【石油类 流体力学】作业解答(第4章和第5章)
流体力学第四章习题答案
第四章习题答案选择题（单选题）4.1等直径水管，A-A 为过流断面，B-B 为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的流动参数有以下关系：（c ）（a ）1p =2p ；（b ）3p =4p ；（c ）1z +1p g ρ=2z +2p g ρ；（d ）3z +3p g ρ=4z +4pgρ。
4.2伯努利方程中z +p g ρ+22v gα表示：（a ）（a ）单位重量流体具有的机械能；（b ）单位质量流体具有的机械能；（c ）单位体积流体具有的机械能；（d ）通过过流断面流体的总机械能。
4.3水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系：（c ）p p 2（a ）1p >2p ；（b ）1p =2p ；（c ）1p <2p ；（d ）不定。
4.4黏性流体总水头线沿程的变化是：（a ） （a ）沿程下降；（b ）沿程上升；（c ）保持水平；（d ）前三种情况都有可能。
4.5黏性流体测压管水头线的沿程变化是：（d ） （a ）沿程下降；（b ）沿程上升；（c ）保持水平；（d ）前三种情况都有可能。
4.6平面流动具有流函数的条件是：（d ）无黏性流体；（b ）无旋流动；（c ）具有速度势；（d ）满足连续性。
4.7一变直径的管段AB ，直径A d =0.2m ，B d =0.4m ，高差h ∆=1.5m ，今测得A p =302/m kN ，B p =402/m kN ， B 处断面平均流速B v =1.5s m /.。
试判断水在管中的流动方向。
解： 以过A 的水平面为基准面，则A 、B 点单位重量断面平均总机械能为：42323010 1.0 1.50.40 4.89210009.80729.8070.2A A A A A p v H z g g αρ⨯⨯⎛⎫=++=++⨯= ⎪⨯⨯⎝⎭（m ）2324010 1.0 1.51.5 5.69210009.80729.807B B B B B p v H z g g αρ⨯⨯=++=++=⨯⨯（m ）∴水流从B 点向A 点流动。
流体力学第四章习题答案
第四章习题答案选择题(单选题)4、1等直径水管,A-A 为过流断面,B-B 为水平面,1、2、3、4为面上各点,各点的流动参数有以下关系:(c)(a)1p =2p ;(b)3p =4p ;(c)1z +1p g ρ=2z +2p g ρ;(d)3z +3p g ρ=4z +4pgρ。
4、2伯努利方程中z +p g ρ+22v gα表示:(a)(a)单位重量流体具有的机械能;(b)单位质量流体具有的机械能;(c)单位体积流体具有的机械能;(d)通过过流断面流体的总机械能。
4、3水平放置的渐扩管,如忽略水头损失,断面形心点的压强,有以下关系:(c)p p 2(a)1p >2p ;(b)1p =2p ;(c)1p <2p ;(d)不定。
4、4黏性流体总水头线沿程的变化就是:(a)(a)沿程下降;(b)沿程上升;(c)保持水平;(d)前三种情况都有可能。
4、5黏性流体测压管水头线的沿程变化就是:(d)(a)沿程下降;(b)沿程上升;(c)保持水平;(d)前三种情况都有可能。
4、6平面流动具有流函数的条件就是:(d)无黏性流体;(b)无旋流动;(c)具有速度势;(d)满足连续性。
4、7一变直径的管段AB ,直径A d =0、2m,B d =0、4m,高差h ∆=1、5m,今测得A p =302/m kN ,B p =402/m kN , B 处断面平均流速B v =1、5s m /、。
试判断水在管中的流动方向。
解: 以过A 的水平面为基准面,则A 、B 点单位重量断面平均总机械能为:42323010 1.0 1.50.40 4.89210009.80729.8070.2A A A A A p v H z g g αρ⨯⨯⎛⎫=++=++⨯= ⎪⨯⨯⎝⎭(m)2324010 1.0 1.51.5 5.69210009.80729.807B B B B B p v H z g g αρ⨯⨯=++=++=⨯⨯(m)∴水流从B 点向A 点流动。
工程流体力学第4、第6章 习题解答
第四章 习题解答4-1 用直径为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。
如用这管道输送同样质量流量的石油，已知石油密度为3/850m kg =ρ运动粘滞系数为s cm /14.12，试确定石油的流态。
解：水温为5℃时，其密度为3/1000m kg =ρ，运动粘滞系数为s m /10519.126−×=γ因此，水在管道中流动的体积流量为： s m mkg skg Q /01.0/1000/1033== 流速为：s m mm sm A Q /27.11000100(14.341/01.023=××==υ雷诺数为：83863/10519.11000100/27.1Re 26=××=−sm mms m 为紊流 当输送石油时： s m mkg s kg Q /012.0/850/1033== 流速为：s m mm sm A Q /5.1)1000100(14.341/012.023=××==υ雷诺数为：1316/1014.11000100/5.1Re 24=××=−sm mms m 为层流 4-2 一圆形风道，管径为300mm ，输送的空气温度为20℃，求气流保持层流时的最大流量。
若输送的空气量为200kg/h ，气流是层流还是紊流？解：空气温度为20℃时，运动粘滞系数s m /107.1526-×=γ，根据题意有：6107.1510003002000−××=mm υ 解方程得：s m /105.0=υ气体流量为： s m s m mm Q /0074.0/105.01000300(14.34132=×××=质量流量为：h kg s kg m kg s m Q /29/0081.0/093.1/0074.033==×= 若输送的空气量为200kg/h ，因此，空气在管道中流动的体积流量为：s m m kg hkg Q /051.03600/093.1/20033=×= 流速为：s m mm sm A Q /72.0)1000300(14.341/051.023=××==υ雷诺数为：13758/107.151000300/72.0Re 26=××=−sm mms m 为紊流 4-3 断面为矩形的排水沟，沟底宽为20cm ，水深为15cm ，流速为0.15m/s ，水温为15℃。
流体力学4-6章答案 (2)
第四章 流体运动学和流体动力学基础4-15如图所示为一文丘里管和压强计，试推导体积流量和压强计读数之间的关系式。
解：对同在一条流线上的1、2两点列伯努利方程gu g p z g u g p z 2222222111 设测压管左侧液面坐标为z 3，1、2点的静压力满足gH H z z g p z z g p m 322311H z g p z g p m12211 代入伯努利方程可得4241/1/1124d d gH q m V4-16按图所示的条件求当H =30cm 时的流速u 。
解：设皮托管入口前方未受扰动处一点为点1，皮托管入口处一点为点2，由静压强分布可知x d g p p w 231x d H g p p w 242 gH p p w 8.043由以上三式，可得gH p p w 2.012由于1，2两点处于同一条流线上，对其列伯努利方程gp g u g p w w 2212 可得s m gH gp p g u w /084.13.08.94.04.0212 4-22如图所示，离心式水泵借一内径d =150mm 的吸水管以q V =60m 3/h 的流量从一敞口水槽中吸水，并将水送至压力水箱。
设装在水泵与吸水管接头上的真空计指示出负压值为39997Pa 。
水力损失不计，试求水泵的吸水高度H s 。
解：（1）取敞口水槽的自由液面与水泵出口之间的流体为控制体，令动能修正系数 1= 2=1，列伯努利方程gV g p H s 202222 吸水管内的平均流速为s m d q V V /943.015.03600/6044222可得 m g V g p H s 036.48.92943.08.910399972232224-29如图所示，一股射流以速度 0水平射到倾斜光滑平板上，体积流量为q V 0。
求沿板面向两侧的分流流量q V 1和q V 2的表达式，以及流体对板面的作用力。
忽略流体撞击的损失和重力影响，射流的压强分布在分流前后都没有变化。
流体力学-作业解答(第4章和第5章)
第四章 作业答案4-16．水由具有固定水位的储水池中沿直径mm 100=d 的输水管流入大气。
管路由同样长度m 50=l 的水平管段AB 和倾斜管段BC 组成，已知m 21=h ，m 252=h ，试问为使输水管B 处的真空不超过7m 水柱，阀门的局部阻力系数ζ应为多少？此时流量Q 为多少？（取035.0=λ，5.0=A ζ，不计弯曲处损失）解：以过B 处的水平面为基准面，对液面和B处断面列伯努利方程：B wA Bh g v p h -+++=++200021γ gv g v ...g v d l g v d l g v h A A B wA 2182105003505022222222=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=-λζλζ 将此式代入上面的伯努利方程，得g v g v p h B2182221++=γ 代入数据，得：()892181722.v ⨯++-= ∴ ()m 053199892..v ≈⨯⨯= ()s m 02401041430534322....d v Q =⨯⨯==π取C 处水平面为基准面，列液面和C 处出口断面的伯努利方程：()C wA h gv h h -+++=+++20000221 ()g v .g v ...g v d l h A C wA 253521050203505022222ζζλζζ+=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=- 将此式代入伯努利方程，得：()gv .g v h h 253522221ζ++=+代入数据：()8.9205.35.3512522⨯⨯++=+ζ ∴ 39.205.3605.38.92272≈-⨯⨯=ζ 4-20．自地下罐经离心泵向油库输油流程如图。
管线直径200mm ，吸入段总长20m ，底下罐液面至泵中心高差4m 。
油品相对密度0.75，运动粘度4cSt 。
（1）若设计输送量为108t/h ，那么吸入段的总水头损失为多少m 油柱？（包括沿程水头损失和局部水头损失）（2）泵前真空表读数应为多少？（3）如果泵出口压强为7.25at （表压），泵的效率为80%，则泵的额定功率（轴功率）应为多少？ 解：（1）()s m 04.036001075.010108333=⨯⨯⨯=Q ()s m 2741204040422...d Qv ≈⨯==ππ 63700104202741Re 6=⨯⨯==-..vd ν 按通用输油钢管，mm 15.0=∆ ∴ 00075.020015.0==∆d 0015.02=∆=dε 1007620015.07.597.597878==ε ∵ 787.59Re 3000ε<< ∴ 属于水力光滑区0199.0637003164.0Re 3164.044≈==λ ∴ ∑+=jf w h h h 1-带保险活门出口；2-弯头（R=3d ）；3-闸阀； 4-透明油品过滤器；5-真空表；6-压力表()gv g v d L 2222243212ζζζζλ++++= ()g v .dL 2022022240302010⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++=λζζζζλ ()8.92274.1022.00199.07.14.025.029.02.0200199.02⨯⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+⨯+⨯++⨯= ()m 494.0≈（2）列液面与5断面的伯诺利方程：w h gv p z g v p z +++=++2222222111γγ ∴ ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--+=g v v h z z p p w 222212112γ ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-+--⨯⨯+⨯⨯=8.92274.10494.040980075.0108.91.024()Pa 6.23839-=at 243.0-=所以，泵前真空表读数为0.243at 。
流体力学第四章答案(DOC)
第四章习题简答4-2 管径cm d 5=，管长m L 6=的水平管中有比重为0.9油液流动，水银差压计读数为cm h 2.14=，三分钟内流出的油液重量为N 5000。
管中作层流流动，求油液的运动粘度ν。
解: 管内平均流速为s m d Q v /604.1)4/05.0/(180/)9.09800/(5000)4//(22=⨯⨯==ππ 园管沿程损失h f 为γ(h 水银γ/油)1-=0.142(13.6/0.9-1)=2.004m园管沿程损失h f 可以用达西公式表示： g v d l h f 22λ=,对层流, Re /64=λ, 有fgdh lv 264Re 2=, 但νvd =Re , 从而lv h gd f 6422=ν, 代入已知量, 可得到s m /10597.124-⨯=ν题 4-2 图4-4 为了确定圆管内径，在管内通过s cm /013.02=ν的水，实测流量为s cm /353，长m 15管段上的水头损失为cm 2水柱。
试求此圆管的内径。
解：422222212842642642642Re 64gd lQ d d g lQ gd lv g v d l vd g v d l h f πνπννν=⎪⎭⎫ ⎝⎛==== m gd lQ d 0194.002.08.9210013.0351********4=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==∴-ππν 4-6 比重85.0s m /10125.024-⨯=ν的油在粗糙度mm 04.0=∆的无缝钢管中流动，管径cm d 30=，流量s m Q /1.03=, 求沿程阻力系数λ。
解: 当78)(98.26∆d >Re>4000时，使用光滑管紊流区公式：237.0Re221.00032.0+=λ。
园管平均速度s m d q v /4147.1)4//(2==π, 流动的33953Re ==νvd , ： 723908)(98.2678=∆d , 从而02185.0Re /221.00032.0237.=+=o λ4-8 输油管的直径mm d 150=,流量h m Q /3.163=，油的运动黏度s cm /2.02=ν,试求每公里长的沿程水头损失。
《流体力学》第四章作业答案
解：设受水平推力为 R，管道流速和支管流速分别为 v1，v2 ，压强为 p1，p2
（1） p1 A1 + ρQ1v1 = 2（p2 A2 + ρQ2v2）cos300 + R
①
A1
πd 2 =
4
= 0.385m2 ， A2
= 0.196m2
v1
=
Q A1
= 1.56m / s
， v2
= 1.53m / s
(1.2 − 0.7)gH = 159.8 pa
总能量=159.8 − 98.07 = 61.7 pa
v2 ρ
2
= 29 pa
pm
=
三角形中位线（负值）
=
−
1（159.8 2
−
61.7
+
29）=
−63.5 pa
4.25
4.28
30. 径 为 d1=700mm 的 管 道 在 支 承 水 平 面 上 分 支 为 d2=500 的 两 支 管 ， A-A 断 面 压 强 为 70kN / m2 ，管道流量 Q = 0.6m3 / s ，两支管流量相等：（1）不计水头损失，求支墩受水平 推力。（2）水头损失为支管流速水头的 5 倍，求支墩受水平推力。不考虑螺栓连接的作用。
解：
以圆盘为基准面，列 1－1、2－2 两断面的能量方程：
3 + 0 + V12 = δ + 0 + V22
2g 2 2g
①
列 1－1、3 点的能量方程：
3 + 0 + V12 = 0 + p3 + 0
2g
γ
②
据连续性方程：
Q
流体力学第4章课后习题答案
第一章习题答案选择题（单选题）1.1 按连续介质的概念，流体质点是指：（d ）（a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒；（c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。
1.2 作用于流体的质量力包括：（c ）（a ）压力；（b ）摩擦阻力；（c ）重力；（d ）表面张力。
1.3 单位质量力的国际单位是：（d ）（a ）N ；（b ）Pa ；（c ）kg N /；（d ）2/s m 。
1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b ）（a ）剪应力和压强；（b ）剪应力和剪应变率；（c ）剪应力和剪应变；（d ）剪应力和流速。
1.5 水的动力黏度μ随温度的升高：（b ）（a ）增大；（b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。
1.6 流体运动黏度ν的国际单位是：（a ）（a ）2/s m ；（b ）2/m N ；（c ）m kg /；（d ）2/m s N ⋅。
1.7 无黏性流体的特征是：（c ）（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p=ρ。
1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（a ）（a ）1/20000；（b ）1/10000；（c ）1/4000；（d ）1/2000。
1.9 水的密度为10003kg/m ，2L 水的质量和重量是多少？ 解： 10000.0022m V ρ==⨯=（kg ）29.80719.614G mg ==⨯=（N ）答：2L 水的质量是2 kg ，重量是19.614N 。
1.10 体积为0.53m 的油料，重量为4410N ，试求该油料的密度是多少？ 解： 44109.807899.3580.5m G g V V ρ====（kg/m 3） 答：该油料的密度是899.358 kg/m 3。
1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ⋅，其密度为8503/kg m ，试求其运动黏度。
流体力学第四章参考答案
流体力学第四章参考答案流体力学是研究流体运动和力学性质的学科，它在工程学、物理学和地球科学等领域中具有重要的应用价值。
第四章是流体力学中的一个重要章节，主要讨论了流体的运动方程和流体的动力学性质。
在本文中，将对流体力学第四章的参考答案进行详细的论述和解释。
首先，我们来讨论流体的运动方程。
流体的运动方程是描述流体运动的基本方程，它包括连续性方程、动量方程和能量方程。
连续性方程描述了流体的质量守恒，即单位时间内通过某一截面的质量流量等于该截面内质量的减少量。
动量方程描述了流体的动量守恒，即单位时间内通过某一截面的动量流量等于该截面内动量的减少量。
能量方程描述了流体的能量守恒，即单位时间内通过某一截面的能量流量等于该截面内能量的减少量。
其次，我们来讨论流体的动力学性质。
流体的动力学性质包括粘性、密度、压力和速度等。
粘性是流体的一种性质，它描述了流体内部分子之间的摩擦力。
密度是流体的另一种性质，它描述了单位体积内的质量。
压力是流体的一种性质，它描述了单位面积上受到的力的大小。
速度是流体的运动状态，它描述了单位时间内流体通过某一截面的体积。
在解答流体力学问题时，我们需要根据具体情况选择合适的运动方程和动力学性质。
首先，我们可以根据问题中给出的条件和要求选择适当的运动方程。
例如，如果问题中要求求解流体的速度分布，则我们可以选择动量方程。
其次，我们可以根据问题中给出的条件和要求选择适当的动力学性质。
例如，如果问题中给出了流体的密度和压力分布，则我们可以选择密度和压力作为动力学性质。
在解答流体力学问题时，我们还需要运用一些基本的解题方法和技巧。
首先，我们可以利用物理规律和数学方法建立数学模型。
例如，我们可以利用连续性方程、动量方程和能量方程建立流体的运动方程。
其次，我们可以利用数学工具和计算方法求解数学模型。
例如，我们可以利用微积分和偏微分方程求解流体的运动方程。
最后，我们可以利用实验和观测数据验证数学模型和解题结果。
中国石油大学工程流体力学课后习题答案
中国⽯油⼤学⼯程流体⼒学课后习题答案第⼀章流体及其主要物理性质1-1.轻柴油在温度15oC 时相对密度为0.83，求它的密度和重度。
解：4oC 时所以，33/8134980083.083.0/830100083.083.0mN m kg =?===?==⽔⽔γγρρ1-2.⽢油在温度0oC 时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表⽰的密度和重度。
333/123488.91260/1260/26.1m Ng m kg cm g =?==?==ργρ 1-3.⽔的体积弹性系数为1.96×109N/m 2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？MPa Pa E E VVVV p p6.191096.101.07=?==?==β 1-4.容积4m 3的⽔，温度不变，当压强增加105N/m 2时容积减少1000cm 3，求该⽔的体积压缩系数βp 和体积弹性系数E 。
解：1956105.2104101000---?=?--=??-=Pa p V V p β Pa E p89104105.211===-β 1-5. ⽤200L 汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液⾯上压强为1个⼤⽓压，封闭后由于温度变化升⾼了20oC ，此时汽油的蒸⽓压为0.18⼤⽓压。
若汽油的膨胀系数为0.0006oC －1，弹性系数为14000kg/cm 2。
试计算由于压⼒及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公⽄为宜？解：E ＝E ’·g ＝14000×9.8×104PaΔp ＝0.18atdp pVdT T V dV ??+??=00V TVT V V T T ββ==00V p V p V V p p ββ-=-= 所以，dp V dT V dp pVdT T V dV p T 00ββ-=??+??= 从初始状态积分到最终状态得：LL L V p p E V T T V V dpV dT V dV T p pp T T T VV 4.21057.24.2200108.914000108.918.020*******.0)(1)(34400000000≈?-=-??=---=--=-?βββ即()kg V V M 32.13810004.220010007.0=-?=-=ρ另解：设灌桶时每桶最多不超过V 升，则200=++p t dV dV VV dt V dV t t 2000061.0?=??=βV dp V dV p p 18.0140001-=??-=β（1⼤⽓压＝1Kg/cm 2） V ＝197.6升 dV t ＝2.41升 dV p ＝2.52×10-3升G ＝0.1976×700＝138Kg ＝1352.4N1-6.⽯油相对密度0.9，粘度28cP ，求运动粘度为多少m 2/s?()c S t St s m 3131.0/101.310009.01028253==?=??==--ρµν 1-7.相对密度0.89的⽯油，温度20oC 时的运动粘度为40cSt ，求动⼒粘度为多少？解：89.0==⽔ρρd ν＝40cSt ＝0.4St ＝0.4×10-4m 2/s µ＝νρ＝0.4×10-4×890＝3.56×10-2 Pa ·s 1-8.图⽰⼀平板在油⾯上作⽔平运动，已知运动速度u=1m/s ，板与固定边界的距离δ=1，油的动⼒粘度µ＝1.147Pa ·s ，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作⽤在平板单位⾯积上的粘性阻⼒为多少？解：233/10147.11011147.1m N dy du ?=??==-µτ 1-9.如图所⽰活塞油缸，其直径D ＝12cm ，活塞直径d ＝11.96cm ，活塞长度L ＝14cm ，油的µ＝0.65P ，当活塞移动速度为0.5m/s 时，试求拉回活塞所需的⼒F=？解：A ＝πdL , µ＝0.65P ＝0.065 Pa ·s , Δu ＝0.5m/s , Δy=(D-d)/2()N dy du AF 55.821096.11125.010141096.1114.3065.0222=?-==---µ第⼆章流体静⼒学2-1. 如图所⽰的U 形管中装有⽔银与⽔，试求：（1）A 、C 两点的绝对压⼒及表压各为多少？（2）A 、B 两点的⾼度差为多少？解：① p A 表＝γh ⽔＝0.3mH 2O ＝0.03at ＝0.3×9800Pa ＝2940Pap A 绝＝p a + p A 表＝（10+0.3）mH 2O ＝1.03at ＝10.3×9800Pa＝100940Pap C 表＝γhgh hg + p A 表＝0.1×13.6m H 2O+0.3mH 2O ＝1.66mH 2O ＝0.166at＝1.66×9800Pa ＝16268Pap C 绝＝p a + p C 表＝（10+1.66）mH 2O ＝11.66 mH 2O ＝1.166at ＝11.66×9800Pa ＝114268Pa ② 30c mH 2O ＝13.6h cmH 2O ?h ＝30/13.6cm=2.2cm题2-2 题2-32-2.⽔银压⼒计装置如图。
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1
第四章 作业答案
4-16．水由具有固定水位的储水池中沿直径mm 100=d 的输水管流入大气。
管路由同样长度m 50=l 的水平管段AB 和倾斜管段BC 组成，已知m 21=h ，m 252=h ，试问为使输水管B 处的真空不超过7m 水柱，阀门的局部阻力系数ζ应为多少？此时流量Q 为多少？（取035.0=λ，5.0=A ζ，不计弯曲处损失） 解：以过B 处的水平面为基准面，对液面和B 处断面列伯努利方程：
B wA B
h g
v p h -+++=++20002
1γ
g
v g v ...g v d l g v d l g v h A A B
wA 218210500350502222
2222=⎪
⎭⎫ ⎝⎛⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=-λζλζ 将此式代入上面的伯努利方程，得
g
v g v p h B
21822
21++=γ
代入数据，得：()8
92181722
.v ⨯++-=
∴ ()s m 05319
9
892..v ≈⨯
⨯=
()s m 0240104
14
30534
322....d v
Q =⨯⨯
==π
取C 处水平面为基准面，列液面和C 处出口断面的伯努利方程：
()C wA h g v h h -+++=+++200002
21 ()g v .g v ...g v d l h A C
wA 253521050203505022222ζζλζζ+=⎪
⎭
⎫ ⎝⎛⨯⨯++=⎪⎭⎫ ⎝⎛
++=- 将此式代入伯努利方程，得：
()
g
v .g v h h 253522
221ζ++=+
2
代入数据：()8
.9205.35.3512522
⨯⨯++=+ζ
∴ 39.205.3605
.38
.92272
≈-⨯⨯=
ζ 4-20．自地下罐经离心泵向油库输油流程如图。
管线直径200mm ，吸入段总长20m ，底下罐液面至泵中心高差4m 。
油品相对密度0.75，运动粘度4cSt 。
（1）若设计输送量为108t/h ，那么吸入段的总水头损失为多少m 油柱？（包括沿程水头损失和局部水头损失） （2）泵前真空表读数应为多少？ （3）如果泵出口压强为7.25at （表压），泵的效率为80%，则泵的额定功率（轴功率）应为多少？
解：（1）()
s m 04.03600
1075.0101083
3
3=⨯⨯⨯=Q ()s m 2741204
04
04
2
2
...d Q
v ≈⨯=
=
π
π
6370010
42
02741Re 6
=⨯⨯=
=
-..vd
ν
按通用输油钢管，mm 15.0=∆ ∴ 00075.0200
15.0==∆d 0015.02=∆
=
d ε
1007620015
.07
.597
.597
87
8==
ε ∵ 7
87
.59Re 3000ε<
<
∴ 属于水力光滑区
1-带保险活门出口；2-弯头（R=3d ）；3-闸阀；
4-透明油品过滤器；5-真空表；6-压力表
3
0199.063700
3164
.0Re
3164
.04
4
≈=
=
λ
∴ ∑+
=j
f w h
h h
()g
v g v d L 2222243212ζζζζλ++++=
()g v .d
L
2022022240302010⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++=λζζζζλ ()8.92274.1022.00199.07.14.025.029.02.0200199.02⨯⨯⎥⎦
⎤⎢⎣⎡
⨯+⨯+⨯++⨯= ()m 494.0≈
（2）列液面与5断面的伯诺利方程：
w h g
v
p z g v p z +++=++222
222211
1γγ
∴ ⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛-+--+=g v v h z z p p w 22
2212112γ ⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛⨯-+--⨯⨯+⨯⨯=8.92274.10494.040980075.0108.91.024
()Pa 6.23839-=
at 243.0-=
所以，泵前真空表读数为0.243at 。
（3）列5、6断面的伯诺利方程：
g
v
p z H g v p z 222
666255
5++=+++γγ
已知 65z z =，s m 274165.v v v === ∴ ()[]()m 91.999800
75.0108.9243.025.74
5
6≈⨯⨯⨯--=
-=
γ
p p H
则泵的有效功率：
()W 54.2937391.9904.0980075.0=⨯⨯⨯==QH N γ泵
4
泵的额定功率： ()kW 7.36W 9.36716%
8054
.29373≈≈=
=
η
泵
额N N
5-2．沿直径200mm 、长3km 的无缝钢管（mm 2.0=∆）输送相对密度0.9的原油。
若输送量为90t/h ，其平均运动粘度在冬季为1.09St ，夏季为0.42St 。
试求沿程损失各为多少m 油柱？
解：()
s m 02778.010
9.0360010903
3
3=⨯⨯=Q ()s m 8850204
02778
04
2
2
...d Q
v =⨯=
=
π
π
冬季：162410
0912
088504
=⨯⨯=
=
-...vd
Re ν
，为层流 ∴ ()m 62238
92885020300016246426422
22....g v d L Re g v d L h f ≈⨯⨯⨯===λ
夏季：4214104202
088504
≈⨯⨯=
=
-...vd
Re ν
，紊流
001.0200
2.0==∆d 002.02=∆
=
d ε 725297
.597
8≈ε
∵ 7
87
.59Re 3000ε<
<
∴ 属于水力光滑区
03927.04214
3164
.0Re
3164
.04
4
≈=
=
λ
∴ ()m 54238
92885020300003927022
2.....g v d L h f ≈⨯⨯⨯==λ
5
5-5．图示一串联管路，管径、管长、沿程水力摩阻系数和流量分别标于图中。
试按长管计算所需的水头H 。
解：已知：s L Q 252=
则()s L Q q Q 50252521=+=+= ∴ ()s m 0191250410504
2
3
2
1
11..d Q v =⨯⨯=
=
-π
π
()s m 7960204
10254
2
3
2
2
22..d Q v =⨯⨯=
=
-π
π
∴ ()m 29858
9201912501000025022
2
11111.....g v d L h f =⨯⨯⨯==λ
()m 10128
927960205000260222
22222
.....g v d L h f =⨯⨯⨯==λ
按长管计算，列水箱液面与管出口断面的伯诺利方程： ()m 399.7101.2298.521=+=+=f f h h H 5-6．图示一输水管路，总流量Q ＝100L/s ，各段管径、长度及沿程水力摩阻系数分别标于图中。
试确定流量Q 1、Q 2及
AB 间的水头损失。
解：依题意，有
321f f f h h h +=
即 g
v d L g v
d L g v d L 2222
33332222221111λλλ+=
∴ 8
92250300
0250892309000240892250100002502
32
22
1.v ...v ...v ..⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯⨯⨯
（1） 由 21Q Q Q +=。