版水力学习题评讲第五章课件

，

5.l水从A箱通过直径为10cm的薄壁孔口流入B水箱，流量系数为0.62，设上游水箱中水面高程H1=3m保持不变。试分别求：（1）A水箱敞开，B水箱中无水时；（2）A水箱敞开，B水箱中的水深H2=2m时；（3）A水箱水面压强为2kpa时，通过孔口的流量。解：（1）此情况为薄壁孔口的自由出流，若v1为孔口前的渐变流断面平均流速，取v1=0，则，5.l水从A箱通过直径为10cm的薄壁孔口流入B水箱，1，则：作用水头，（2）此种属于薄壁孔口的恒定淹没出流，下游的渐变流过水断面1-1、2-2的断面平均流速，依题意取，分别为上游,（3）以孔口型心所在水平面为基准面，选择渐变流过水断面1-1、2-2，写1-2的伯诺里方程，，则：作用水头，（2）此种属于薄壁孔口的恒定淹没出流，下游的25.3有一直径的圆形锐缘薄壁孔口，其中心在上游水面下的深度，孔口前的来流流速，孔口出流为全部完善收缩的自由出流，求孔口出流量Q。，作用水头解：对薄壁小孔口的全部完善收缩的自由出流有：流量系数5.3有一直径的圆形锐缘薄壁孔口，其中心在上35.6两敞口水箱用一直径为d1=40mm的薄壁孔口连通，如图所示。右侧水箱的底部接一直径为d2=30mm的圆柱形管嘴，长l=0.1m，孔口的上游水深H1=3m，水流保持恒定，求管嘴流量Q2和下游水深H2。，解：孔口出流和管嘴出流的流量系数分别为：孔口出流和管嘴出流的流量公式：其中5.6两敞口水箱用一直径为d1=40mm的薄壁孔口连通，4连续性方程则有代入数据解得：连续性方程则有代入数据解得：55.13圆形有压涵管如图所示，管长。上、下游水位差H=3m，各项阻力系数：沿程，进口，弯头，出口。试求当涵管通过流量为时，有压涵管的管径。解：以2-2断面为基准面，写出1-1，2-2之间的液体的伯诺里方程，5.13圆形有压涵管如图所示，管长。上、下65.12虹吸管将河道中的水引入水池，如图所示。钢管总长为30m，直径d=400mm设每一弯头的局部阻力系数为,又.求管中流量和最大真空值。解：本题属淹没出流。以下游液面2-2为基准，作用水头流速系数可直接代公式5.12虹吸管将河道中的水引入水池，如图所示。钢管总长为7

故流量故流量8由式看出3-3断面为真空。其真空度为从而可得真空值：Pv=P3=47.67kPa.又任取断面3-3，写1→3能量方程（以1-1断面为基准面）由式看出3-3断面为真空。其真空度为从而可得真空值：Pv=95.15用虹吸管自钻井输水至集水井如图所示。虹吸管长

，直径，钻井与集水井间的。试求虹吸管的流量。恒定水位高差已知选用钢管管道进口、弯头及出口的局部，，阻力系数分别为解：5.15用虹吸管自钻井输水至集水井如图所示。虹吸管长，10以2-2断面为基准面，写出1-1、2-2间液体的伯努力方程：以2-2断面为基准面，写出1-1、2-2间液体的伯努力方程：11，各处局部阻力系数沿程阻力系数λ=0.023。求：水泵的扬程及有效功率5．18水泵抽水系统如图所示，流量，管径均为d=200mm,解：以水池水面为基准面0-0，列断面0-0至水箱断面2-2列能量方程，，各处局部阻力系数沿程阻力系数λ=0.023。求：水泵的扬程12

因为管中流速因为管中流速13扬程有效功率扬程有效功率14解：以1-1断面为基准面写出1-1与2-2之间液体的伯诺里方程：。吸水管长。压水管长。水泵提水高度6m。试确定水泵的允许安装高度5.19从水池取水，离心泵管路系统布置如题5.19图。水泵流量，水泵最大真空度不超过并计算水泵的扬程H。解：以1-1断面为基准面写出1-1与2-2之间液体的伯诺里方15版水力学习题评讲第五章课件165.20用离心泵将湖水抽到水池，流量Q=0.2m3/s，湖面标高▽1=85.0m，水池水面标高▽3=105.0m，吸水管长l1=10m，水泵的允许真空值为4.5m，吸水管底阀局部水头损失系数ζe=2.5，90°弯头局部阻力系数ζw=0.3，水泵入口前的渐变收缩段局部阻水系数ζ=0.1，吸水管沿程阻力系数λ=0.022，压力管道采用铸铁管，其直径d2=400mm，长度l2=1000m，n=0.013，试确定：(1)吸水管的直径d1；(2)水泵的安装高程▽2；(3)带动水泵的动力机械功率。5.20用离心泵将湖水抽到水池，流量Q=0.2m3/s，湖17解：(1)吸水管的直径采用经济流速选标准管径(2)水泵的安装高程安装高程是以水泵的允许真空值来控制的，令水泵轴中心线距湖面高差为hs，则▽2=▽1+hs，其中hs可按下式计算：解：(1)吸水管的直径采用经济流速选标准管径(2)水泵的安装18(3)带动水泵的动力机械功率：式中：z为提水高度为吸水管及压水管道中水头损失之和，吸水管按短管计算，压水管按长管计算。（1）求水泵轴中心高程(3)带动水泵的动力机械功率：式中：z为提水高度19所以总的水头损失为取则动力机械功率为（2）求压水管的流量模数：所以总的水头损失为取则动力机械功率为（2）求压水管20若将压水管按短管计算则为（＞9.175m）若将压水管按短管计算则为（＞9.175m）215.21水池A和B的水位保持不变，用一直径变化的管道系统相连接，图所示。管道直径d1=150mm，d2=225mm，管长l1=6m，l2=15m，两水池水面高差为6m，两管道沿程阻力系数λ＝0.04，试求通过管道的流量？并绘制总水头线及测压管水头线。解：求Q，设管径为d1的管道断面平均流速为v1，管径为d2的管道断面平均流速为v25.21水池A和B的水位保持不变，用一直径变化的管道系统解22选渐变流过水断面1-1、2-2，并取2-2断面为基准面0-0，写1-2的伯诺里方程：选渐变流过水断面1-1、2-2，并取2-2断面为基准面0-023(二)绘制总水头线及测压管水头线：流速水头，局部水头损失，沿程水头损失，(二)绘制总水头线及测压管水头线：流速水头，局部水头损失，沿245.23一水泵向图示水平串联管路的B、C、D三处供水。D点要求自由水头hz=10m，已知：流量；管径d1=200mm，d2=150mm，d3=100mm，管长l1=500m，l2=400m，l3=300m，试求：水泵出口A点的压强水头解:采用舍维列夫公式5.23一水泵向图示水平串联管路的B、C、D三处供水。解25版水力学习题评讲第五章课件26故比阻抗需要修正，查表得：故比阻抗需要修正，查表得：275.24所示串联供水管路，各段管道尺寸见表，管道为正常铸铁管，n=0.0125。试求水塔高度H。管道123d/mm300200100l/m15010050Q/(m3·s-1)0.160.080.03V(m/s)2.2642.553.82S1.0259.029365.3Sl153.75902.918265hf(m)3.9365.77916.439水塔高度为5.24所示串联供水管路，各段管道尺寸见表，管道为正常28二）按水力坡度法计算由n=0.0125查表5-4得二）按水力坡度法计算29管道1234d/mm150100200150l/m300400500500Q/（m3·s-1）0.0150.010解：查表5.3得到管径相应比阻，依题意有：5.25水塔供水管路上有并联管路1及2，如图所示。铸铁管输水，在C点的自由水头，在B点有的流量分出，其余已知数据见下表，试决定并联管路的流量分配并求所需水塔高度。管道1234d/mm150100200150l/m3004030依长管计算，（一）1、2两管的流量分配，1）计算2）求依长管计算，（一）1、2两管的流量分配，1）计算2）求313）检验（1）流量需要修正。查表5.4，利用线性插值可以求得（2）流速3）检验（1）流量需要修正。查表5.4，利用线性插值可以求得32则：以修正后的比阻重新计算：则：以修正后的比阻重新计算：331）检验“3”管及“4”管流速：需要修正比阻（二）求水塔高H因为1）检验“3”管及“4”管流速：需要修正比阻（二）求水塔高H34查表5.4，利用线性插值，查表5.4，利用线性插值，355.26在长为2l，直径为d的管路上，并联一根直径相同，长为l的支管(如图中虚线所示)。若水头H不变，求加并联管前后的流量比值(不计局部水头损失)。解：1.加并联管前，按简单管的计算公式式中Q0为并管前流量，所以2.加并联管后，有所以各管阻抗相同有5.26在长为2l，直径为d的管路上，并联一根直径相36由于两管并联，可看成一简单管道，其等效阻抗为由于与串联，有式中为并管后流量，并管前后流量与之比为即并管后流量增大26.5%。由于两管并联，可看成一简单管道，其等效阻抗为由于与37补例：如图所示一管路系统，流体流向D点，D点要求自由水头hZ=5m，各管段均在同一水平面，尺寸为：，各管段比阻分别为：，流过1管段的流量。试确定2、3、4、5各管段的流量，并求出泵出口处E点的压强水头补例：如图所示一管路系统，流体流向D点，D点要求自由水头，各38，解：AC并联段：Q2=Q3；Q1=Q2+Q4解得：，解：AC并联段：Q2=Q3；Q1=Q2+Q4解得：39，

5.l水从A箱通过直径为10cm的薄壁孔口流入B水箱，流量系数为0.62，设上游水箱中水面高程H1=3m保持不变。试分别求：（1）A水箱敞开，B水箱中无水时；（2）A水箱敞开，B水箱中的水深H2=2m时；（3）A水箱水面压强为2kpa时，通过孔口的流量。解：（1）此情况为薄壁孔口的自由出流，若v1为孔口前的渐变流断面平均流速，取v1=0，则，5.l水从A箱通过直径为10cm的薄壁孔口流入B水箱，40，则：作用水头，（2）此种属于薄壁孔口的恒定淹没出流，下游的渐变流过水断面1-1、2-2的断面平均流速，依题意取，分别为上游,（3）以孔口型心所在水平面为基准面，选择渐变流过水断面1-1、2-2，写1-2的伯诺里方程，，则：作用水头，（2）此种属于薄壁孔口的恒定淹没出流，下游的415.3有一直径的圆形锐缘薄壁孔口，其中心在上游水面下的深度，孔口前的来流流速，孔口出流为全部完善收缩的自由出流，求孔口出流量Q。，作用水头解：对薄壁小孔口的全部完善收缩的自由出流有：流量系数5.3有一直径的圆形锐缘薄壁孔口，其中心在上425.6两敞口水箱用一直径为d1=40mm的薄壁孔口连通，如图所示。右侧水箱的底部接一直径为d2=30mm的圆柱形管嘴，长l=0.1m，孔口的上游水深H1=3m，水流保持恒定，求管嘴流量Q2和下游水深H2。，解：孔口出流和管嘴出流的流量系数分别为：孔口出流和管嘴出流的流量公式：其中5.6两敞口水箱用一直径为d1=40mm的薄壁孔口连通，43连续性方程则有代入数据解得：连续性方程则有代入数据解得：445.13圆形有压涵管如图所示，管长。上、下游水位差H=3m，各项阻力系数：沿程，进口，弯头，出口。试求当涵管通过流量为时，有压涵管的管径。解：以2-2断面为基准面，写出1-1，2-2之间的液体的伯诺里方程，5.13圆形有压涵管如图所示，管长。上、下455.12虹吸管将河道中的水引入水池，如图所示。钢管总长为30m，直径d=400mm设每一弯头的局部阻力系数为,又.求管中流量和最大真空值。解：本题属淹没出流。以下游液面2-2为基准，作用水头流速系数可直接代公式5.12虹吸管将河道中的水引入水池，如图所示。钢管总长为46

故流量故流量47由式看出3-3断面为真空。其真空度为从而可得真空值：Pv=P3=47.67kPa.又任取断面3-3，写1→3能量方程（以1-1断面为基准面）由式看出3-3断面为真空。其真空度为从而可得真空值：Pv=485.15用虹吸管自钻井输水至集水井如图所示。虹吸管长

，直径，钻井与集水井间的。试求虹吸管的流量。恒定水位高差已知选用钢管管道进口、弯头及出口的局部，，阻力系数分别为解：5.15用虹吸管自钻井输水至集水井如图所示。虹吸管长，49以2-2断面为基准面，写出1-1、2-2间液体的伯努力方程：以2-2断面为基准面，写出1-1、2-2间液体的伯努力方程：50，各处局部阻力系数沿程阻力系数λ=0.023。求：水泵的扬程及有效功率5．18水泵抽水系统如图所示，流量，管径均为d=200mm,解：以水池水面为基准面0-0，列断面0-0至水箱断面2-2列能量方程，，各处局部阻力系数沿程阻力系数λ=0.023。求：水泵的扬程51

因为管中流速因为管中流速52扬程有效功率扬程有效功率53解：以1-1断面为基准面写出1-1与2-2之间液体的伯诺里方程：。吸水管长。压水管长。水泵提水高度6m。试确定水泵的允许安装高度5.19从水池取水，离心泵管路系统布置如题5.19图。水泵流量，水泵最大真空度不超过并计算水泵的扬程H。解：以1-1断面为基准面写出1-1与2-2之间液体的伯诺里方54版水力学习题评讲第五章课件555.20用离心泵将湖水抽到水池，流量Q=0.2m3/s，湖面标高▽1=85.0m，水池水面标高▽3=105.0m，吸水管长l1=10m，水泵的允许真空值为4.5m，吸水管底阀局部水头损失系数ζe=2.5，90°弯头局部阻力系数ζw=0.3，水泵入口前的渐变收缩段局部阻水系数ζ=0.1，吸水管沿程阻力系数λ=0.022，压力管道采用铸铁管，其直径d2=400mm，长度l2=1000m，n=0.013，试确定：(1)吸水管的直径d1；(2)水泵的安装高程▽2；(3)带动水泵的动力机械功率。5.20用离心泵将湖水抽到水池，流量Q=0.2m3/s，湖56解：(1)吸水管的直径采用经济流速选标准管径(2)水泵的安装高程安装高程是以水泵的允许真空值来控制的，令水泵轴中心线距湖面高差为hs，则▽2=▽1+hs，其中hs可按下式计算：解：(1)吸水管的直径采用经济流速选标准管径(2)水泵的安装57(3)带动水泵的动力机械功率：式中：z为提水高度为吸水管及压水管道中水头损失之和，吸水管按短管计算，压水管按长管计算。（1）求水泵轴中心高程(3)带动水泵的动力机械功率：式中：z为提水高度58所以总的水头损失为取则动力机械功率为（2）求压水管的流量模数：所以总的水头损失为取则动力机械功率为（2）求压水管59若将压水管按短管计算则为（＞9.175m）若将压水管按短管计算则为（＞9.175m）605.21水池A和B的水位保持不变，用一直径变化的管道系统相连接，图所示。管道直径d1=150mm，d2=225mm，管长l1=6m，l2=15m，两水池水面高差为6m，两管道沿程阻力系数λ＝0.04，试求通过管道的流量？并绘制总水头线及测压管水头线。解：求Q，设管径为d1的管道断面平均流速为v1，管径为d2的管道断面平均流速为v25.21水池A和B的水位保持不变，用一直径变化的管道系统解61选渐变流过水断面1-1、2-2，并取2-2断面为基准面0-0，写1-2的伯诺里方程：选渐变流过水断面1-1、2-2，并取2-2断面为基准面0-062(二)绘制总水头线及测压管水头线：流速水头，局部水头损失，沿程水头损失，(二)绘制总水头线及测压管水头线：流速水头，局部水头损失，沿635.23一水泵向图示水平串联管路的B、C、D三处供水。D点要求自由水头hz=10m，已知：流量；管径d1=200mm，d2=150mm，d3=100mm，管长l1=500m，l2=400m，l3=300m，试求：水泵出口A点的压强水头解:采用舍维列夫公式5.23一水泵向图示水平串联管路的B、C、D三处供水。解64版水力学习题评讲第五章课件65故比阻抗需要修正，查表得：故比阻抗需要修正，查表得：665.24所示串联供水管路，各段管道尺寸见表，管道为正常铸铁管，n=0.0125。试求水塔高度H。管道123d/mm300200100l/m15010050Q/(m3·s-1)0.160.080.03V(m/s)2.2642.553.82S1.0259.029365.3Sl153.75902.918265hf(m)3.9365.77916.439水塔高度为5.24所示串联供水管路，各段管道尺寸见表，管道为正常67二）按水力坡度法计算由n=0.0125查表5-4得二）按水力坡度法计算68管道1234d/mm150100200150l/m300400500500Q/（m3·s-1）0.0150.010解：查表5.3得到管径相应比阻