习题 5.3
题目
20°C, kg/m³, m²/s 的水流经内径为 0.0508 m 的粗糙管,管长 3 m。 分别计算四种情形下的摩擦系数和总流动阻力:
| 情形 | (m/s) | |
|---|---|---|
| (1) | 15.24 | 0.005 |
| (2) | 1.524 | 0.015 |
| (3) | 1.524 | 0.00025 |
| (4) | 0.01524 | 0.005 |
已知条件
m, m, kg/m³, m²/s
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求解思路
- 计算雷诺数
- 根据 和 选取摩擦系数公式
- 计算压降
计算过程
情形 (1): m/s,
,湍流。使用 Colebrook 方程:
代入 ,,迭代求解:
试差:
收敛,
情形 (2): m/s,
湍流。Colebrook 方程求解:
试差得
情形 (3): m/s,
湍流,但相对粗糙度较小:
试差得
情形 (4): m/s,
,层流。使用 :
答案
| 情形 | 流态 | (Pa) | ||
|---|---|---|---|---|
| (1) | 774,192 | 湍流 | 0.030 | 205,200 |
| (2) | 77,419 | 湍流 | 0.044 | 3,010 |
| (3) | 77,419 | 湍流 | 0.019 | 1,300 |
| (4) | 774 | 层流 | 0.083 | 0.57 |
分析:情形 (2) 和 (3) 对比说明粗糙度对摩擦系数有显著影响;情形 (4) 流速极低时层流压降可忽略。
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