冶金传输原理-动量传输-第4章 试题库

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1、第 4章 流动状态及能量损失【4-1】某送风平直管道，内径d=300m m,流量q 二74.2m3/min,风温 t二25 C,试判断管中流动状态。解 管中平均风速为74.2=17.5m/s查相关表得25C时空气的运动粘度为v二15.53x 10-6m2/s,管内气流的雷诺数为=3.375 x 105 2300pdu du17.5 x 0.3Re =卩v15.53 x10-6故空气在管道中做湍流流动。【4-2】设矩形截面(1.0mX1.5m)的砖砌烟道，排除温度t=600C的烟气量Q=35000m3/h,烟道长L=10m,表面粗糙度a = 5mm，烟气的运动粘度V = 0.9x 10-4m2

2、/s,烟气600 C时的密度p = 0.403kg /m3,求摩擦阻 0力。解 烟气的平均流速35000u = 6.48m / s1.0 x 1.5 x 3600烟道的当量直径,4A4(1.0 x1.5) 2d = 1.2me S 2(1.0 +1.5)Re 为udRe = eV普=86400(湍流)烟道的相对粗糙度1200 = -00417查图4.9得九二.3,代入达西公式式（4.26）,得Ap 八 I 卩号=.3 3 nx0.403 3 6.4822=2.115 N / m 2【4-3】管道直径d=100mm,输送水的流量q = 0.01m3/s,水的运动v粘度V = 13 10-6m2

3、/s,求水在官中的流动状态。若输送V = 1.143 10-4m2 / s的石油，保持前一种情况下的流速不变，流动又是什么状态？解 (1)雷诺数Re =巴V4q 4 3 0.01v = 严=1.27(m / s)d 23.14 3 0.12. Re = 1.27 3 0.1 = 1.27 3105 230013 10-6故水在管道中是湍流状态。2)Re = vd = 1.27 3 0.1 = 1114 2300V1.14 310 - 4故油在管道中是层流状态。【4-4】 圆管直径d=200mm,管长l=1000m,输送运动粘度v = 1.6cm2/s的石油流量q = 144m3 /h,试求沿程

4、损失。v解 判别流动状态式中1.27 3 0.21.6 310-4=1587.5 2300为层流4q =43144兀 d 23600 3 3.14 3 0.22=1.27(m / s)l v 2 _ 64 l v 2d 2 g Re d 2 g二 16.57(m 油柱)6410001.272x x1587.50.22 x 9.806【4-5】输送润滑油的管子直径d=8mm,管长l=15m,如图4-1所示。油的运动枯度v二15x 10-6cm2 /s,流量q二12cm3 /s,求油箱的水头h（不计v局部损失）解 管中平均流速图 4-1 润滑油管路4q _ 4 x 12 x 10-6 兀 d 2

5、3.14 x 0.0082_ 0.239(m/ s)雷诺数 Re _ 巴 _ 0.239 x 0.008 _ 127.5 2300 为层流 v15 x10-6列截面 1 1 和 22 的伯努利方程pv2h + a + (X 1 _ 0 +Pg1 2 ga + XPg2v2厶2 g认为油箱面积足够大取丁 0,则v2v 264 l v 2h_x+ h _x +32 2 gw2 2 g Re d 2 g2x 0.239264150.2392+ xx2 x 9.086127.5 0.008 2 x 9.806_ 2.75( m)【4-6】输送石油的管道长l = 5000m,直径d二250mm，粗糙度A

6、二0.19的旧无缝钢管，通过的质量流量q二100t/h,运动粘度在冬季v = 1.09x 10-4m2 /s,夏季 v = 0.36x 10-4m2 /s,右取密度 p= 885kg /m3,试求 冬夏沿程水头损失各为多少？解 首先判别流动所处的区域。体积流量q 二二 100 X103 二 112.99（m3 /h）V p 885平均流速4 X112.99V = d2 = 3600 x 3.14 x 0.252 = 0.64（m / s）雷诺数Re二巴=凹竺5二1467.9 2300为紊流需要进一步判别夏季石油在管道中的流动状态处于湍流哪个区域。12559（r/A” = 59.6（丽）87 =

7、 99082 44444即 4000 Re 4000vd1.21X 0.2Re =v0.355 x10- 4对于Re 105的光滑管流，采用布拉休斯提出的经验公式=0.03480.3164 0.3164九=4Re 68170.25故沿程阻力损失为l PV 2d T=112091.5Pa0.0348 x 1000 x 880 xl.210.2 x 2【4-15】设金属光滑水管，直径D=50mm,流过水的温度t二20OC 时的运动粘度v = 0.013x 10-4m2 /s,p = 1000kg/m3,流过直线段长度 L=20m。试计算水流量Q=0.3m3/h时的摩擦阻损？解:略 （ h = 0.

8、001357米流体柱）【4-16】沿直径d=305mm的管道，输送密度p =980kg/m3、运动粘度系数v =4cm2/s的重油。若流量Q=0.06m/s,管道起点标高z1=85m,终点标高z2=105m,管长l=1800m。试求管道中重油的压力降。解：v = - =006一 = 0.06m / s兀兀d 2 x 0.305244vd0.824 x 0.3054 x10 -4Re = 625 2320为层流vh =里丄上=64 x 1800 x 0-8242 = 20.85mf Re d 2g 625 x 0.305 x 2 x 9.81Ap = p 一p =y (z 一z + h ) =

9、980x9.81x(105一85 + 20.85) = 394000N/m21 2 2 1 f【4-17】在长度L=10000m，直径d=300mm的管路中输送重度Y=8.82 kN/m3的重油，其重量流量G=2371.6kN/h，求油温分别为10C(u =25cm2/s)和 40C(u =1.5cm2/s)时的水头损失。解：c 2371.6 X103G =3600=659N/sG / y4 x 659,/v = 1 m / s兀9.31 x 103 x 3.14 x 0.32d 24(1)油温 10C时，u =25cm2/s =25X10-4m2/s= 120为层流vd 1x 0.3Re =

10、u25 x 10-4沿程损失 hl64 LX XRe d64 x 10000 x 1120 x 0.3 x 2 x 9.81= 906 .1（米重油柱）(2)油温 40C时，u =1.5cm2/s=1.5X10-4m2/s= 2003为层流vd 1 x 0.3Re =u1.5 X 10 - 4沿程损失 hld 2g64 LX XRe d64 x 10000 x 12003 x 0.3 x 2 x 9.81= 54.3（米重油柱）【4-18】温度t = 5C的水在直径d = 100mm的管中流动，体积流量 Q = 15L/s，问管中水流处于什么运动状态？解：略【4-19】某一送风管道（钢管，A

11、= 0.2mm），长l = 30m，直径 d = 750mm，在温度T = 20OC的情况下，送风量Q = 30000m3/h。问：（1） 此风管中的沿程损失为若干？（2）使用一段时间后，其绝对粗糙度 增加到A = 1.2mm，其沿程损失又为若干？ （ T = 20C时，空气的运动 粘度系数v = 0.157cm2/s）解：先计算送风速度3000v =八八=18.87m / sA兀A 3600 x x 0.752418.872雷诺数Re =弓=册芮=901 X105为湍流。已知 A = 0.2讪，则 D = 750 = 0.0003由莫迪图查的九二0.016T = 20oC 时空气密度 P 二

12、 1.2kg /m3 ,故压强降即沿程损失为AP = pVi = 1.2 x .16 X 30 x 庖=136.7Pa d 20.752绝对粗糙度增加到1.2mm 则D = 750 = 0.0016由莫迪图查的九二0.023此时压强降即沿程损失为AP = pi = 1.2x .23X30 x空i = 196.6Pa d 20.752【4-20】某种具有 p =800kg /m3， p = 7.5x 10-3Pa - s 的油流过长为12.2m，直径为1.26cm的水平管子，试计算保持层流流态的最大平均流 速。并计算维持这一流动所需要的压降。若油从这一管子流入直径为0.63cm，长也为0.63c

13、m的管子，问流过后一根管子的压降为多少。解：（1）已知 p = 850kg /m3，卩=7.5 x 10-3Pa - s， d = 12.2m由Re =沁得Re p 2320 x 7.5 x 10-3v =c = 1.77 m / sCpd780x1.26x10-22）维持这一流动的所需要的压降为：AP = 64 - p = -6 x-122 x 780 x = 32.64 kPaRe d 22320 0.012623）流过后一根管子时，先计算其速度由连续性方程 v A = v A1 1 2 2vAv =_1 = v2 A2r d)1Id丿2=4v = 7.08m / s1此时的压强降为AP =里丄pRe dv 264=x 12.2 x 780 x= 1044.3kPa22320 0.00632