气体射流1.圆射流以Q 0=0.55m³/s,从d 0=0.3m 管嘴流出。
试求2.1m 处射流半宽度R ,轴心速度mv ,断面平均流速1v ,质量平均2v ,并进行比较。
解:查表知:a =0.08 由mm ar Sn1.226.1672.00<== 在主体段r R =3.4⎪⎪⎭⎫⎝⎛+294.00r as∴R=3.4⎪⎭⎫⎝⎛+⨯294.015.01.208.0×0.15=0.72m 0v =0A Q =23.0455.0⨯π=7.78m/s147.048.000+=d as v v m 解得:sm vm/29.5= 147.0095.0001+=d as v v 解得:sm v/05.11=147.023.002+=d as v v 解得:s m v/5.22=2.某体育馆的圆柱形送风口,d 0=0.6m ,风口至比赛区为60m ,要求比赛区风速(质量平均风速)不得超过0.3m/s ,求送风口送风量应不超过多少m³/s ? 解:查表知:a=0.08 由mm ar Sn6052.2672.00<== 在主体段147.023.002+=d as v v (其中ms s m v60,/3.02==)解得:sm v d Q/3430200==π3.岗位送风所设风口向下,距地面4m 。
要求在工作区(距地面1.5米高范围)造成直径为1.5射流截面,限定轴心速度为2m/s ,求喷嘴直径及出口流量。
解:sm va m S m/2,08.0,5.25.14===-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=147.08.60d as d D∴d 0=0.14m 由mm ar Sn5.258.0672.00<==,在主体段147.048.00+=d as v v m 解出:sm v/56.60=sm v d Q /1.0430200==π4.收缩均匀的矩形孔口,截面为0.05×2m²,出口速度0v 为10m/s ,求距孔口2.0m 处,射流轴心速度mv ,质量平均速度2v及流量Q 。
解: 此题为平面射流mb205.00=∴查表:mm ab Sm s a n224.003.1,2,108.00<==== 在主体段2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛v v m =41.02.12+b as∴mv =4m∕s202⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛v v =41.0833.02+b as∴sm v/78.22=0Q =0v A =10×0.05×2=1m³/sQ Q =41.02.10+b as∴Q =3.6 m³/s5 .8m/s 的速度从圆管喷出,d 为0.2m ,求距出口1.5m 处的mv ,2v 及D 。
解:查表知:a=0.08 由mm ar Sn5.184.0672.00<== 在主体段v v m =147.048.0+d as∴mv =5.14 m/s2v v =147.023.0+d as ∴sm v/46.22=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=294.04.30r as d D∴D =1m6.室中灰尘的吹吸系统如题附图。
室长L=6m ,吹风口高1h =15cm ,宽为5m ,由于贴附底板,射流相当于半个平面射流。
底板即为轴心线。
问(1)吸风口高度2h 为多少?(2)若吸风口处速度为4m/s ,Q 。
应多少?(3)吸风口处风量为多少?解:查表得a =0.118,mb 15.00=(因为是贴附射流mcm b cm b 15.01515200==→=)mm ab S n 63.103.10<==在主体段(1)02b h =2.44⎪⎪⎭⎫⎝⎛+41.00b as解得:m h 88.12=(2)0v v m =147.0492.02+b as∴s m v/4.180=sm A v Q /9.1315.054.18300=⨯⨯==(3)Q =Q 041.02.10+b as =37.9 m³/s7.要求空气沐浴地带的宽度b=1m 。
周围空气中有害气体的浓度=ex0.06mg/L 。
室外空气中浓度0x =0。
工作地带允的浓度为Lmg x m /02.0=。
今用一平面喷嘴a =0.2,试求喷嘴b 0及工作地带距喷嘴的距离s 。
解:Lmg x /06.006.000-=-=∆Lmg x m /04.006.002.0-=-=∆假设射流工作地带处于主体带:=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛20x x m ∆∆94)06.004.0(41.0032.122=--=+b as∴4.241.00=+b as又∵0b b=2.44⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+41.00b as所以b 0=0.17ms =1.695m 校核:mm ab Sn695.188.003.10<== 在主体段,假设成立8.温度为40℃的空气,以0v =3m/s ,从d 0=100mm 水平圆柱形喷嘴射入t 0=18℃的空气中。
求射流轨迹方程。
解:查表得 a =0.08 由轨迹方程 Y =χtg α+Αr 20cos ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛αd X ⎪⎭⎫⎝⎛+35.0cos 51.0αX a其中Αr=Tev T gd2000∆Te=18+273=291K ΔT 0=40-18=22K0v =3m/sd 0=100mm=α代入数据得 Y =0.0336X³+0.0288X²9.高出地面5m 处设一孔口d 0为0.1m ,以2m/s 速度向房间水平送风。
送风温度t 0=-10℃,室内温度t 0=27℃。
试求距出口3m 处的2v ,t 2及弯曲轴心坐标。
解:查表得a =0.08 mm ar S n 342.0672.00<== 在主体段由2v v =147.023.0+d as 得:2v =0.18m/s由02T T ∆∆ =147.023.0+d as =2710272---t 得:t 2=23.7℃Y ′=⎪⎭⎫⎝⎛+2320035.051.0S S d a Te v Tg ∆=-4.89m所以,轴心坐标为 x =3m y =–4.89m10.室外空气经过墙壁上H =6m 处的扁平窗口(b 0=0.3m )射入室内,室外温度t 0=0℃,室内温度t 0=25℃。
窗口处出口速度为2m/s ,问距壁面s =6m 处2v ,t 2及冷射流轴心坐标。
解:查表得a =0.108mm ab S n 686.203.10<== 在主体段202⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛v v =41.0833.02+b as2v =1m/s41.0833.0250250202+=--=b as t T T ∆∆ ∴5.122=t℃KT K T e 273,298252730==+=mT T ab x a A b y e r 28.1)205.02(226.02022/500-=+⨯=(平面射流公式6-20a )轴心坐标为x =6m y =-1.28m11.喷出清洁空气的平面射流,射入含尘浓度为0.12mg/L 的静止空气中。
要求距喷口2m 处造成宽度为2b=1.2m 的射流区。
求设计喷口尺寸0b ,并求工作区轴心处灰尘浓度。
解:查表得a =0.118 假设在主体段 由0b b =2.44⎪⎪⎭⎫⎝⎛+41.00b as 得b 0=0.024m校核:mm ab S n221.003.10<== 假设成立由0x x m∆∆=12.0012.041.0032.10--=+m x b as解得:Lmg xm/081.0=12.试验测得轴对称射流的0v =50m/s,某断面处=mv 5m/s ,试求在该断面上气体流量是初始流量的多少倍?解:由0v v m=147.048.0+d as =1/10⎪⎪⎭⎫⎝⎛+147.00d as =4.8Q Q =4.4⎪⎪⎭⎫⎝⎛+147.00d as =21.213.有一圆形射流,在距出口处10m 的地方测得mv 为0v 的50%,试求其圆形喷嘴半径。
解:查表得 a=0.08 由0v v m=147.048.0+d as =1/2得0d as +0.147=0.96得d o =0.98m 故r 0=m 49.014.试求0R =0.5m 的圆断面射流出口断面为20m ,距轴心距离y =1m 处的射流速度与出口速度之比。
解:查表得 a=0.08 由于m ar sn20672.00<=,所以在主体段R R =3.4⎪⎪⎭⎫⎝⎛+294.00R asmR 94.5=867.0)(125.1=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=R y v v mv v =239.0147.048.0867.00=+⨯=⨯d as v v v v m m15.为保证距喷口中心x =20m ,y =2m 处的流速v =5m/s 及初始段长度S n =1m ,当a =0.07时,试求喷口出口处的初始量(m 3/h )。
解:a =0.07 S n =1m 由S n =0.672ar 0得r o =0.1mr R =3.4⎪⎪⎭⎫⎝⎛+294.00r as R =4.76 529.0)(125.1=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=R y v v m037.0147.048.0529.00=+⨯=⨯=d as v v v v v v m msm v v /135037.00==hm d v Q /161003600432000=⨯=π16.由0R =75mm 的喷口中射出=0T 300K 的气体射流,周围介质温度为=Te 290K ,试求距喷口中心x=5m ,y=1m 处的气体温度(a=0.075)。
解:由R R =3.4⎪⎪⎭⎫⎝⎛+294.00R asR =m 35.15.1)(1290300290Ry T T T m-=--=∆∆解得:KT6.293=17.绘制由R 0=75mm ,a =0.08的自由淹没紊流射流结构几何图。
解:tg α=3.4a =0.272 S n =0.627aR 0=0.5878 mX 0=0.294aR 0=0.276m (画法参照6-1的射流结构图)18.为什么用因次量研究射流运动?19.什么是质量平均流速v 2?为什么要引入这一流速?20.温差射流中,无因次温度分布线为什么在无因次速度线的外边?21.温差射流轨迹为什么弯曲?是怎样寻求轨迹方程的?22.旋转射流与自由淹没射流有那些不同点?试对比说明。
23.旋转强度说明什么物理意义?24.何谓受限射流?受限射流结构图如何?与自由射流对比有何异同?(18—24解略)。