发布时间 : 星期六 文章冶金传输原理-动量传输-第4章 试题库更新完毕开始阅读
第4章 流动状态及能量损失
【4-1】某送风平直管道，内径d=300mm,流量Q?74.2m3/min,风温
t?25℃，试判断管中流动状态。
解 管中平均风速为
74.2Q60v???17.5A3.14?0.324m/s
查相关表得25℃时空气的运动粘度为??15.53?10?6m2/s,管内气流的雷诺数为
Re??dudu17.5?0.35???3.375?10?2300 ?6??15.53?10故空气在管道中做湍流流动。
【4-2】 设矩形截面（1.0m×1.5m）的砖砌烟道，排除温度t=600℃的烟气量Q=35000m3/h,烟道长L=10m,表面粗糙度??5mm,烟气的运动粘度??0.9?10?4m2/s,烟气600℃时的密度?0?0.403kg/m3,求摩擦阻力。
解 烟气的平均流速
35000u??6.48m/s 1.0?1.5?3600烟道的当量直径
de?4A4(1.0?1.5)??1.2m S2(1.0?1.5)Re为
Re?ude??6.48?1.2 ?86400(湍流）0.9?10?4烟道的相对粗糙度
?5??0.00417 d1200查图4.9得??0.03,代入达西公式——式（4.26），得
lu2100.403?6.482?p????0.03???2.115N/m2
d21.22
【4-3】 管道直径d=100mm,输送水的流量qv?0.01m3/s,水的运动粘度??1?10?6m2/s,求水在管中的流动状态。若输送??1.14?10?4m2/s的石油，保持前一种情况下的流速不变，流动又是什么状态？
解 （1）雷诺数Re???vd?
4qv4?0.01??1.27(m/s) ?d23.14?0.121.27?0.15Re??1.27?10?2300 ?61?10v?故水在管道中是湍流状态。 （2） Re?vd??1.27?0.1?1114?2300
1.14?10?4故油在管道中是层流状态。
【4-4】 圆管直径d=200mm,管长l=1000m,输送运动粘度
??1.6cm2/s的石油，流量qv?144m3/h,试求沿程损失。
解 判别流动状态
Re?1.27?0.2?1587.5?2300 为层流
?1.6?10?44q4?144v?v??1.27(m/s) ?d23600?3.14?0.22?vd式中
lv264lv26410001.272hl???????16.57(m油柱）
d2gRed2g1587.50.22?9.806
【4-5】 输送润滑油的管子直径d=8mm,管长l=15m,如图4-1所示。油的运动粘度??15?10?6cm2/s,流量qv?12cm3/s,求油箱的水头h(不计局部损失)
图4-1 润滑油管路
解 管中平均流速
4qv4?12?10?6v?2??0.239(m/s) 2?d3.14?0.008雷诺数Re?vd??0.239?0.008?127.5?2300 为层流 ?615?10列截面1—1和2—2的伯努利方程
2papav12v2'h???1?0???2?hw ?g2g?g2g认为油箱面积足够大，取v1?0,则
222v2v264lv2'h??2?hw??2?2g2gRed2g?2?0.23964150.239????2.75(m)2?9.086127.50.0082?9.80622
【4-6】 输送石油的管道长l?5000m,直径d?250mm，粗糙度
??0.19的旧无缝钢管，通过的质量流量qm?100t/h,运动粘度在冬季
?冬?1.09?10?4m2/s,夏季?夏?0.36?10?4m2/s,若取密度??885kg/m3,试求
沿程水头损失各为多少？
解 首先判别流动所处的区域。
100?103?112.99(m3/h) 体积流量 qV???885qm平均流速
v?4qv4?112.99??0.64(m/s) ?d23600?3.14?0.252vd雷诺数 Re冬? Re夏?vd??冬?0.64?0.25?1467.9?2300 为层流
1.09?10?4?夏0.64?0.25?4444.4?2300 为紊流 ?40.36?10需要进一步判别夏季石油在管道中的流动状态处于湍流哪个区域。
59.（6r/?)87?59.6(12587)?99082?4444.4 0.19即4000?Re夏?99082，流动处于湍流光滑管区。 沿程水头损失
lv26450000.642????18.2(m石油柱) 冬季 hl??d2g1467.90.252?9.81由于夏季石油在管道中流动状态处于湍流光滑管区，故沿程阻力系数用布拉休斯公式计算，即
??0.31640.3164??0.0388 0.250.25Re4444.4夏季
lv250000.642?0.0388???16.2(m石油柱) hl??d2g0.252?9.81