流体力学课后习题答案第六章.doc

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 =8 l /s,水温为10oC,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?
解:℃的水
由①
及临界雷诺数②
联立有即为直径最大值
某管道的半径,层流时的水力坡度,紊流时的水力坡度,试求管壁处的切应力和离管轴轴处的切应力。
解:层流时:
紊流时:

, cm2/s的水,实测流量为35cm3/s,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
校核层流
6-18 利用圆管层流,紊流光滑区和紊流粗糙区这三个公式,(1)论证在层流中
,光滑区,粗糙区;(2) 在不计局部损失hm的情况下,如管道长度l不变,若使管径d增大一倍,而沿程水头损失hf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hm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hf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,有
即在层流
由得
光滑区
由得
粗糙区
(2)由,以上公式变为
Q变为16倍


(3)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)若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hf圆/hf方分别为多少?(2)若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:(1)
当量直径
层流时
紊流粗糙区,相等
(2)=
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Q=6 l/s,水银压差计读值为250㎜,试求管道的沿程阻力系数。
解:
6-23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=1m,L2==50mm,实测H1=150cm,H2=125cm,H3=40cm,流速v=3m/s,求阀门的值。
解:

6-24 用突然扩大使管道的平均流速由v1减到v2,若直径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:

6-25 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?并与一次扩大时比较。
解:
其中,,
要使最小,则即
所以时局部水头损失最小
一次扩大时:
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。已知水箱的水深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∑ζ,试问在什么条件下:(1)流量Q不随管长l而变化?(2)Q随l的增加而减小?(3)Q随管l的增加而增加?
解