版水力學習題評講第五章課件

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5.l水從A箱通過直徑為10cm的薄壁孔口流入B水箱，流量系數(shù)為0.62，設上游水箱中水面高程H1=3m保持不變。試分別求：（1）A水箱敞開，B水箱中無水時；（2）A水箱敞開，B水箱中的水深H2=2m時；（3）A水箱水面壓強為2kpa時，通過孔口的流量。解：（1）此情況為薄壁孔口的自由出流，若v1為孔口前的漸變流斷面平均流速，取v1=0，則，5.l水從A箱通過直徑為10cm的薄壁孔口流入B水箱，1，則：作用水頭，（2）此種屬于薄壁孔口的恒定淹沒出流，下游的漸變流過水斷面1-1、2-2的斷面平均流速，依題意取，分別為上游,（3）以孔口型心所在水平面為基準面，選擇漸變流過水斷面1-1、2-2，寫1-2的伯諾里方程，，則：作用水頭，（2）此種屬于薄壁孔口的恒定淹沒出流，下游的25.3有一直徑的圓形銳緣薄壁孔口，其中心在上游水面下的深度，孔口前的來流流速，孔口出流為全部完善收縮的自由出流，求孔口出流量Q。，作用水頭解：對薄壁小孔口的全部完善收縮的自由出流有：流量系數(shù)5.3有一直徑的圓形銳緣薄壁孔口，其中心在上35.6兩敞口水箱用一直徑為d1=40mm的薄壁孔口連通，如圖所示。右側水箱的底部接一直徑為d2=30mm的圓柱形管嘴，長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數(shù)分別為：孔口出流和管嘴出流的流量公式：其中5.6兩敞口水箱用一直徑為d1=40mm的薄壁孔口連通，4連續(xù)性方程則有代入數(shù)據(jù)解得：連續(xù)性方程則有代入數(shù)據(jù)解得：55.13圓形有壓涵管如圖所示，管長。上、下游水位差H=3m，各項阻力系數(shù)：沿程，進口，彎頭，出口。試求當涵管通過流量為時，有壓涵管的管徑。解：以2-2斷面為基準面，寫出1-1，2-2之間的液體的伯諾里方程，5.13圓形有壓涵管如圖所示，管長。上、下65.12虹吸管將河道中的水引入水池，如圖所示。鋼管總長為30m，直徑d=400mm設每一彎頭的局部阻力系數(shù)為,又.求管中流量和最大真空值。解：本題屬淹沒出流。以下游液面2-2為基準，作用水頭流速系數(shù)可直接代公式5.12虹吸管將河道中的水引入水池，如圖所示。鋼管總長為7

故流量故流量8由式看出3-3斷面為真空。其真空度為從而可得真空值：Pv=P3=47.67kPa.又任取斷面3-3，寫1→3能量方程（以1-1斷面為基準面）由式看出3-3斷面為真空。其真空度為從而可得真空值：Pv=95.15用虹吸管自鉆井輸水至集水井如圖所示。虹吸管長

，直徑，鉆井與集水井間的。試求虹吸管的流量。恒定水位高差已知選用鋼管管道進口、彎頭及出口的局部，，阻力系數(shù)分別為解：5.15用虹吸管自鉆井輸水至集水井如圖所示。虹吸管長，10以2-2斷面為基準面，寫出1-1、2-2間液體的伯努力方程：以2-2斷面為基準面，寫出1-1、2-2間液體的伯努力方程：11，各處局部阻力系數(shù)沿程阻力系數(shù)λ=0.023。求：水泵的揚程及有效功率5．18水泵抽水系統(tǒng)如圖所示，流量，管徑均為d=200mm,解：以水池水面為基準面0-0，列斷面0-0至水箱斷面2-2列能量方程，，各處局部阻力系數(shù)沿程阻力系數(shù)λ=0.023。求：水泵的揚程12

因為管中流速因為管中流速13揚程有效功率揚程有效功率14解：以1-1斷面為基準面寫出1-1與2-2之間液體的伯諾里方程：。吸水管長。壓水管長。水泵提水高度6m。試確定水泵的允許安裝高度5.19從水池取水，離心泵管路系統(tǒng)布置如題5.19圖。水泵流量，水泵最大真空度不超過并計算水泵的揚程H。解：以1-1斷面為基準面寫出1-1與2-2之間液體的伯諾里方15版水力學習題評講第五章課件165.20用離心泵將湖水抽到水池，流量Q=0.2m3/s，湖面標高▽1=85.0m，水池水面標高▽3=105.0m，吸水管長l1=10m，水泵的允許真空值為4.5m，吸水管底閥局部水頭損失系數(shù)ζe=2.5，90°彎頭局部阻力系數(shù)ζw=0.3，水泵入口前的漸變收縮段局部阻水系數(shù)ζ=0.1，吸水管沿程阻力系數(shù)λ=0.022，壓力管道采用鑄鐵管，其直徑d2=400mm，長度l2=1000m，n=0.013，試確定：(1)吸水管的直徑d1；(2)水泵的安裝高程▽2；(3)帶動水泵的動力機械功率。5.20用離心泵將湖水抽到水池，流量Q=0.2m3/s，湖17解：(1)吸水管的直徑采用經(jīng)濟流速選標準管徑(2)水泵的安裝高程安裝高程是以水泵的允許真空值來控制的，令水泵軸中心線距湖面高差為hs，則▽2=▽1+hs，其中hs可按下式計算：解：(1)吸水管的直徑采用經(jīng)濟流速選標準管徑(2)水泵的安裝18(3)帶動水泵的動力機械功率：式中：z為提水高度為吸水管及壓水管道中水頭損失之和，吸水管按短管計算，壓水管按長管計算。（1）求水泵軸中心高程(3)帶動水泵的動力機械功率：式中：z為提水高度19所以總的水頭損失為取則動力機械功率為（2）求壓水管的流量模數(shù)：所以總的水頭損失為取則動力機械功率為（2）求壓水管20若將壓水管按短管計算則為（＞9.175m）若將壓水管按短管計算則為（＞9.175m）215.21水池A和B的水位保持不變，用一直徑變化的管道系統(tǒng)相連接，圖所示。管道直徑d1=150mm，d2=225mm，管長l1=6m，l2=15m，兩水池水面高差為6m，兩管道沿程阻力系數(shù)λ＝0.04，試求通過管道的流量？并繪制總水頭線及測壓管水頭線。解：求Q，設管徑為d1的管道斷面平均流速為v1，管徑為d2的管道斷面平均流速為v25.21水池A和B的水位保持不變，用一直徑變化的管道系統(tǒng)解22選漸變流過水斷面1-1、2-2，并取2-2斷面為基準面0-0，寫1-2的伯諾里方程：選漸變流過水斷面1-1、2-2，并取2-2斷面為基準面0-023(二)繪制總水頭線及測壓管水頭線：流速水頭，局部水頭損失，沿程水頭損失，(二)繪制總水頭線及測壓管水頭線：流速水頭，局部水頭損失，沿245.23一水泵向圖示水平串聯(lián)管路的B、C、D三處供水。D點要求自由水頭hz=10m，已知：流量；管徑d1=200mm，d2=150mm，d3=100mm，管長l1=500m，l2=400m，l3=300m，試求：水泵出口A點的壓強水頭解:采用舍維列夫公式5.23一水泵向圖示水平串聯(lián)管路的B、C、D三處供水。解25版水力學習題評講第五章課件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所示串聯(lián)供水管路，各段管道尺寸見表，管道為正常鑄鐵管，n=0.0125。試求水塔高度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水塔高度為5.24所示串聯(lián)供水管路，各段管道尺寸見表，管道為正常28二）按水力坡度法計算由n=0.0125查表5-4得二）按水力坡度法計算29管道1234d/mm150100200150l/m300400500500Q/（m3·s-1）0.0150.010解：查表5.3得到管徑相應比阻，依題意有：5.25水塔供水管路上有并聯(lián)管路1及2，如圖所示。鑄鐵管輸水，在C點的自由水頭，在B點有的流量分出，其余已知數(shù)據(jù)見下表，試決定并聯(lián)管路的流量分配并求所需水塔高度。管道1234d/mm150100200150l/m3004030依長管計算，（一）1、2兩管的流量分配，1）計算2）求依長管計算，（一）1、2兩管的流量分配，1）計算2）求313）檢驗（1）流量需要修正。查表5.4，利用線性插值可以求得（2）流速3）檢驗（1）流量需要修正。查表5.4，利用線性插值可以求得32則：以修正后的比阻重新計算：則：以修正后的比阻重新計算：331）檢驗“3”管及“4”管流速：需要修正比阻（二）求水塔高H因為1）檢驗“3”管及“4”管流速：需要修正比阻（二）求水塔高H34查表5.4，利用線性插值，查表5.4，利用線性插值，355.26在長為2l，直徑為d的管路上，并聯(lián)一根直徑相同，長為l的支管(如圖中虛線所示)。若水頭H不變，求加并聯(lián)管前后的流量比值(不計局部水頭損失)。解：1.加并聯(lián)管前，按簡單管的計算公式式中Q0為并管前流量，所以2.加并聯(lián)管后，有所以各管阻抗相同有5.26在長為2l，直徑為d的管路上，并聯(lián)一根直徑相36由于兩管并聯(lián)，可看成一簡單管道，其等效阻抗為由于與串聯(lián)，有式中為并管后流量，并管前后流量與之比為即并管后流量增大26.5%。由于兩管并聯(lián)，可看成一簡單管道，其等效阻抗為由于與37補例：如圖所示一管路系統(tǒng)，流體流向D點，D點要求自由水頭hZ=5m，各管段均在同一水平面，尺寸為：，各管段比阻分別為：，流過1管段的流量。試確定2、3、4、5各管段的流量，并求出泵出口處E點的壓強水頭補例：如圖所示一管路系統(tǒng)，流體流向D點，D點要求自由水頭，各38，解：AC并聯(lián)段：Q2=Q3；Q1=Q2+Q4解得：，解：AC并聯(lián)段：Q2=Q3；Q1=Q2+Q4解得：39，

5.l水從A箱通過直徑為10cm的薄壁孔口流入B水箱，流量系數(shù)為0.62，設上游水箱中水面高程H1=3m保持不變。試分別求：（1）A水箱敞開，B水箱中無水時；（2）A水箱敞開，B水箱中的水深H2=2m時；（3）A水箱水面壓強為2kpa時，通過孔口的流量。解：（1）此情況為薄壁孔口的自由出流，若v1為孔口前的漸變流斷面平均流速，取v1=0，則，5.l水從A箱通過直徑為10cm的薄壁孔口流入B水箱，40，則：作用水頭，（2）此種屬于薄壁孔口的恒定淹沒出流，下游的漸變流過水斷面1-1、2-2的斷面平均流速，依題意取，分別為上游,（3）以孔口型心所在水平面為基準面，選擇漸變流過水斷面1-1、2-2，寫1-2的伯諾里方程，，則：作用水頭，（2）此種屬于薄壁孔口的恒定淹沒出流，下游的415.3有一直徑的圓形銳緣薄壁孔口，其中心在上游水面下的深度，孔口前的來流流速，孔口出流為全部完善收縮的自由出流，求孔口出流量Q。，作用水頭解：對薄壁小孔口的全部完善收縮的自由出流有：流量系數(shù)5.3有一直徑的圓形銳緣薄壁孔口，其中心在上425.6兩敞口水箱用一直徑為d1=40mm的薄壁孔口連通，如圖所示。右側水箱的底部接一直徑為d2=30mm的圓柱形管嘴，長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數(shù)分別為：孔口出流和管嘴出流的流量公式：其中5.6兩敞口水箱用一直徑為d1=40mm的薄壁孔口連通，43連續(xù)性方程則有代入數(shù)據(jù)解得：連續(xù)性方程則有代入數(shù)據(jù)解得：445.13圓形有壓涵管如圖所示，管長。上、下游水位差H=3m，各項阻力系數(shù)：沿程，進口，彎頭，出口。試求當涵管通過流量為時，有壓涵管的管徑。解：以2-2斷面為基準面，寫出1-1，2-2之間的液體的伯諾里方程，5.13圓形有壓涵管如圖所示，管長。上、下455.12虹吸管將河道中的水引入水池，如圖所示。鋼管總長為30m，直徑d=400mm設每一彎頭的局部阻力系數(shù)為,又.求管中流量和最大真空值。解：本題屬淹沒出流。以下游液面2-2為基準，作用水頭流速系數(shù)可直接代公式5.12虹吸管將河道中的水引入水池，如圖所示。鋼管總長為46

故流量故流量47由式看出3-3斷面為真空。其真空度為從而可得真空值：Pv=P3=47.67kPa.又任取斷面3-3，寫1→3能量方程（以1-1斷面為基準面）由式看出3-3斷面為真空。其真空度為從而可得真空值：Pv=485.15用虹吸管自鉆井輸水至集水井如圖所示。虹吸管長

，直徑，鉆井與集水井間的。試求虹吸管的流量。恒定水位高差已知選用鋼管管道進口、彎頭及出口的局部，，阻力系數(shù)分別為解：5.15用虹吸管自鉆井輸水至集水井如圖所示。虹吸管長，49以2-2斷面為基準面，寫出1-1、2-2間液體的伯努力方程：以2-2斷面為基準面，寫出1-1、2-2間液體的伯努力方程：50，各處局部阻力系數(shù)沿程阻力系數(shù)λ=0.023。求：水泵的揚程及有效功率5．18水泵抽水系統(tǒng)如圖所示，流量，管徑均為d=200mm,解：以水池水面為基準面0-0，列斷面0-0至水箱斷面2-2列能量方程，，各處局部阻力系數(shù)沿程阻力系數(shù)λ=0.023。求：水泵的揚程51

因為管中流速因為管中流速52揚程有效功率揚程有效功率53解：以1-1斷面為基準面寫出1-1與2-2之間液體的伯諾里方程：。吸水管長。壓水管長。水泵提水高度6m。試確定水泵的允許安裝高度5.19從水池取水，離心泵管路系統(tǒng)布置如題5.19圖。水泵流量，水泵最大真空度不超過并計算水泵的揚程H。解：以1-1斷面為基準面寫出1-1與2-2之間液體的伯諾里方54版水力學習題評講第五章課件555.20用離心泵將湖水抽到水池，流量Q=0.2m3/s，湖面標高▽1=85.0m，水池水面標高▽3=105.0m，吸水管長l1=10m，水泵的允許真空值為4.5m，吸水管底閥局部水頭損失系數(shù)ζe=2.5，90°彎頭局部阻力系數(shù)ζw=0.3，水泵入口前的漸變收縮段局部阻水系數(shù)ζ=0.1，吸水管沿程阻力系數(shù)λ=0.022，壓力管道采用鑄鐵管，其直徑d2=400mm，長度l2=1000m，n=0.013，試確定：(1)吸水管的直徑d1；(2)水泵的安裝高程▽2；(3)帶動水泵的動力機械功率。5.20用離心泵將湖水抽到水池，流量Q=0.2m3/s，湖56解：(1)吸水管的直徑采用經(jīng)濟流速選標準管徑(2)水泵的安裝高程安裝高程是以水泵的允許真空值來控制的，令水泵軸中心線距湖面高差為hs，則▽2=▽1+hs，其中hs可按下式計算：解：(1)吸水管的直徑采用經(jīng)濟流速選標準管徑(2)水泵的安裝57(3)帶動水泵的動力機械功率：式中：z為提水高度為吸水管及壓水管道中水頭損失之和，吸水管按短管計算，壓水管按長管計算。（1）求水泵軸中心高程(3)帶動水泵的動力機械功率：式中：z為提水高度58所以總的水頭損失為取則動力機械功率為（2）求壓水管的流量模數(shù)：所以總的水頭損失為取則動力機械功率為（2）求壓水管59若將壓水管按短管計算則為（＞9.175m）若將壓水管按短管計算則為（＞9.175m）605.21水池A和B的水位保持不變，用一直徑變化的管道系統(tǒng)相連接，圖所示。管道直徑d1=150mm，d2=225mm，管長l1=6m，l2=15m，兩水池水面高差為6m，兩管道沿程阻力系數(shù)λ＝0.04，試求通過管道的流量？并繪制總水頭線及測壓管水頭線。解：求Q，設管徑為d1的管道斷面平均流速為v1，管徑為d2的管道斷面平均流速為v25.21水池A和B的水位保持不變，用一直徑變化的管道系統(tǒng)解61選漸變流過水斷面1-1、2-2，并取2-2斷面為基準面0-0，寫1-2的伯諾里方程：選漸變流過水斷面1-1、2-2，并取2-2斷面為基準面0-062(二)繪制總水頭線及測壓管水頭線：流速水頭，局部水頭損失，沿程水頭損失，(二)繪制總水頭線及測壓管水頭線：流速水頭，局部水頭損失，沿635.23一水泵向圖示水平串聯(lián)管路的B、C、D三處供水。D點要求自由水頭hz=10m，已知：流量；管徑d1=200mm，d2=150mm，d3=100mm，管長l1=500m，l2=400m，l3=300m，試求：水泵出口A點的壓強水頭解:采用舍維列夫公式5.23一水泵向圖示水平串聯(lián)管路的B、C、D三處供水。解64版水力學習題評講第五章課件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所示串聯(lián)供水管路，各段管道尺寸見表，管道為正常鑄鐵管，n=0.0125。試求水塔高度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水塔高度為5.24所示串聯(lián)供水管路，各段管道尺寸見表，管道為正常67二）按水力坡度法計算由n=0.0125查表5-4得二）按水力坡度法計算68管道1234d/mm150100200150l/m300400500500Q/（m3·s-1）0.0150.010解：查表5.3得到管徑相應比阻