安工大 冶金傳輸原理習(xí)題2

習(xí)題講解第四章習(xí)題4-1沿直徑d=200mm的管道輸送潤滑油，重量流量為G=882500N/h，潤滑油的，運(yùn)動(dòng)黏度為v，冬天v1=1.092×10-4m2/s，夏季v2=3.55×10-5m2/s，試判斷冬夏兩季潤滑油在管中的流動(dòng)狀態(tài)？解：第四章習(xí)題4-2如圖，水箱中的水通過直徑為d，長度為l，沿程阻力系數(shù)為λ的鉛直管向大氣中放水，求h為多大時(shí)，流量Q與l無關(guān)？（忽略局部損失）要確定流量，應(yīng)首先確定管中的流速，可以直接應(yīng)用能量方程來解。取水箱液面1-1與鉛直出口面2-2列能量方程式：

解：沿程損失為：第四章習(xí)題要使Q與l無關(guān)，必須：此時(shí)：第四章習(xí)題4-3小管直徑,大管直徑，A點(diǎn)壓強(qiáng)為7m水柱高，B點(diǎn)壓強(qiáng)為4m水柱高，已知大管截面平均流速，B比A高1m，求管中水流方向及A、B兩截面間的壓力損失。解：A-B兩截面間的能量平衡關(guān)系為

第四章習(xí)題4-4已知一根直立的突然擴(kuò)大的水管。如圖所示，d1=150mm,d2=300mm,V2=3m/s，水的密度ρ1=1000㎏/m3，汞的密度ρ2=13600㎏/m3,若略去沿程損失，試確定汞比壓計(jì)中的汞液面何側(cè)較高？差值為多少？解：假設(shè)比壓計(jì)中泵液面如圖所示，截面突然擴(kuò)大的局部損失為。對(duì)截面1-1與2-2列出能量方程，有

計(jì)算結(jié)果說明假設(shè)正確，比壓計(jì)右側(cè)的汞液面高于左側(cè)的汞液面，差值為0.2185m。

第四章習(xí)題4-5一水庫，如圖，呈上大下小的圓錐形狀，底部有一泄流管，直徑d=0.6m，流量系數(shù)，初始水深，水面直徑，當(dāng)水位降落1.2m后的水面直徑為48m，求此過程所需時(shí)間。解：從幾何關(guān)系可得水池直徑D與水深的關(guān)系式：

分離變量：

第四章習(xí)題4-8測(cè)90°彎頭的局部阻力系數(shù)時(shí)，在A、B兩斷面接測(cè)壓管。如圖，彎頭水平放置。已知管路直徑。AB段管長，水流量Q=2.74×10-3m3/s。摩擦系數(shù)。A、B間壓差水柱。求該彎頭的K值。,解：由題意可知

A-B兩截面間的能量平衡關(guān)系為：第五章習(xí)題5-1飛機(jī)模型在空氣中以1.5m/s速度滑翔，若將機(jī)翼視為寬為10cm，長為25cm的平板，試估算平板后緣上的邊界層厚度δ及平板阻力。已知空氣溫度為10℃。解：溫度為10℃條件下的大氣的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)為，后緣雷諾數(shù)為：

整個(gè)平板為層流邊界層

阻力系數(shù)：阻力為：第五章習(xí)題5-2光滑平板寬1.2m，長3m，潛沒在靜水中以速度沿水平方向拖曳，水溫為10℃，求：1）層流邊界層的長度（）；2）平板末端的邊界層厚度；3）所需水平拖拽力。所以：解：水溫t=10℃時(shí)，

阻力系數(shù)

平板阻力為：

第五章習(xí)題5-3飛機(jī)以速度在大氣中飛行，若視機(jī)翼為平板，并認(rèn)為機(jī)翼前緣開始均為湍流邊界層，試計(jì)算邊界層厚度δ及平板總阻力。已知機(jī)翼長度為，寬度為，空氣溫度為℃。解：空氣在t=10℃時(shí)，

湍流邊界層在x=L處（后緣）第五章習(xí)題5-4速度為

的風(fēng)，平行地流過廣告板。廣告板長L=10m，高b=5m，空氣溫度為t=10℃，試求廣告板所承受的摩擦力。

解：空氣在t=10℃時(shí)，混合邊界層

總摩擦力為：第五章習(xí)題5-10鋼水密度，內(nèi)含直徑，的雜質(zhì)，若雜質(zhì)在鋼水中等速上浮，求在鋼水中上升200mm所需的時(shí)間。

解：顆粒在流體中等速沉降的速度是由顆粒所受重力、浮力和繞流阻力三者平衡決定的

上升200mm的時(shí)間為：第六章習(xí)題6-1氫氣溫度為45℃，求其音速。

解：由T=45+273=318K，k=1.41氣體常數(shù)第六章習(xí)題6-3已知標(biāo)準(zhǔn)大氣層沿高程的空氣溫度遞減率為0.0065℃/m，若地面溫度為20℃，求高程為2000m，5000m，10000處的音速。解：2000處，T=(20-2000×0.0065)+273=280K，k=1.4,R=287J/kg·k第六章習(xí)題6-4空氣在直徑d=102mm的管路中流動(dòng)，重量流量為G=9.8N/s，滯止溫度t=38℃,某截面的絕對(duì)壓強(qiáng)P=41360N/m2，求該處的流速v及馬赫數(shù)M。解：第六章習(xí)題6-5飛機(jī)在2000m的高空飛行，航速為2400km/h，空氣溫度為-56.5℃，求飛機(jī)的馬赫數(shù)？解：第六章習(xí)題6-7絕熱氣流的滯止壓強(qiáng)P0=490KN/m2，滯止溫度T0=293K，求滯止音速a0及M=0.8的音速，流速和壓強(qiáng)值。解：第六章習(xí)題6-9大容器的空氣經(jīng)漸縮噴管流向外界空間，容器中空氣壓力為P0=200kPa,溫度為TO=300K,噴管出口截面為Ae=50cm2,出口空間壓力分別為PB=0kPa,100kPa,150kPa,試求質(zhì)量流量。解：第六章習(xí)題6-11收縮-擴(kuò)張型噴管的出口面積為Ae=100cm2,喉部截面面積為At=50cm2,前室足夠大，其中壓力為P0=400kPa,溫度為tO=100℃,試求:使噴管產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象的最大出口背壓？背壓分別為Pb=0kPa

,200kPa,300kPa條件下流量？使噴管氣體由亞音速膨脹到超音速所對(duì)應(yīng)的背壓Pb？解：第六章習(xí)題當(dāng)馬赫數(shù)Me=1時(shí)，第七章習(xí)題7-1已知光滑管中不可壓縮流動(dòng)的沿程水頭損失hf決定于管器直徑d，長度L，流體密度，動(dòng)力黏性系數(shù)，平均流速u,和重力加速度g,試用因次分析法建立hf的物理方程式形式。解：取三個(gè)物理量為基本量推導(dǎo)無因次項(xiàng)第七章習(xí)題第七章習(xí)題7-2直徑為600mm的光滑管，平均流速10m/s,現(xiàn)用直徑為50mm的光滑水管進(jìn)行模型試驗(yàn)，為了動(dòng)力相似，水管中的流速應(yīng)該為多大？若在水管中測(cè)得壓差水柱為500mm水柱，則在原型風(fēng)管中將產(chǎn)生多大的壓差？設(shè)水和空氣的溫度為20℃解：由雷諾數(shù)相等：由