9.虹吸管顶部的最大安装高度；利用虹吸管将池中温度为90℃热水引出，两容器水面；解：在断面1―1和2―2；之间列机械能衡算式，可求得；管内流速；设顶点压强pB?pV，在断面1―1和断面B―B之；10.喷嘴的尺寸与喷出速度；附图所示管路由?57×3．5钢管组成，管长18m；(1)管路出口流速及流量；；(2)若在管路出口装一直径为25mm的喷嘴，喷嘴；(3)改变
9. 虹吸管顶部的最大安装高度
利用虹吸管将池中温度为90℃热水引出，两容器水面 的垂直距离为2m，管段AB长5m，管段BC长10m(皆 包括局部阻力的当量长度)，管路直径为20mm，直管阻 力系数为0.02。若要保证管路不发生汽化现象，管路顶点 的最大安装高度为多少？
(已知90℃热水的饱和蒸汽压 为7．01×104Pa)
在断面1―1和2―2
之间列机械能衡算式，可求得
设顶点压强pB?pV，在断面1―1和断面B―B之间列机械能街算式，可求出B点最大安装高度为：
喷嘴的尺寸与喷出速度
附图所示管路由?57×3．5钢管组成，管长18m，有标准直角弯头两个，闸阀一个，直管阻力系数为0.029，高位槽内水面距管路出口的垂直距离为9m。
当阀门全开 口，试求：
(1) 管路出口流速及流量；
(2) 若在管路出口装一直径为25mm的喷嘴，喷嘴的局部阻力系数?E＝0.5，管路的出口流速和流量有何变化?
(3) 改变喷嘴尺寸，可能获得最大喷出速度为多少?(假设喷嘴的局部阻力系数
?E＝0．5不变)。
(4) 若将流体视为理想流体，安装咳嘴前后流量的变化如何？
(1) 管路中各管件的局部阻力系数分别是：
?B??D?0.75,
?C?0.17。由断面1―1和2―2之间的机械能衡算
在管路出口安装喷嘴，缩小了出口流通面积并引入一个局部阻力，使管内流
量减少，管内流量的降低使沿程阻力损失大为减少，而且减少量远远超过喷嘴产生的局部阻力损失，因此，就整个管路而言，阻力损失不是增加而是减小了。喷嘴出口的流速之所以能够加快，其原因就在于此。在本例中，安装喷嘴后，出口的流通面积缩小了3／4，流量减少了：
（3）由(2)可知，喷嘴直径越小，管路沿程阻力损失亦越小，喷出速度越大。当喷嘴直径足够小时，管内流体可看成是静止的，沿程阻力损失为零。在此条件下可求得喷嘴的最大喷出速度为：
对于理想流体，安装喷嘴前后的出口流速皆为 u?后的流量之比为：
2gH，故安装喷嘴前
11. 从水塔管道输送水，水塔水面距出水管口的垂育距离为10m，新管道全长500m，管件的局部阻力可近似地等于水管全长的50％，水温为20℃，输水量为10m3
/h试求水管的最小直径。
取水塔水面为1―1截面，水管出水口为2―2截面，基准水平面通过出水管的水平中心线，在两截面间列柏努利方程式：
12. 在如图所示的平板导热系数测定装置中，试样直径d?120mm，且由于试样厚度b远小于直径d，可以忽略试样径向的热损失。由于安装不好，试样与冷、热表面之间均存在着一层厚度为0.1mm的空气隙。设热表面温度t1?180?C，冷表面温度t2?30?C。测试时测得的传热速率Q?58.2W。
空气隙在t1下的导热系数
?1?3.780?10?2?2.675?10
，在t2下的导热系数
W/(m?K)。试计算空气隙的存在
给导热系数的测定带来的误差。（提示：不考虑空气隙计算得到的导热系数??为表观值，考虑空气隙计算得到的导热系数?为真实值，即要计算
?180?30??0.785??0.12?
?34.3067?b
?2S?t2?SQb1
?180?30??0.785??0.12?
?0.02276 5
??43.9271?b
13. 外径为50mm的不锈钢管，外包6mm厚的玻璃纤维保温层，其外再包20mm厚的石棉保温层，管外壁温为300?C，保温层外壁温为35?C，已知玻璃纤维和石棉的导热系数分别为0.07W/(m?K)和0.3 W/(m?K)，试求每米管长的热损失及玻璃纤维层和石棉层之间的界面温度。 解：
2??t1?t3?1
2??300?35?10.07
2??t1?t2?1
t2?300?351.9?
14. 某液体在一直管内（忽略进口段的影响）稳定强制湍流流动，该管内径为20mm，测得其对流传热系数为?，现将管内径改为27mm，并忽略出口温度变化对物性所产生的影响。
(7) 若液体的流速保持不变，试问管内对流传热系数有何变化？ (8) 若液体的质量流量保持不变，试问管内对流传热系数有何变化？
d?0.020m?20mm
d?27mm 求：
解：(1) 由
u2?u1，??0.023?
??1???d2?d?1?
????27?20?
W2?W1，W??V??uA 得
u2A2?u1A1，
????d2?d1u1??
????d2?d1??
1????d?????2???
?????d2?d1??
15. 饱和温度为100?C的水蒸汽，在外径为40mm、长度为2m的单根竖管
外表面上冷凝。管外壁温为94?C。试求每小时的蒸汽冷凝量。
100?C下水的汽化潜热r =
J/kg，97?C下水的物性数据为： ? = 0.682 W/(m?K)，? = 2.82?10-4 Pa?s，? = 958 kg/m3。
???Lt?tsw??
?9.807?0.682?42
?1.13??W/m?K ??4
2.82?10?2??100?94???
Q??oS?ts?tw???o??do?L?ts?tw??Wr 得
?o?doL?ts?tw?
???0.04?2??100?94?
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§7-3 短管的水力计算 例7-3：离心泵管道系统布置如图所示。水泵流量Q＝8.11L/s，吸水管长度l＝9.0m， 直径d为100mm，沿程摩阻系数λ=0.035，局部水头损失系数为：入口网罩的局部阻力系数ζ=7.0，直角弯管ζb=0.3水泵最大真空度不超过5.7m。确定水泵的最大安装高度 Hs §7-3 短管的水力计算 短管直径计算 §7-3 短管的水力计算 例7-4圆形有压涵管，管长l＝50m，上下游水位差 H＝2.5m，涵管为钢筋混凝土管，各局部障碍的阻力系数：进口ζe＝0.5 ，折弯ζb＝0.55 ，出口ζ0＝1.0；流量Q＝2.9m2/s，管径d。 第7章 孔口、管嘴出流和有压管流 §7-4 长管的水力计算
如果作用水头的95%以上用于沿程水头损失，我们就可以略去局部损失及出口速度水头，认为全部作用水头消耗在沿程，这样的管道流动称为水力长管。否则为水力短管。 长管: 简单管道：管径沿程不变、流量也不变的管道。 复杂管道：由不同直径的几段管道串、并联而成的管道。 §7-4 长管的水力计算 1
简单管道 以2-2断面轴线0-0为基准面，列出1-1和2-2断面的伯努利方程 若大水池： §7-4 长管的水力计算 当 时， 可以忽略 当局部损失和流速水头之和小于总水头损失的5%时，可以忽略不计。 ——长管的作用水头只用于克服沿程损失 由于不考虑速度水头，故总水头线和测压管水头线重合 设 §7-4 长管的水力计算 比阻： 工程上一般用谢才公式和曼宁公式，得 ——单位流量通过单位长度时的水头损失
量纲为L-6 T2 n ——粗糙系数 §7-4 长管的水力计算 例7-5由水塔向工厂供水，采用铸铁管，管长=2500m，管径350mm水塔处地形标高▽1=61m，水塔距地面高度H1=18m，工厂地形标高▽2=45m。管路末端需要的自由水头H2＝25m，求通过管路的流量。 解：自由水头：输水管道出口断面上的剩余水头。整段输水管路中间无管径
变化，属简单管。 选取基准面和过水断面如图，建立1-1到2-2断面间水流的伯诺里方程： H1 +（▽1 －▽2）＝ H2+hf H=hf=(H1－ H2)+(▽1 －▽2)
=(18－25)+(61－45)
=9m §7-4 长管的水力计算 由d=350，查表7-3得a=0.471，代入
中得： 例7-6 若管线布置、地面标高及供水点需要的自由水头不变，供
水流量增至100L/s.试求管道直径。 解： 浪费水头，投资加大 水头不够或流量不够 §7-2 管嘴出流 解：1.流速比较
2.流量比较 例：在
条件下，试分别比较孔口和管嘴出流的流速及流量。
孔口、管嘴若作用水头和直径d相同时，下列 哪些是正确的：
A.Q孔&Q嘴，u孔&u嘴； B.Q孔&Q嘴，u孔&u嘴； C.Q孔&Q嘴，u孔&u嘴； D.Q孔&Q嘴，u孔&u嘴。 正确答案：B §7-2 管嘴出流
例. 一薄壁锐缘圆形孔口，直径d=10mm，水头H=2m，自由出流，如图所示。行近流速水头很小，可略去不计。现测得收缩断面处流束直径dC=8mm；在32.8s时间内经孔口流出的水量为Q=10×10-3m3。试求该孔口的收缩系数ε，流速系数φ，流量系数μ和阻力系数ζ。 解： ①收缩系数ε §7-2 管嘴出流 ②求μ 因为 （大气压），及 所以 则得 §7-2 管嘴出流 ③ 也可由下式求出 ④ 由公式知 所以 §7-2 管嘴出流 例2
一大水池的侧壁开有一直径d=10mm的小圆孔，水池 水面比孔口中心高H=5m，求：出口流速及流量。
假设：①若池壁厚度δ=40mm；②若池壁厚度δ=3mm。 解
首先分析壁厚δ对出流的影响：
若δ=l=(3-4)d=(30-40)mm ，则为管嘴出流，若δ=&l
便为孔口出流，当δ=3mm时为薄壁孔口出流，当δ=40mm
时为圆柱形外管嘴出流。
§7-2 管嘴出流 ①δ=3mm时 ②δ=40mm时 第7章 孔口、管嘴出流和有压管流 §7-3 短管的水力计算 管流：由管道及附件组成输送流体的系统称为管路系统，简称管流。 管流 管中是否充满水 有压管流 无压管流 液体自由面
管 壁 无压管道 液 体 管 壁 有压管道 §7-3 短管的水力计算 有压管道：当管道中充满流体时管道内的压强不等于大气压，这种管道称为有压管道。 工程中，为输送液体，常用各种有压管道，如 水电站压力引水钢管 水库有压泄洪隧洞或泄水管 供给的水泵装置系统及管网 输送石油的管道 §7-3 短管的水力计算 分类 本章讨论分析的
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