水力学(闻德荪)习题答案第七章

选择题〔单项选择题〕比拟在正常工作条件下，作用水头，直径相等时，小孔口的流量和圆柱形外管嘴的流量：〔b〕〔a〕>；〔b〕<；〔c〕=；〔d〕不定。圆柱形外管嘴的正常工作条件是：〔b〕〔a〕=〔3~4〕，>9m；〔b〕=〔3~4〕，<9m；〔c〕>〔3~4〕，>9m；〔d〕<〔3~4〕，<9m。图示两根完全相同的长管道，只是安装高度不同，两管的流量关系是：〔c〕〔a〕<；〔b〕>；〔c〕=；〔d〕不定。并联管道1、2，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度=3，通过的流量为：〔c〕〔a〕=；〔b〕；〔c〕；〔d〕=3。并联管道1、2、3、A、B之间的水头损失是：〔d〕〔a〕=++；〔b〕=+；〔c〕=+；〔d〕===。长管并联管道各并联管段的：〔c〕〔a〕水头损失相等；〔b〕水里坡度相等；〔c〕总能量损失相等；〔d〕通过的流量相等。并联管道阀门为全开时各段流量为、、，现关小阀门，其他条件不变，流量的变化为：〔c〕〔a〕、、都减小；〔b〕减小，不变，减小；〔c〕减小，增加，减小；〔d〕不变，增加，减小。有一薄壁圆形孔口，直径为10mm，水头为2m。现测得射流收缩断面的直径为8mm，试求孔口的收缩系数，流量系数，流速系数及孔口局部损失系数。解：∵∴∵∴答：孔口的收缩系数，流量系数，流速系数，孔口局部损失系数。薄壁孔口出流，直径=2cm，水箱水位恒定=2m，试求：〔1〕孔口流量；〔2〕此孔口外接圆柱形管嘴的流量；〔3〕管嘴收缩断面的真空高度。解：〔l/s〕〔l/s〕以收缩断面c-c到出口断面n-n列伯努利方程：〔m〕答：〔1〕孔口流量L/s；〔2〕此孔口外接圆柱形管嘴的流量L/s；〔3〕管嘴收缩断面的真空高度为m。水箱用隔板分为、两室，隔板上开一孔口，其直径=4cm，在室底部装有圆柱形外管嘴，其直径=3cm。=3m，=0.5m，试求：〔1〕，；〔2〕流出水箱的流量。解：要保持不变，那么补充水量应与流出水量保持相等，即孔口出流量、管嘴出口流量均为。∴可解得：〔m〕〔m〕〔l/s〕答：〔1〕m，m；〔2〕流出水箱的流量L/s。7.11有一平底空船，其船底面积为8，船舷高为0.5m，船自重为9.8kN，现船底破一直径10cm的圆孔，水自圆孔漏入船中，试问经过多少时间后船将漂浮。解：设船底到水面的水深为，船中水深为，下沉过程是平稳的，那么有：从孔口流入的流量为，为常数。∴当船漂浮时：∴〔s〕答：经过s后船将漂浮。7.12游泳池长25m，宽10m，水深1.5m，池底设有直径10cm的放水孔直通排水地沟，试求放净池水所需的时间。解：设池内水深为时，为水流量为∴∴〔h〕设水池中的水量为，那么水量减少量为∴答：放净池水所需的时间为h。，直径为，油槽底部设有卸油孔，孔口面积为，流量系数为，试求该车充满油后所需卸空时间。解：设当油箱中漏深为时，瞬时泄油量为。∴其中，；∴当时∴，当当时∴其中积分可得：答：该车充满油后所需卸空时间为。池中的水输入池，长度=3m，=5m，直径=75mm，两池水面高差=2m，最大超高=1.8m，沿程摩阻系数=0.02，局部损失系数：进口=0.5，转弯=0.2，出口=1，试求流量及管道最大超高断面的真空度。解：以下游水面为基准面，从上池水面到下池水面列伯努利方程：∴〔m/s〕〔L/s〕从C过流断面到下池水面列伯努利方程：取∵∴m答：流量L/s，管道最大超高断面的真空度为m。7.15风开工具的送风系统由空气压缩机、贮气筒、管道等组成，管道总长=100mm，直径=75mm，沿程摩阻系数=0.045，各项局部水头损失系数之和=4.4，压缩空气密度，，试求贮气筒的工作压强。解：从贮气筒到风开工具入口列伯努利方程，忽略高差，那么有：∴〔kPa〕答：贮气筒的工作压强为kPa。，沿直径=25mm，长=10m的管道流入容器，容器水面的相对压强=2at，水面高=1m，=5m，沿程摩阻系数=0.025，局部损失系数：阀门=4.0，弯头=0.3，试求流量。解：以地面为基准面，从池面到池面列伯努利方程：取；；；，那么有〔m/s〕〔l/s〕答：流量l/s。=150mm，长=80m的管道供水，该管道中有两个闸阀和4个90°弯头〔=0.03，闸阀全开=0.12，弯头=0.48〕。水车的有效容积为25，水塔具有水头=18m，试求水车充满水所需的最短时间。解：以管出水口为基准面，列伯努利方程：∴〔m/s〕〔l/s〕∵∴〔s〕〔min〕答：水车充满水所需的最短时间为min。7.18自密闭容器经两段串联管道输水，压力表读值=1at，水头=2m，管长=10m，=20m，直径=100mm，=200mm，沿程摩阻系数==0.03，试求流量并绘总水头线和测压管水头线。解：以管中心线为基准面，沉着器水面到出口断面列伯努利方程：∵，，可求得：〔m/s〕〔m/s〕〔L/s〕〔m〕〔m〕答：流量L/s，总水头线和测压管水头线见上图。7.19水从密闭水箱沿垂直管道送入高位水池中，管道直径=25mm，管长=3m，水深=0.5m，流量=1.5L/s，沿程摩阻系数=0.033，局部损失系数：阀门=9.3，入口=1，试求密闭容器上压力表读值，并绘总水头线和测压管水头线。解：以下池水面为基准面，列伯努利方程：∴〔kPa〕〔m/s〕xH(m)Hp(m)-hll+h阀答：密闭容器上压力表读值kPa，总水头线和测压管水头线见上图。7.20工厂供水系统，由水塔向、、三处供水，管道均为铸铁管，流量=10，=5，=10，各段管长=350m，=450m，=100m，各段直径=200mm，=150mm，=100mm，整个场地水平，试求所需水头。解：以水平面为基准面，从水塔水面到断面出口列伯努利方程：其中：，取，查表7-3可得：；；〔l/s〕；〔l/s〕；〔l/s〕代入可得：〔m〕答：所需水头为m。，直径为的管道上，并联一根直径相同，长为的支管〔图中虚线〕，假设水头不变，不计局部损失，试求并联支管前后的流量比。解：并联前，设管道的比阻为，那么有：，并联后，总流为，两支路的流量为答：并联支管前后的流量比为。7.22有一泵循环管道，各支管阀门全开时，支管流量分别为、，假设将阀门开度变小，其他条件不变，试论证主管流量怎样变化，支管流量、怎样变化。解：设主管阻抗为，支管阻抗为，。主管损失为，支管损失为。∴∴∴∴水泵扬程∵∴对离心泵，一般有，∴成立。即减小，而增加，减小，故增加。又∵，当增加时，不变，故增加∴减少答：主管流量减小，支管流量减少、增加。=180mm，壁厚=10mm，流速=2，工作压强为1×106Pa，当阀门突然关闭时，管壁中的应力比原来增加多少倍？解：其中〔m/s〕其中Pa；Pa；mm；mm∴〔m〕〔kPa〕管中压强增大的倍数为倍。答：管壁中的应力比原来增加倍。=100mm，壁厚=7mm，流速，试求阀门突然关闭时的水击压强，又如该管道改为铸铁管水击压强有何变化？解：对钢管：〔m/s〕对铸铁：〔m/s〕〔m〕〔m〕PaPa答：阀门突然关闭时的水击压强为Pa，该管道改为铸铁管水击压强为Pa。7.25水箱中的水由立管及水平支管流入大气，水箱水深=1m，各管段长=5m，直径=25mm，沿程摩阻系数=0.0237，除阀门阻力〔局部水头损失系数〕外，其他局部阻力不计，试求：〔1〕阀门关闭时，立管和水平支管的流量、；〔2〕阀门全开〔=0〕时，流量、；〔3〕使=，应为多少？解：〔1〕阀门关闭。〔m/s〕〔L/s〕〔2〕阀门全开。设结点处压强为，以水平管为基准面，那么有：；可得：其中再从水池面到出口列能量方程：∴可得：解得：故，不合题意。代入方程中可得：〔L/s〕，〔L/s〕，〔L/s〕〔3〕设置阀门开度，使时，阀门阻力系数为。那么有①及∵，∴②①/②可得：〔L/s〕〔l/s〕答：〔1〕阀门关闭时，立管和水平支管的流量、L/s；〔2〕阀门全开〔=0〕时，流量L/s、L/s；〔3〕使=，应为。7.26离心泵装置系统，该泵的性能曲线〔见图7-49〕，静扬程〔几何给水高度〕=19m，管道总阻抗=76000，试求：水泵的流量、扬程、效率、轴功率。解：装置扬程为在图上作曲线，列表