流动阻力和能量损失
1.如图所示：
（1）绘制水头线；（2）若关小上游阀门A，各段水头线如何变化？若关小下游阀门B，各段水头线又如何变化？（3）若分别关小或开大阀门A和B，对固定断面1-1的压强产生什么影响？ 解：（1）如图所示
（2）A点关小阀门，使A点局部阻力加大（A点总水头线下降更多）但由于整个管道流量减小，使整个管道除A点外损失减小，即B点局部阻力减小（B点总水头线下降，但没有原来多）各管道沿程阻力减小（总水头线坡长减小），速度水头减小（测压管水头线与总水头线之间距离减小） 同理可以讨论B点阀门关小的性质
（3）由于1—1断面在A点的下游，又由于A点以下测压管水头线不变，所以开大或者关小阀门对1—1断面的压强不受影响。对B点，关小闸门，B点以上测压管水头线上移，使1—1断面压强变大，反之亦然
2.用直径d?100mm的管道，输送流量为10kg/s的水，如水温为5℃，试确定管内水的流态。如用这样管道输送同样质量流量的石油，已知石油密度??850kg试确定石油的流态。
解：（1）5℃时，水的运动粘滞系数??1.519?10?6m2Q??Q??Av，v
运动粘滞系数??1.14cm2s，m3，
s
=
101?103??4??0.1?2
?83863?2000
Re?vd??1?103?10?0.1?4?(0.1)2?1.519?10?6故为紊流 （2）
Re?850?10?0.1?4?1314?2000
?(0.1)2?1.14?10?4故为层流
3.有一圆形风道，管径为300mm，输送的空气温度20℃，求气流保持层流时的最大质量流量。若输送的空气量为200kg/h，气流是层流还是紊流？
解 ：20℃时,空气的运动粘滞系数v?15.7?10?6m?2s
??1.205kgm3
Re?vd??20 002000?15.7?10?6v??0.105ms
0.3Qm??vA?1.205?0.105??4?0.32?8.9?10?3kgs?32kgh
因为层流的最大流量为32Kg/h 所以200Kg/h为紊流。 4.水流经过一渐扩管，如小断面的直径为d1，大断面的直径为d2，而d2d1?2，试问哪个断面雷诺数大？这两个断面的雷诺
Re2数的比值Re1是多少？
v2?dA1?(2)2?4 A2d1解：Q?v1A1?v2A2；v1Re1v1d11??4??2 Re2v2d22故直径为d1的雷诺数大
5.有一蒸汽冷凝器，内有250根平行的黄铜管，通过的冷却
水总流量为8L/s，水温为10℃，为了使黄铜管内冷却水保持为紊流（紊流时黄铜管的热交换性能比层流好），问黄铜管的直径不得超过多少？
解：0℃时,水的运动粘滞系数υ=1.31×10?6m2/s
v?Q250???d24
要使冷却水保持紊流,则Re?4000
vd4000?1.31?10?6mm ?4000，d?v?即：d?7.76mm
若最小Re取2000时，d?15.6mm
6.设圆管直径d?200mm，管长L?1000m，输送石油的流量Q?40L/s运动粘滞
系数??1.6cm2，求沿程水头损失。 解： v=?Q2?d??0.2?44Re=vd=1.27?0?.2=1588，故为层流
?1.6?104λ=64 =64=0.04 Re15882=?40?10?3 =1.27m/s
∴hf=
??L?v2d?2g
0.04?1000?1.272=
0.2?2?9.807=16.45m
7.有一圆管，在管内通过??0.013cm2/s的水，测得通过的流量为35cm3/s，在管长15m长的管段上测得水头损失为2cm，求该圆管内径d。
解：假设为层流
Q=Av ，λ=64 ，Re=vd
Re?hf =
??L?v2d?2g =2cm
代入数据得：d?19.4mm
校核：Re=vd，将d?19.4mm代入，Re<2000
?计算成立
8.油在管中以v=1m/s的速度流动，油的密度ρ=920kg/m3，L=3m，d=25mm水银压差计测得h=9cm，试求（1）油在管中的流态？（2）油的运动粘滞系数υ？（3）若保持相同的平均速度反向流动，压差计的读数有何变化？
?解：（1）???h
?=
??L?v2d?2g
= =
13600?920?9?10?2 920??3?122?9.807?25?10?3
∴??0.20。设为层流，则Re= 假设成立 (2) Re=
vd640.20=320<2000，故为层流
?，v=
1?25?10?3320=7.8×10?5m2/s
(3)当保持相同的平均速度反向流动时，上面压强小于下面压强水银柱会被压向另一侧，但是两边的压强差不变。 9.油的流量Q=77cm3/s，流过直径d=6mm的细管，在L=2m