工程流体力学习题

【54.29mL/s】

5-17密度ρ=860 kg/m3,运动粘度ν=5×10-6m2/s的轻柴xxx油通过管道从一油池被输送到储油库内。铸铁管长l=150m,绝对粗糙度ε=0.45mm,要求流量qm=105kg/h,出油端比吸入端高H=25m。假设油泵能够产生的压强pi=3.43×105Pa,只计算沿程损失,试求必需的管道直径。

【0.1111m】

5-18用新铸铁管输送25℃的水,流量qv=300L/s,在l=1000m长的管道上沿程损失为hf=2m(水柱),试求必须的管道直径。

【0.5757m】

5-19已知油的密度ρ=800 kg/m3,粘度μ=0.069Pa·s,在图5-56所示连接两容器的光滑管中流动,已知H=3m。当计及沿程和局部损失时,管内的流量为多少?

【0.2559 m3/s】

5-20假设在5-19题的管道中安装一阀门,当调整阀门使得管内流量减少到原流量的一半时,问阀门的局部损失系数ξ等于多少?按该管道换算的等值长度le等于多少?

【12.89,109m】

5-21如图5-57所示,流量qv=15m3/h的水(ν=0.00000151m2/s)在一

90o弯管中流动,其管径d=50mm,管壁绝对粗糙度ε=0.2mm。设水银压差计连接点之间的距离l=0.8m,差压计中水银面高度差h=20mm,求弯管的损失系数。

【0.618】

5-22如图5-58所示为一突然扩大的管道,其管径由d1=50mm突然扩大

到d2=100mm,管中通过流量qv=16m3/h的水。在截面改变处插入一下差压计,其中充以四氯化碳(ρ=1600

kg/m3),读得的液面高度差h=173mm。试求管径扩大处的损失系数,并把求得的结果与按理论计算的结果相比较。

【0.5404,理论值0.5625】

5-23自鼓风机站供给高炉车间的空气量qv=120000m3/h,空气温度t=20℃,运动粘度ν=0.0000157 m2/s。输气管总长l=120m,其上有五个弯曲半径R1=2.6m的弯曲处和四个弯曲半径R2=1.3m的弯曲处,还有两个闸阀,起局部损失系数ξ=2.5。管壁的绝对粗糙度ε=0.5mm。设输气管中空气的流速ν=25m/s,而热风炉进口处的计示压强pie=156896Pa。试求输气管所需的管径d和鼓风机出口处的计示压强poe。

【1.3m,160016Pa】

5-24如图5-59所示,在三路管状空气预热器中,将流量qm=5816kg/h的空气从

t1=20℃加热到t2=160℃。预热器高H=4。预热器管系的损失系数ξ=6(对管内平均流速而言),管系的截面积A1=0.4m2。连接箱的截面积A2=0.8m2,拐弯处的曲率半径和管径的比值R/d=1。若沿程损失不计,试按空气的平均温度计算流经空气预热器的总压降△p。

【169.7Pa】

5-25水从一容器通过锐边入口进入图5-60所示管

系,钢管的内径均为50mm,用水泵保持稳定的流量12m3/h,该设备可用与测试新阀门的压强降,若在给定测量下水银差压计的示数为150mm:①求水通过阀门的压强降;②计算水通过阀门的局部损失系数;③计算阀门前水的计示压强;④不计水泵损失,求通过该系统的总损失,并计算水泵供给水的功率。

【18535 Pa,12.86,13358 Pa,109.9W】

5-26用虹吸管将油从容器中引出。虹吸管由两根d2=10cm的光滑管用靠

得很近的回转管连接而成,管的长度和安装位置如图5-61所示,管的末端A连接一出口直径d2=5cm,长

l=15cm的喷嘴,它的损失可按计算。油的密度ρ=800 kg/m3 ,粘度μ=0.01Pa·s。求通过

该虹吸管的流量qv及A,B两点的计示压强pA,pB。

【13.59L/s,18707Pa,-19329Pa】

5-27往车间送水的输水管道由两管段串联而成,第一管段的直径d1=150mm,长度l1=800m ,第二管段的直径d2=125mm,长度l2=600m,管壁的绝对粗糙度都为ε=0.5mm。设压力水塔具有的水头为H=20m,局部损失忽略不计,试求在阀门全开时的最大可能流量qv。

【17L/s】

5-28二容器用两段新的低碳钢管连接起来(图5-62),已知

d1=20cm,l1=30m, d=30cm, l2=60m,管1为锐边入口,管2上的阀门的损失系数ξ=3.5。当流量qv=0.2m3/s时,求必需的总水头H。

【11.08m】

5-29在两个容器之间用两根并联的管道连接起来,管道都是铸铁管,d1=1.2m, l1=2500m, d2=1m, l2=2000m, ε1=ε2=0.00045m, 已知两容器间的总水头H=3.6m,求20℃的水的总流量qv。

【2.795m3/s】

5-30在总流量为qv=25 L/s的输水管中,接入二并联管道,已知d1=10cm, l1=500m, ε1=0.2mm, d2=15cm,

l2=900m, ε2=0.5mm。试求沿此并联管道的流量分配以及在并联管道入口和出口间的水头损失。

【8.49 L/s ,16.51 L/s,7.58m】

6-2飞机在20000m高空(-56.5℃)中以2400km/h 的速度飞行,求气流相对于飞机的马赫数。

【2.25】

6-3二氧化碳气体做等熵流动,在流场中第一点上的温度为60℃,速度为14.8m/s,在同一流线上第二点上的温度为30℃,求第二点上的速度为多少?

【227m/s】

6-4在上题中若第一点上压强为101.5kPa,其他条件保持不变,试求在同一流线第二点上的压强为多少?

【65.9 kPa】

6-5已知进入动叶片的过热蒸汽的温度为430℃,压强为5000 kPa,速度为525m/s,试求过热蒸汽在动叶片前的滞止压强和滞止温度。

【7484 kPa,777K】

6-6已知正激波后空气流的参数为p2=360 kPa,v2=210m/s, t2=50℃,试求激波前的马赫数。

【1.968】

6-7空气流在管道中发生正激波,已知激波前的马赫数为2.5,压强为30 kPa,温度为25℃,试求激波后的马赫数,压强,温度和速度。

【0.513,214 kPa,638K,261m/s】

6-8问Ma1=1.2, t=460℃的超声速燃气(γ=1.33)流在叶片(图6-22)前驻点上的温

升等于多少?

【174.2K】

6-9问超声速过热蒸汽通过正激波时,密度最大能增加多少倍?

【7.06】

6-10试求空气在喷管中的临界温度。已知进口处的压强p1=108 kPa,温度t1=280℃,速度v1=205m/s。

【438.4m/s】

6-12已知容器中空气的温度为25℃,压强为50 kPa。空气流从出口截面直径为10cm的渐缩喷管中排出,试求在等熵条件下外界压强为30, 20和10 kPa 时,出口截面处的速度和温度为多少?

【285.1 m/s , 315.7m/s ,315.7 m/s ,257.5kPa,248.2 kPa,248.2 kPa】

6-13喷管前蒸汽的滞止参数为po=1180 kPa,to=300℃,喷管后的压强pamb=294 kPa。试问应采用什么形式的喷管?在无摩擦绝热的理想情况下,喷管的截面积应为多大?已知蒸汽流量为qm=12kg/s。

【0.0099m2】

6-14设计一 Ma=3.5的超声速喷管,其出口截面的直径为200mm,出口气流的压强为7 kPa,温度为-85℃,试计算喷管的喉部直径,气流的总压和总温。

【0.0768m,533.9 kPa,648.6K】

6-15计算题6-14给定条件下Ma为 1.5,2.0,2.5 处截面的直径。

【0.083m,0.10m,0.125m】

6-16试求题6-13中正激波内移到喷管喉部时的出口压强。

【970.4 kPa】

6-17一缩放喷管的喉部截面积为出口截面积之半,来流的总压140kPa,出口外的环境背压为100 kPa 。试证明气流在管内必形成激波,并求出口截面的气流总压,激波前后的马赫数以及激波所在截面与喉部截

面的面积比。

【111.6 kPa,1.835,0.6089,1.478】

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