,055 m 3/s，水的运 动粘度为v = 10 - 6 m 2/s，如果要求此管段的沿程水头损失为hf = 3 m，试问应选择相对粗糙 度如d为多少的管道。4.13 x 10 -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

9、 = 3.6m，管径 d = 0.015 m，油的密度为P= 850 kg / m 3，当流量保持为qv = 3,5 X 10 - 5 m 3/S时，测压管A h = 27 mm试 求 油 的 动 力 粘 度R。 2.2195 x 10 -4 Pa - s 5-20如图5-41所示，运动粘度v = 0.00000151 m 2 / s、流量qv = 15 m 3 1 h的水在9 0 弯管中流动，管径d = 50 mm，管壁绝对粗糙度e = 0.2mm。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

10、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d 1 =2m，管道2的 管径d2 = O.3m。为了测量管2的沿程损失系数入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=L2m，12 3m测 压管水柱高度h1 =80mm，h2 =162mm，h3 =152mm，水流量q广0.06m3/s，试求沿 程水头损失系数入和局部损失系数。0.02722;1.72255-22图5-43所示为一突然扩大的管道，其管径由d 1 = 50mm突然扩大到d2 = 100 mm， 管中通过流量qv = 16 m h的水。在截面改变处插入一差压计，

11、其中充以四氯化碳 (P = 1600 kg , m 3 )，读得的液面高度差h = 173 mm。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 = -25 m ,水 流量qv = -4m3/s, u形管的工作液体是四氯化碳，密度为p = 16 kg /m3, U形管左右 两侧液面高度差h = 7 mm，求局部损失系数。1.24055-24如图5-45所示，在三路管状空气预热器中，将质量流量qm = 5816 kg , n的空气从 f 1 =

12、2 C加热到2 = 16 C。预热器高H = 4m，预热器管系的损失系数 = 6，管系的截面 积A】=.4m 2，连接箱的截面积气=.8m 2，拐弯处的曲率半径和管径的比值Rd = 1。若 沿程损失不计，试按空气的平均温度计算流经空气预热器的总压降 挪。169.7Pa图 5-45图 5465-25用一条长1 = 12 m的管道将油箱内的油送至车间。油的运动粘度为 v = 4 x 1 -5 m 2/s，设计流量为qv = 2 x 1 -5 m 3/s，油箱的液面与管道出口的高度差为 h = 1-5m，试求管径d。0.01 413m5-26容器用两段新的低碳钢管连接起来（如图5-46 ），已知d

13、1 = 2cm，% = 3 m=3Cm，L2 = 6m，管1为锐边入口，管2上的阀门的损失系数 =2m 3 , h时，求必须的总水头H。3.5。当流量11.08m5-27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d 1 = .15 m，d 2 = 2 m，管长l1 = 12 = 7 m，沿程损失系数1 = 2 =膈3，有两种连接 法，流量分别为qv 1和qv 2，不计局部损失，求比值qv 1% 2。1.0275-28在图5-47所示的分支管道系统中，已知气=1000 m , d广1m , i = 0.0002 mz = 5m L = 600 m d = 0.5m =

14、 0.0001 m z = 30m L = 800 m d = 0.6m = 0.0005 m z = 25 mv = 1 X 10 -6 m 2 /s。水泵的特性数据位，当流量qv为0、1m 3 /S、2m3 / s、3m3 / s 时，对应的压头H p为42、40m、35m、25m，试求分支管道中的流量qv1、1.555m 3/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L = 1000 md 1 = 0.5m 1 = 0.00005 mL2 = 1000 m d2 = 0.4m 2 = 0.00004 mL

15、= 100 md = 0.4 m= 0.000042 m 3 = 0.00004 m ； L = 1000 m d = 0.5m = 0.00005 m ； L5 = 1000 m d5 = 0.3m管网进口 A和出口 B处水的流量为1m 3/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 = 0.64 m 3 / sq = 0.36 m 3 / s q = 0.15 m 3 / sq = 0.79 m 3 / sq = 0.21 m3 / s 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

16、.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。(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 = 20 mm的孔口，孔口中心线以上水深 H = 5 m。试求孔口的出流流速匕和流量qv。倘若在孔口上外接一长1 = 8 d的短管，取短管 进口损失系数 = .5，沿程损失系数X= 0.02，试求短管的出流流速和流量qv。7.7m/s,0.0024m 3/s5-32图5 51所示两水箱中间的隔板上有一直径d0 = 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d 1 = 60 mm，d 2 = 70 mm。如果将流量qv = .06 m 3/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H 1、H2和出流流量qv 1、qv2。8.993m,4.367m;0.0308m 3/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 = 40 m 2，水深H = 2人m，底部有一个d = 0.3m的圆形孔口，孔口的流量系数 C = 0.6，试求水池的泄空时间。712