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流体力学课后习题答案第八章

8-5 水箱用隔板分为A 、B 两室,隔板上开一孔口,其直径d 1=4cm ,在B 室底部装有圆柱形外管嘴,其直径d 2=3cm 。

已知H=3m,h 3=0.5m ,试求:(1)h 1、h 2;(2)流出水箱的流量Q 。

解:(1)
n
n Q Q μ
μ===
()
()
()12
12
24
03.082.024
04.062.0h H g gh -⨯
=⨯
ππ
得 h 1=1.07m h 2=H- h 1=1.43m (
2)
2
0.6.07
3.56 l /s
Q μ
==⨯= 8-7 某厂房利用自然通风进行换气,其上下部各有一面积为8m 2的窗口,两窗口的中心高差为7m ,窗口流量系数为0.64,室外空气温度为20 o C ,室内空气温度为30 o C ,气流在自然压头作用下流动,求车间的自然通风换气量(质量流量)。

解:查表得20 o C 的空气密度1.2kg/m 3, 30 o C 的空气密度1.16kg/m 3
11222
2
2
2
22
11
2
2
122
1
2()(
)2
2
2
2 70.76 /m A v A v v v g h v m A
k g s
ρμρμρρρρρρρμρ==-=-
=-
==
8-9 游泳池长25m ,宽10m ,水深1.5m ,池底设有直径
10cm 的放水孔直通排水地沟,试求放尽池水所需的时间。

解:3
2
2
3
m ax m ax
10 1.537510.62 2.6410
4
27.89m
Q d m
V t h
Q μπ-⨯⨯===⨯
=⨯=
=V =25
8-17自密闭容器经两段串连管道输水,已知压力表读值p m =1at ,水头H=2m ,管长l 1=10m ,l 2=20m ,直径d 1=100mm, d 2=200mm ,沿程阻力系数λ1=λ2=0.03,试求流量并绘总水头线和测压管水头线。

解: 2
212000 42M l p H h g g
υυυρ++=+++=
2
22
2
2
2
2
211222122
2
1212151 0.5117222222f m l l d h h d g d g g g d g g υυυυυυλλ⎡⎤⎛⎫⎢⎥
=+==+-= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦
2
222269
12 1.846m s 58 l 2Q A g
υυυ=⇒===
8-19 储气箱中的煤气经管道ABC 流入大气中,已知测压管读值为h=0.01mH 2O ,断面标高
z A =0、z B =10m 、z C =5m ,管道直径d =100mm ,长度l AB =20m 、l BC =10m ,沿程阻力系数λ=0.03,管道入口和转弯的局部阻力系数分别为:ζe =0.6,弯头ζb =0.4,煤气密度ρ=0.6kg/m 3,空气
密度ρa =1.2kg/m 3
,试求流量。

解:列出A,C 断面能量方程
2
2
112122
2
2
2
3
2
2
2
3
()()2
2
2220100.60.6 0.03(0.60.4)10010
2
2
1010.019800(1.20.6)9.85100.62
3.5/0.028/a l
l v v p g Z Z p p l v v
p d v v
v
v v
v m s
Q Av m s
ρρρρρρλξ-+
+--=+
+=++=⨯⨯
++⨯
⨯=⨯+-⨯⨯=+⨯===
8-25 并联管道如图所示,总流量Q=0.025 m 3/s ,管段1的管长l 1=50m ,直径d 1=100mm ,沿程阻力系数
1
λ
=0.03,阀门的局部阻力系数v ζ
=3,
管段2的管长l 2=30m ,直径d 2=50mm, 2
λ
=0.04。

试求各管段的流量及并联管道的水头损失。

解:
22211
22
2
2
2
2
1
2
1
2
33
2224
4
2
2
112121
v 2122
2
f 112S Q S Q Q Q =Q =0.025l Q l Q ()
d
d d d g (
)
g (
)Q 0.0206 m /s Q 0.0044 m /s h S Q S Q 6.15 m
λζλππ=++======
8-27 水平放置的通风机如图所示,吸入管d 1=200mm ,l 1=10m ,压出管为直径不同的两段风管串联组成,d 2=200mm ,d 3=100mm ,l 2=l 3=50m 。

总风量Q =0.15m 3/s ,空气密度ρ=1.2kg/m 3,沿程阻力系数λ=0.02,不计局部水头损失,试求(1)风机应产生的总压强;(2)如风机与管道垂直安装,但管路情况不变,风机的总压有无变化?(3)如果流量提高到0.16m 3/s ,风机总压变化为多少?(4)绘出全压线和静压线。

解: (1)
2
2
2
112
2
3
3
2
2
222
31231123123
1114
4
4
()()2481.322Q d v d v d v l l l P v v v v v Pa
d d d πππρ
ρλ=
=
==-+++= (2)不变
(3)P=2586Pa
8-28在长为2 l ,直径为d 的管道上,并联一根直径相同,长为l 的支管(图中虚线),若水
头H 不变,不计局部损失,试求并联支管前后的流量比。

解:并联前2
1
2alQ H =
并联后2
22
222452alQ Q al alQ H =⎪⎭⎫ ⎝⎛+=
水头相等 22
12524alQ alQ =
26.15
81
2==Q Q
8—29 有一泵循环管道,各支管阀门全开时,支管流量分别为Q 1、Q 2,若将阀门A 开度关
小,其它条件不变,试论证主管流量Q 怎样变化,支管流量Q 1、Q 2怎样变化。

答:Q 减小,Q 1减小,Q 2增大。

8-30 枝状送风管道各段流量分别为Q 1、Q 2、Q 3,若在支管2末端接长,如图中虚线所示,试问Q 1、Q 2、Q 3有何变化? 解:Q 1、Q 2减少,Q 3增加
8-31通风机向水平风道系统送风,如题8-31图所示,末端接两支管:一条支管长度l 2=20m 、直径d 2=150mm ;另一条支管是截面为0.15m ×0.2m 的矩形管,长度l 3=15m 。

通风机送风量
Q 1 =0.5m 3/s ,干管直径d 1=300mm ,长度l 1=30m ,各管段的沿程阻力系数均为λ=0.04,空气
密度ρa =1.29kg/m 3
,忽略局部阻力,试求通风机的风压。

解:2
12312
13
232
33320.04314
2
0.024/0.476/ 2627.7A
m
Q d
Q Q Q P p p P p p p p l v h d
Q m s Q m
s
P P a
χ
πρλ
===
=+=+=+=====e 矩形管道当量直径为d
8-32 应用长度同为l 的两根管道从水池A 向水池B 输水,如图,其中粗管直径为细管直径的两倍d 1=2 d 2,两管的沿程阻力系数相同,局部水头损失不计,试求两管中的流量比。

解:
2424
1212125
2211212
l 8l 8
S = S =d d g d d g
S d ==32 H =SQ S d Q 5.675
Q λλππ⎛⎫ ⎪⎝⎭。

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