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Q??A2gH0
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10。(1)如果箱壁厚度δ=3,求通过孔口的流速和流量。(2)如果箱壁厚度δ=40,求通过孔口的流速和流量。 解:(1)视作薄壁小孔口,??0.97,??0.62
v??2gh?9.6m/s 得:Q??vA?4.82?10?4m3/s
(2)视作管嘴,????0.82
v??2gh?8.12m/s 得:Q??vA?6.38?10?4m3/s
3.一隔板将水箱分为A、B两格,隔板上有直径为d1=40的薄壁孔口,如题5-3 图,B箱底部有
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一直径为d2=30的圆柱形管嘴,管嘴长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Q12时 出流恒定 (2)因为Q12,?1A12g(H1?H2)??2A22g(H2?0.1)
查表得?1?0.6,?2?0.82,解得:H2?1.85m (3)解得Q1?3.58×10 m
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
?????1l????1d-3
3
μ与流速系数为
v2v2lv2证:∵H0??????2g2gd2g
∴v??2gH0 其中???1l????1d
5.某诱导器的静压箱上装有圆柱形管嘴,管径为4,长度l=100,
λ=0.02,从管嘴入口到出口的局部阻力系数???0.5,求管嘴的
流速系数和流量系数(见上题图)。 解:由题得????1l?????1d?0.707
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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30。此时静压箱内应保持多少压强?空气密度为ρ=1.2。 解:v??2?p,得?p?1.08kN/m2
?3
7.某恒温室采用多孔板送风,风道中的静压为200,孔口直径为20,空气温度为20℃,μ=0.8。要求通过风量为1m。问需要布置多少孔口? 解:n?A23
?p?,得n?218.4,所以需要219个
8.水从A水箱通过直径为10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H1=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H2=2m时,求通过孔口的流量。
(3)A箱水面压力为2000,H1=3m时,而
B水箱水面压力为0,H2=2m时,求通过孔口的流量。
解:(1)属孔口自由出流
Q??A2gH0,H0?H1
得:Q?0.037m3/s
(2)属孔口淹没出流, Q??A得:Q?0.0216m3/s (3)Q??A2gH02gH0,H0?H1?H2
,H0?H1?H2?2000
9807得:Q?0.0236m3/s
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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8m的窗口,两窗口的中心高程差为7m,窗口流量系数
2
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
(质量流量)。
解: ?P?H?? ?? ?g?H?0.37?2.744N/m2
?内?A
2?p?=12.96
内(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
p?v221?g(?a??)(z2?z1)??v212?p2?2??pL
因为12a,v1?v2?0,所以
?pL?g(?a??)H
又由于?pL??p1??p2
根据气体孔口淹没出流的流量公式: Q?p1M1??a?A2gg?
a??A2g?p1M2?g
又由于连续性方程 QM1?QM2 查得?a?1.205kg/m3,??1.165kg/m3
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M1?QM2?QM12.96
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:?P??'??gh,?,是U形压差计液体容重,?为气体容重
?p?,???,Q??A2gH0??A2g??A2gh??A2gh
?g??? ?11.如上题图孔板流量计,输送20℃空气,测量1002O。μ=0.62,100,求Q。
解:将数据代入上题公式得Q?0.2m3/s
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。SH用在液体管路,在紊流粗糙区时,S与管中流量无关(因为?此SP用在气体管路。
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。
,p2?p1,?SQ2(如果冷却措解:H??g / 15