流体力学龙天渝蔡增基版课后答案第五章孔口管嘴管路流动.doc

第五章孔口管嘴管路流动 1.图中穿孔板上各孔眼的大小形状相同，问每个孔口的出流量是否相同？ 解：由 与深度无关，所以每个孔口的出流量相同 2.有一水箱水面保持恒定（5m），箱壁上开一孔口，孔口直径d=10mm。（1）如果箱壁厚度δ=3mm，求通过孔口的流速和流量。（2）如果箱壁厚度δ=40mm，求通过孔口的流速和流量。 ， 得： （2）视作管嘴， 得： 3.一隔板将水箱分为A、B两格，隔板上有直径为d1=40mm的薄壁孔口，如题5-3 图，B箱底部有一直径为d2=30mm的圆柱形管嘴，管嘴长l=0.1m，A箱水深H1=3m恒定不变。 （1）分析出流恒定性条件（H2不变的条件）。 （2）在恒定出流时，B箱中水深H2等于多少？ （3）水箱流量Q1为何值？ 解：（1）当Q1=Q2时 出流恒定 （2）因为Q1=Q2， 查表得，，解得： （3）3.58×10-3 m3/s 4.证明容器壁上装一段短管（如图所示），经过短管出流时的流量系数μ与流速系数为 证：∵ ∴ 其中 5.某诱导器的静压箱上装有圆柱形管嘴，管径为4mm，长度=100mm，λ=0.02，从管嘴入口到出口的局部阻力系数，求管嘴的流速系数和流量系数（见上题图）。 解：由题得 6.如上题，当管嘴外空气压强为当地大气压强时，要求管嘴出流流速为30m/s。此时静压箱内应保持多少压强？空气密度为ρ=1.2kg/m3。 解：，得 7.某恒温室采用多孔板送风，风道中的静压为200Pa，孔口直径为20mm，空气温度为20℃，μ=0.8。要求通过风量为1m3/s。问需要布置多少孔口？ 解：Q=，得，所以需要个 8.水从A水箱通过直径为10cm的孔口流入B水箱，流量系数为0.62。设上游水箱的水面高程=3m保持不变。 （1）B水箱中无水时，求通过孔口的流量。 （2）B水箱水面高程=2m时，求通过孔口的流量。 （3）A箱水面压力为2000Pa，=3m时，而B水箱水面压力为0，=2m时，求通过孔口的流量。 解：（1）属孔口自由出流 ， 得： （2）属孔口淹没出流， ， 得： （3） ， 得： 9.室内空气温度为30℃，室外空气温度为20℃，在厂房上下部各开有8m2的窗口，两窗口的中心高程差为7m，窗口流量系数μ=0.64，气流在自然压头作用下流动，求车间自然通风换气量。 Q= =12.96kg/s （方法二）：分别令上下部窗口外渐变流断面2和断面1，根据气体能量方程，得 因为p=p=p,,所以 又由于 根据气体孔口淹没出流的流量公式： Q Q= 又由于连续性方程 Q 查得 Q=12.96kg/s 10.如图示管路中输送气体，采用U形差压计测量压强差为h米液体。试推导通过孔板的流量公式。 解：，是U形压差计液体容重，为气体容重 11.如上题图孔板流量计，输送20℃空气，测量h=100mmH2O。μ=0.62，d=100mm，求Q。 解：将数据代入上题公式得 12.什么叫管路阻抗？（又称为综合阻力数）为什么有两种表示？在什么情况下，S与管中流量无关，仅决定于管道的尺寸及构造？ 解：阻抗反映管路上沿程阻力和局部阻力情况。用在液体管路，用在气体管路。在紊流粗糙区时，与管中流量无关（因为此时与v以及流体状态无关），仅决定于管道的尺寸和构造。 13.供热系统的凝结水箱回水系统如图。试写出水泵应具有的作用水头表达式。 解：(如果冷却措施是开式则需加上h) 14.某供热系统，原流量为0.005m3/s,总水头损失h=5mH 2O,现在要把流量增加到0.0085m3/s,试问水泵应供给多大压头。 解：即 ∴ 15.两水池用虹吸管连通，上下游水位差H=2m，管长L１＝3m，L＝5m，L＝4m，直径d，上游水面至管顶高度h。已知λ＝026,进口网ζ，弯头ζ（每个弯头），出口ζ＝求：Q==0.05m3/S 方法二： 又，解得 （2）=2.75m（） ∴负压值为-2.93m 16.如图水泵抽水系统，管长、管径单位为m，ζ给于图中，流量Q=40×10-3m3/s，λ=0.03。求： （1）吸水管及压水管的S数。 （2）求水泵所需水头。 （3）绘制总水头线。 解：（1）==118.69s2 /m5 ==2106.1s2 /m5 （2）（+） （其中） （3）略 17.图为一水平安置的通风机，吸入管d1=200m，l1=10m，λ=0.02。压出管为直径不同的两段管段串联组成，d2=200mm， l2=50m，λ=0.02；l3=50m , λ=0.02。空气密度为ρ=1.2kg/m3，风量为Q=0.15m3/s，不计局部阻力。试计算： （1）风机应产生的总压强为多少？ （2）如风机与管道铅直安装，但管路情况不变，风机的总压有无变化？ （3）如