五,粘性液体的一维流动

粘性液体的一维流动

5-1 石油在冬季时的运动粘度为s m /106241-⨯=ν；在夏季时，s m /104252

-⨯=ν，试求冬、夏季石油流动的流态。 [冬:层流;夏:紊流]

5-2 在半径为r 0 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？ [0707.0r ]

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0.23m 3/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mm d 401=，

mm d 202=，竖直装置。若把计示压强Pa p e 4110807.9⨯=的水引入喷嘴，而喷嘴的能量损

失m h w 6.1=（水柱）。如不计空气阻力，试求喷出的流量v q 和射流的上升高度H 。 [0.004m 3/s,8.44m]

5-5 输油管的直径mm d

150=，长m L 5000=，出口端比进口端高m h 10=，输送油的质量流量h kg q m /15489=，油的密度3/4.859m kg =ρ，进口端的油压Pa p ei 41049⨯=，沿程损失系数

03.0=λ，求出口端的油压eo p 。 [Pa 510712.3⨯]

5-6 水管直径mm d 250=，长度m L 300=，绝对粗糙度mm 25.0＝ε，已知流量

s

m q v /095.03=，运动粘度

s m /000001.02=ν，求沿程损失为多少水柱。 [4.582m 水柱] 5-7 发动机润滑油的流量s cm q v /4.03=，油从压力油箱经一输油管供给（如图5－35），

输油管的直径mm d 6=，长度m L 5=。油的密度3/820m kg =ρ，运动粘度

s m /000015.02=ν。设输油管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m d

25.1=、长度m L 200=、绝对粗糙度mm 1=ε的管道，已知沿程损失cm h f 8=（水柱），试求空气的流量

v q 。 [25.24m 3/s] 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/m 3，动力粘度s Pa ⋅=0008.0μ，容器A 上部空气计示压强为KPa p A 5.34=。不计进口及弯头损失。试问液体流向及流量v q 。 [A →B;s m /10685.736-⨯]

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

管道出口高出m H 2=，油的粘度s Pa ⋅=01.0μ，密度3/8.815m kg =ρ，求油的流量v q 。

[s m /10429.535-⨯]

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4108Re ⨯=。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。

[3.97mH 2O]

5-12 管路系统如图5－37所示，大水池中水由管道流出，水的s m /100113.02

4-⨯=ν，ρ= 999kg/m 3，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00023.0=d ε。 [0.1253m 3/s]

图 5－37 图 5－38

5-13 输油管长度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s m /10124-⨯=ν；

（１） 若要求流量s m q v /10133-⨯=，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,0.01547m 3/s]

5-14 一矩形风道，断面为mm 6001200⨯，通过４５℃的空气，风量为42000m 3/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/m 3，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s m /1001141.024-⨯=ν，ρ= 1000kg/m 3，装置如图5-38所示，管壁相对粗糙度为00023.0=d ε，水泵给予水流的功率为20KW 。已知流量为0.14m 3/s ，管径为m d 2.0=。

试问容器进口B 处的压强为何值？ [kPa

p e 264=] 5-16 已知油的密度3/800m kg =ρ，粘度

s Pa ⋅=069.0μ，在图5-39所示连接两容器的光滑管中流动，已知m H

3=。当计及沿程和局部损失时，管内的体积流量为多少？

[0.2559m 3/s]

图 5－39 图 5－40

5-17 用新铸铁管输送25℃的水，流量

s m q v /3.03=，在m l 1000=长的管道上沿程损失为m h f 2=（水柱），试求必须的管道直径。 [0.5757m]

5-18 一条输水管，长m l 1000=，管径m d 3.0=，设计流量s m q v /055.03=，水的

运动粘度为s m /1026-=ν，如果要求此管段的沿程水头损失为m h f 3=，试问应选择相对粗糙度d ε为多少的管道。 [31013.4-⨯]

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m l 6.3=，管径

m d 015.0=，油的密度为3/850m kg =ρ，当流量保持为s m q v /105.335-⨯=时，测压管

液面高差mm h 27=∆，试求油的动力粘度μ。 [s Pa ⋅⨯-4102195.2]

5-20 如图5-41所示，运动粘度s m /00000151.02=ν、流量h m q v /153=的水在９０

º弯管中流动，管径mm d 50=，管壁绝对粗糙度mm 2.0=ε。设水银差压计连接点之间的距离m L 8.0=，差压计水银面高度差mm h 20=，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

m d 2.01=，管道２的管径m d 3.02=。为了测量管２的沿程损失系数λ以及截面突然扩大的局部损失系数ζ，在