五,粘性液体的一维流动

粘性液体的一维流动

4252610m/s410m/s，

5-1 石油在冬季时的运动粘度为1；在夏季时，2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？ [

0.707r0]

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？ [0.0193]

5-4 喷水泉的喷嘴为一截头圆锥体，其长度L = 0.5m，两端的直径

d140mm，

4d220mm，竖直装置。若把计示压强pe19.80710Pa的水引入喷嘴，而喷嘴的能量损

失

hw1.6m（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,8.44m]

5-5 输的直径d的质量流量

150mm，长L5000m，出口端比进口端高h10m，输送油

，油的密度

qm1kg/h859.4kg/m3，进口端的油压

pei49104Pa，沿程损失系数

50.03，求出口端的油压

peo。 [3.71210Pa] 5-6 水管直径

d250mm，长度L300m，绝对粗糙度＝0.25mm，已知流量

水

qv0.095m3/s柱]

20.000001m/s，求沿程损失为多少水柱。 [4.582m，运动粘度

5-7 发动机润滑油的流量

qv0.4cm3/s，油从压力油箱经一输供给（如图5－35），

3820kg/md6mmL5m输的直径，长度。油的密度，运动粘度

_

0.000015m2/s。设输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 5－36

5-8 15℃的空气流过直径d已知沿程损失

1.25m、长度L200m、绝对粗糙度1mm的管道，

qv。 [25.24m3/s]

hf8cm（水柱），试求空气的流量

5-9 内径为６mm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ρ= 997 kg/m3，动力粘度0.0008Pas，容器A上部空气计示压强为

pA34.5KPa。不计进口及弯头损失。试问液体流向及流量qv。 [A→

B;7.68510m/s]

5-10 一直径d6312mm、长度L15m的低碳钢管，用来排除油箱中的油。已知油面比

3q815.8kg/m0.01PasH2m管道出口高出，油的粘度，密度，求油的流量v。

[5.42910m/s]

5-11 在管径d = 100mm，管长L = 300mm的圆管中流动着t = 10℃的水，其雷诺数

53Re8104。试求当管内壁为ε= 0.15mm的均匀砂粒的人工粗糙管时，其沿程能量损失。

[3.97mH2O]

5-12 管路系统如图5－37所示，大水池中水由管道流出，水的0.011310m/s，

42ρ= 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，工

业钢管的粗糙度为

d0.00023。 [0.1253m3/s]

_

图 5－37 图 5－38

5-13 输长度l = 44m，从一敞口油箱向外泄流，油箱中油面比管路出 口高H = 2m，油的粘度110m/s；

（１） 若要求流量

42qv1103m3/s，求管路直径；

（２） 若H = ３m，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,0.017m3/s]

5-14 一矩形风道，断面为1200600mm，通过４５℃的空气，风量为42000m3/h，风道壁面材料的当量绝对粗糙度为ε＝ 0.1mm，在l =12m长的管段中，用倾斜３０º的装有酒精的微压计测得斜管中读数h = 7.5mm，酒精密度ρ= 860kg/m3，求风道的沿程阻力系数λ。 并和用经验公式算得以及用莫迪图查得的值进行比较。

[计算值0.0145;经验公式值0.0142;莫迪图值0.0143]

5-15 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℃时的

0.01141104m2/s，ρ= 1000kg/m3，装置如图

5-38所示，管壁相对粗糙度为

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d0.2m。

]

试问容器进口B处的压强为何值？ [

pe2kPa3800kg/m0.069Pas，在图5-39所示连接两容器的

5-16 已知油的密度，粘度

光滑管中流动，已知H[0.2559m3/s]

3m。当计及沿程和局部损失时，管内的体积流量为多少？

_

图 5－39 图 5－40

5-17 用新铸铁管输送25℃的水，流量失为

qv0.3m3/s，在l1000m长的管道上沿程损

hf2m（水柱），试求必须的管道直径。 [0.5757m]

qv0.055m3/sl1000md0.3m5-18 一条输水管，长，管径，设计流量，水的

62h3m运动粘度为10m/s，如果要求此管段的沿程水头损失为f，试问应选择相对粗

糙度

d为多少的管道。 [4.13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

l3.6m，管径

533d0.015m，油的密度为850kg/m，当流量保持为qv3.510m/s时，测压管

液面高差h27mm，试求油的动力粘度。 [2.2195104Pas]

2qv15m3/h0.00000151m/s5-20 如图5-41所示，运动粘度、流量的水在９０

º弯管中流动，管径d50mm，管壁绝对粗糙度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 5－42

5-21 不同管径的两管道的连接处出现截面突然扩大。管道１的管径的管径

d10.2m，管道２

d20.3m。为了测量管２的沿程损失系数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

l11.2m，l23m3q0.06m/sh152mmh80mmh162mm测压管水柱高度1，2，3，水流量v，试求

沿程水头损失系数和局部损失系数。 [0.02722;1.7225]

5-22 图5-43所示为一突然扩大的管道，其管径由

d150mm突然扩大到

3d2100mm，管中通过流量qv16m/h的水。在截面改变处插入一差压计，其中充以四氯

31600kg/m化碳（），读得的液面高度差h173mm。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。 [0.04,理论值0.5625]

图 5－43 图 5－44

5-23 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水流量

0.25m，

qv0.04m3/s31600kg/m，U形管的工作液体是四氯化碳，密度为，U形管左

右两侧液面高度差h70mm，求局部损失系数。 [1.2405]

5-24 如图5-45所示，在三路管状空气预热器中，将质量流量

qm5816kg/n的空气从

t120℃加热到t2160℃。预热器高H4m，预热器管系的损失系数6，管系的截面

22A0.8mA0.4mRd1。若21积，连接箱的截面积，拐弯处的曲率半径和管径的比值

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

p。 [169.7Pa]

_

图 5－45 图 ５－46

5-25 用一条长

l12m的管道将油箱内的油送至车间。油的运动粘度为

534105m2/s，设计流量为qv210m/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

413m]

5-26 容器用两段新的低碳钢管连接起来（如图5-46），已知

d120cm，L130m，

d230cm，L260m，管１为锐边入口，管２上的阀门的损失系数3.5。当流量

qv0.2m3/h时，求必须的总水头H。 [11.08m]

5-27 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

d10.15m，d20.12m，管长l1l27m，沿程损失系数120.03，有两种连接

法，流量分别为

qv1和

qv2

，不计局部损失，求比值

qv1qv2。 [1.027]

5-28 在图5－47所示的分支管道系统中，已知

L11000m，d11m，10.0002m ，

z15m；L2600m，d20.5m，20.0001m，z230m；L3800m，d30.6m，

330.0005mz325m1106m2/sqv1m/s、，；。水泵的特性数据位，当流量为0、

Hq2m3/s、3m3/s时，对应的压头p为42m、40m、35m、25m，试求分支管道中的流量v1、

qv2

、

qv3。 [1.555m3/s,0.6338m3/s,0.9213m3/s]

_

图 5－47 图 5－48

5-29 图5－48所示为由两个环路组成的简单管网，已知

L11000m，d10.5m，

10.00005m；L21000m，d20.4m，20.00004m；L3100m，d30.4m，

30.00004m；L41000m，d40.5m，40.00005m；L51000m，d50.3m，50.000042m；管网进口A和出口B处水的流量为1m3/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。 [

qv10.m3/sqv20.36m3/sqv30.15m3/sqv40.79m3/sqv50.21m3/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 = 0.95。

（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)0.5,0.0036m3/s;(2)0.0053m3/s]

_

图 5－49 图 5－50

5-31 如图5－50所示，薄壁容器侧壁上有一直径d深H20mm的孔口，孔口中心线以上水

5m。试求孔口的出流流速vc和流量qv。倘若在孔口上外接一长l8d的短管，取短

''q管进口损失系数0.5，沿程损失系数0.02，试求短管的出流流速v和流量v。

[7.7m/s,0.0024m3/s]

5-32 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

qv0.06m3/sd60mmd70mm12装有外神管嘴，它们的内径分别为，。如果将流量的

水连续地注入左侧水箱，试求在定常出流时两水箱的液深

H1、H2和出流流量qv1、qv2。

[8.993m,4.367m;0.0308m3/s,0.0292m3/s]

图 5－51 图 5－52

5-33 如图5－52所示，沉淀水池的截面积A40m，水深H22.8m，底部有一个

d0.3m的圆形孔口，孔口的流量系数Cq0.6，试求水池的泄空时间。 [712.73s]

_

5-34 有一封闭大水箱，经直径d12.5mm的薄壁小孔口定常出流，已知水头

，流量系数

H1.8m，流量

5qv1.5103m/sCq0.6。试求作用在液面上气体的计示压

强。[1.910Pa]

3900kg/m5-35 如图5－53所示，密度为的油从直径２cm的孔口射出，射到口外挡板

上的冲击力为２０N，已知孔口前油液的计示压强为45000Pa，出流流量为2.2910m/s。试求孔口出流的流速系数、流量系数和收缩系数。 [0.97,0.729,0.752]

33