发布时间 : 星期日 文章工程流体力学课后习题答案 - 袁恩熙更新完毕开始阅读0965d640852458fb770b56ba
???0.31644?0.03
Re即 ????
Q?VA??d42?V?14?3.14?0.252?1.26?0.06m3/s
4-19 为测量水力摩阻系数λ，在直径305mm，长50km的输油管线上进行现场试验。输送的油品为相对密度0.82的煤油，每
昼夜输送量5500t，管线终点标高为27m，起点标高为52m，油泵保持在15大气压，终点压强为2大气压。油的运动粘度为2.5cSt。试根据实验结果计算水力摩阻系数λ值。并与按经验公式计算的结果进行对比。（设管子绝对粗糙度Δ＝0.15mm） 解：Q V?5500t/24h?QA4Q5500?1000/360024?0.82?10004?0.077633.14?0.3052m3/s?0.07763m3/s
???d2??1.063m/s
经验公式： Re ?
??Vd?d??1.063?0.3052.5?10305?6?129694.058
2?2?0.15?0.0009836
59.7?87?163211.1619 59.73000?Re?0.31644
?87???0.01667Re实验结果： z1?p1??V122g＝z2?p2??V222g?hf
4hf??52?272???15?2??9.8?100.82?9800hf?183.5366183.53661.063m
hf??LVd2g????d?2gLV2??0.305?2?9.82?50000?0.01942
4-23 自地下罐经离心泵向油库输油流程如图。管线直径200mm，吸入段总长20m，地下罐液面至泵中心高差4m。油品相对密
度0.75，运动粘度4cSt。
（1）若设计输送量为108t/h，那么吸入段的总水头损失应为多少米油柱？（包括沿程水头损失和局部水头损失） （2）泵前真空表读数应为多少？
（3）如果泵出口压强为7.25大气压（表压），泵的效率为80%，则泵的额定功率（轴功率）应为多少？
1-带保险活门出口；2－弯头（R＝3d）；3－闸阀； 4－透明油品过滤器；5－真空表；6－压力表
25
解：（1）Q?108t/h?108?1000/36000.75?10002?0.04m3/s
V?QA?4Q?D?2?4?0.043.14?0.2?1.274m/s
Re?VD1.274?0.24?10?0.022?6?4?63694.3?2000，水力光滑区?＝0.3164ReL1Vdhf??2g?0.02?V2200.2?1.27422?9.8?2??0.165mV2
hj??0.0220.020.022?2g?0.020.022???12?2?3??4?2g2???0.90?2?0.50?2?0.40?1.70L当Vd2??1.2742g?0.33m1.2742g2??另：h??j??2g?0.02??40?2?23?2?18?77????0.33m???hw?hf?hj?0.495m
（2）对0－0、5－5列伯努利方程：
p02??4?p5o??V5o2g??hw
?0.08281p5?0.1?98000?4.495??0.75?9800??2.38?104Pa??3.24mH2O（3）对6－6、5－5列伯努利方程：
p5?H?H?p6o?o
?99.86m?p5?p6?NoN＝轴泵泵?＝?QH80%?36.75KW 26
第五章
量为200t/h，求水力坡降和总压降。 解：Q?200t/h?V?QA?4Q压力管路的水力计算
5-1 直径257mm的长管线，总长50km，起点高程45m，终点高程84m，输送相对密度0.88的原油，运动粘度0.276St，设计输
200?1000/36000.88?1000?4?0.0633.14?0.257?4m3/s?0.063m3/s
?D?22?1.22m/s
水力光滑区Re?VD1.22?0.2570.276?10?0.03072?4?11337.9?2000，?＝0.3164ReLV
?50?100.257?3hf??hD2g??0.0307?1.2222?9.8?453.56mi?f453.5650?10?3L?0.0091由伯努利方程：
z1?p1??z2?p2??hf?p?p1?p2????z1?z2??hf??0.88?98000??84?45?453.56?43.367at?
?8624?492.56?4247837.44Pa?4.25MPa5-2 沿直径200mm，长3km的无缝钢管（Δ＝0.2mm）输送相对密度0.9的原油。若输量为90t/h，其平均运动粘度在冬季为1.09St，
夏季为0.42St。试求沿程损失各为多少米油柱？ 解：Q?90t/h?90?1000/3600m0.9?1000V?QA?4Q?4?0.02783.14?0.223/s?0.0278m3/s
?D?2?0.885m/s
Re1?VD0.885?0.21.09?10?4??1624.5?2000，层流1Re2?2?dVD??0.885?0.20.42?10?4?4215.95?2000
2???2?0.2?100.2?3?2?10?33000?Re64Re12?59.7?87?72529，水力光滑区?1＝?＝
?0.03940.31644?0.039262?32Re2hf1??1LVD2gLV2?0.0394?3?100.2???30.8852?9.8?0.885?23.62m2
hf2??2D2g?0.039263?100.22?9.8?23.536m冬季：层流23.62m
夏季：紊流水力光滑区23.536m
5-3 在直径257mm管线中输送相对密度0.8的煤油，其运动粘度为1.2cSt。管长50km，地形平缓，不计高差，设计水力坡降为
5‰，终点压强1.5at，管线绝对粗糙度Δ＝0.15mm。试求应用多大管径？ 解：第二类问题：混合摩擦区
泵压：p1＝2.1×106Pa 排量：Q＝0.05565m3/s
5-4 长输管线，设计水力坡降9.5‰，输送相对密度0.9、运动粘度1.125St的油品，设计输送量为40t/h。试求应用多大管径？ 解：第三类问题：层流
27
D＝0.157m
5-5 原油沿直径305mm，长89km的管线输送，由于一年内温度的升降，油的粘度由0.2P变为0.4P，而相对密度由0.893变为
0.900。
设不计高差，沿输油管内压降保持50at，输送过程全部在水力光滑区内。试计算流量增减的百分数。 解：Q1＝1.1Q2
流量减少数为10%
5-6 图示一串联管路，管径、管长、沿程水力摩阻系数和流量分别标于图中，试按长管计算所需的水头H为多少？ 解：Q1?50L/s?0.05mV1?4Q13/s
2?d12?4?0.053.14?0.253?1.02m/s
Q2?25L/s?0.025mV2?4Q22/s
?0.8m/s
2?4?0.0253.14?0.22?d22hf1??1L1V1d12gL2V2d22?0.025?10000.255000.2?1.022?9.80.82?5.3mhf2??2f12gf2?0.026??2?9.8?2.1m
H?h?h?7.4m5-7 图示一输水管路，总流量Q＝100L/s，各段管径、长度及程水力摩阻系数分别标于图中，试确定流量Q1、Q2及AB间的水
头损失为多少？ 解：
hf1?hf2?h????2f3?hfA?B?1L1?4Q1?2d1???d1?22g?Q12422L2?4Q2?2d2???d2????2?32g?224L3?4Q2?2d3???d2????2
2g0.025?25600即10000.252?0.25?0.024??7680Q9000.322?Q0.3?0.025?223000.25?Q2240.25Q1?88882.9Q?16568.9Q
1.243Q1?Q（1）又 Q1?Q2＝Q?0.1 （2） 由（1）、（2）得 Q1＝0.0446m3/s＝44.6L/s Q2＝0.0554 m3/s＝55.4L/s
hfA?B?0.025?10000.25?0.04463.1422?164?0.25?12?9.8?4.216m
5-8 图示一管路系统，CD管中的水由A、B两水池联合供应。已知L1＝500m，L0＝500m，L2＝300m，d1＝0.2m，d0＝0.25m，
λ1＝0.029，λ2＝0.026，λ0＝0.025，Q0＝100L/s。求Q1、Q2及d2 解：按长管计算
Q0?100L/s?0.1mVD?4Q0?3/s
4?0.13.14?0.252?d022?2.038m/s
2hf0??0L0V0d02g?0.025?5000.25?2.0382?9.8?10.6m
A～D伯努利方程： 20?5?hf1?hf0?hf1?20?5?10.6?4.4m
B～D伯努利方程：
28