流体力学课后习题答案第六章.docx
6-5某蒸汽冷凝器内有 250 根平行的黄铜管，通过的冷却水流量 Q=8l，水温为 10，为了使黄铜管内冷却水保持为紊流此时黄铜管的热交换性能比层流时好，问黄铜管的直径不得超过多少?的水621.310*10/ms由214Qnd v及临界雷诺数Re2300vd联立有14dmm即为直径最大值某管道的半径0r15cm，层流时的水力坡度J0.15，紊流时的水力坡度J0.20，试求管壁处的切应力0和离管轴r10cm轴处的切应力。解：层流时：2f3000hrr15 10ggJ1.0 109.80.15110.25Pa2 l2223r10 10gJ1.0 109.80.1573.5Pa22紊流时：2f3000hrr15 10ggJ1.0 109.80.20147Pa2 l2223r10 10gJ1.0 109.80.2098Pa22为了确定圆管内径，在管内通过为 0.0132的水，实测流量为353，长 15m，管段上的水头损失为 2 水柱，试求此圆管的内径。解:设管内为层流42212832264gdlQgdlgdldhf11441281280.0131500351.949802flQdcmgh校核1768013.094.13544RedQd层流6-18利用圆管层流Re64，紊流光滑区25.0Re3164.0和紊流粗糙区25.011.0dks这三个公式，(1)论证在层流中0.1vfh，光滑区75.1vfh，粗糙区0.2vfh；(2)在不计局部损失的情况下，如管道长度 l 不变，假设使管径 d 增大一倍，而沿程水头损失不变，试讨论在圆管层流、紊流光滑区和紊流粗糙区三种情况下，流量各为原来的多少倍？(3)在不计局部损失的情况下，如管道长度 l 不变，通过流量不变，欲使沿程水头损失减少一半，试讨论在圆管层流、紊流光滑区和紊流粗糙区三种情况下，管径d 各需增大百分之几？解：1由Revd，22fl vhdg有1232flhvgd即在层流1.0fhv由0.250.3164Re得0.251.7521.250.1582flvhdg光滑区1.752fhv由0.250.11skd得0.25231.250.0505sfklhvdg粗糙区2.03fhv2由214Qd v，以上公式变为14128flQhd gQ 变为 16 倍0.251.7524.751.750.7898flQhdg0.25235.2520.808sfklQhdg3由以上公式计算可知分别 19%，16%，14%6-19两条断面面积、长度、相对粗糙高度都相等的风管，断面形状分别为圆形和正方形，试求1假设两者通过的流量相等，当其管内流动分别处在层流和紊流粗糙区两种情况下时，两种管道的沿程水头损失之比圆方分别为多少？2假设两者的沿程水头损失相等，且流动都处在紊流粗糙区，哪条管道的过流能力大？大多少？解：12214da224ad当量直径dea层流时226464Re22fl vlvhdgdg22220.7854fhdeahdd圆方紊流粗糙区22fl vhdg，相等0.8864fhdeahdd圆方2eQdQd圆方此时圆管流通能力大，大 6%水管直径为 50，1、2 两断面相距 15 m，高差 3 m，通过流量 Q6，水银压差计读值为 250，试求管道的沿程阻力系数。解:smdQ/06.305.0006.044222211221222fppZZhgggg121212.612.6 0.253.15fpppZZhgghmmgdlhf15.32223.15153.060.0519.60.0226-23 测定某阀门的局部阻力系数，在阀门的上下游共设三个测压管某间距 L1=12=2m.假设直径 50,实测 H1=1502=1253=40,流速3,求阀门的值。解：2112hHH(150125)100.25m1111Lhdhd0.25 0.050.0125L12223hHH(12540)100.85m2222222Lvhd2gL2(h)2g(0.850.0125)2 9.8d0.050.762v3 624 用突然扩大使管道的平均流速由 v1 减到 v2，假设直径d1 及流速 v1 一定，试求使测压管液面差 h 成为最大的 v2 及 d2是多少？并求最大 h 值。解:22212112212222ppZZggggg22212211221221 222 pphZZgggggg 02122ggddh211221max 2 24ddhg6-25 速由变到的突然扩大管，如分两次扩大，中间流速取何值时局部水头损失最小？此时的局部水头损失为多少？并及一次扩大时比拟。解：222211m2AvAvh11A2gA2g其中11QAv，QAv，12QAv2221212m2v2 vvvvvh2g要使mh最小，那么mdh0dv即124v2 vv所以12vvv2时局部水头损失最小212mvvh4g一次扩大时：2221211m2vvAvh1A2g2g是两次扩大时的两倍6-26水箱中的水通过等直径的垂直管道向大气流出。水箱的水深 H，管道直径 d，管道长 l，沿程阻力系数，局部阻力系数之和为，试问在什么条件下：1流量 Q 不随管长 l 而变化？2Q 随 l 的增加而减小？3Q 随管 l 的增加而增加？解1水箱水面进出口断面能量方程由212lvHLdg得，21g HLvld22211144g HLlQddd v因为0dQdL，解得1dH20dQdL，即1dH30dQdL，即1dH6-28水池中的水经弯管流入大气中题 6-26 图，管道的直径 100,水平段和倾斜段的长度均为 50m，高差 h1=22=25m，段设有阀门，沿程阻力系数=0.035，管道入口及转弯的局部水头损失不计。试求：为使段末段 B 处的真空高度不超过 7m,阀门的局部阻力系数最小应是多少？此时的流量是多少？解：取水池自由液面和 B 处断面列伯努利方程：2211221222ppZZhgggg因为：121ZZh1p=01p7g1v=0所以：2v取 B 处断面和 C 处断面列伯努利方程：2233222322ppZZhgggg因为：232ZZh2v=3v3p=0所以：h18m222lvh()d 2gh 2gl18 2 9.8500.03519.498vd0.13.088 此时22d3.088(0.1)Qv24.25l/s44631 自水池中引出一根具有三段不同直径的水管，直径 d50，D200，长度 l100 m，水位 H12 m，沿程阻力系数0.03，局部阻力系数阀5.0，试求通过水管的流量并绘总水头线及测压管水头线。解:由连续性方程116D列 1、2 断面伯努利方程200002fmHhhg22222.512.5150.058222256 42DflllhdgDgdgg(入口+突扩+突缩+阀)
