1、第五章习题简答5-1 有一薄壁圆形孔口，直径 d= 10mm，水头 H 为 2m。现测得射流收缩断面的直径dc 为 8mm，在 32.8s 时间内，经孔口流出的水量为 0.01m3，试求该孔口的收缩系数 ，流量系数 ，流速系数 及孔口局部损失系数 。解: 64.01822dAc smQv/3/42262.097.64011 97.08.622gHvg5-2 薄壁孔口出流，直径 d=2cm，水箱水位恒定 H=2m，试求：（1）孔口流量Q；（2）此孔口外接圆柱形管嘴的流量 Qn；（3）管嘴收缩断面的真空高度。题 5-2 图解：（1）孔口出流流量为 sLsmgHAQ /219./1029.8.20.
2、462. 3（2） Ln /6.8.（3）真空高度： gpCv 4812705-3 水箱用隔板分为 A、B 两室，隔板上开一孔口，其直径 d1=4cm，在 B 室底部装有圆柱形外管嘴，其直径 d2=3cm。已知 H=3m，h 3=0.5m 试求：（1）h 1，h 2；（2）流出水箱的流量 Q。 题 5-3 图解：隔板孔口的流量 112ghAQ圆柱形外管嘴的流量 132 2hHg由题意可得 Q1=Q2，则 12121130.804.6hhHdgA解得 mh07.1sLsmgAQmH /56.3/056.7.92.42.3573 3112 5-4 有一平底空船，其船底面积 为 8m2，船舷高 h
3、为 0.5m，船自重 G 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沉没。题 5-4 图解：在船沉没的过程中存在 21ghG得 mgh5.08921 smAQ /1062.7.921.46.0 3船沉没过程中水自圆孔漏入的流量是不变的。另外，当 h2=0 时，h 1=0.125，则 sQht 941062.7)5.(8)(315-5 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：设孔口在某时间 t 的作用水头为 h，dt 时间内经孔口流出的水的体积 dtgAQt2又dt 时
4、间内游泳池水面下降 dh，则体积减少为 dV=-dh由连续方程可得 dVQt hsgAHghdtthgAH 89.724068.91.0462. 522 20 即5-6 油槽车的油槽长度为 l，直径为 D，油槽底部设有卸油孔，孔口面积为 A，流量系数为 ，试求该车充满油后所需卸空时间。题 5-6 图解：在某时间 t 时，油槽中油面高度为 h,dt 时间内经孔口泄出的油的体积为 dtghAQt2又dt 时间内游泳池水面下降 dh，则体积减少为 dhDlDldhV 222 由连续方程可得 VQt即 dhltgA22gAlDgdhlt dhltH234205-8 虹吸管将 A 池中的水输入 B 池，
5、已知长度 l 1=3m，l 2=5m 直径 d=75mm，两池水面高差 H=2m， 最大超高 h=1.8m，沿程阻力系数 =0.02，局部损失系数：进口 a=0.5，转弯 b=0.2，出口 c= 1.0，试求流量及管道最大超高断面的真空管度。题 5-8 图解：这样简单短管道水力计算特点，应用公式有: sLsmgHdlAgHdlAvQ /13.4/0143.28.90.125.07.3024 2)(22 32121 sdAQv /.75.4322列断面 0-0、1-1 伯努力方程 lhgvpz201又 c1 mgvdlgvhgvzp balc 1.3892.).057.302(8.93.1(2
6、212得5-9 如图所示，用水泵自吸水井向高位水箱供水。已知吸水井水面高程为 155.0m，水泵轴线的高程为 159.6m，高位水箱水面高程为 179.5m，水泵的设计流量为 0.034m3/s，水泵吸、压水管均采用铸铁管，其长度分别为 8m 和 50m，吸水管进口带底阀滤网的局部阻力系数 1=5.2 ，管路中三个弯头的局部阻力系数均为 2=0.2，水泵出口断面逆止阀和闸阀的局部阻力系数分别为 3=6.5 和 4=0.1，水泵进口断面的允许真空度h v=6.0mH2O。试确定：（ 1）水泵吸、压水管直径 d 吸 和 d 压 ；（2）校核水泵进口断面的真空度是否满足允许值；（3）若该水泵能够正常
7、工作，其扬程 H 为多少？（4）绘制水泵管路系统的测压管水头线和总水头线。题 5-9 图解：（1）吸水管路 v 允许 =1.2m/s取 d 吸 =200mmmQd190.2.344吸压水管路 v 压 =2m/s取 d 压 =150mmv47压（2） mQv082.1.3221034.2.10.31吸d列 0-0、1-1 截面的伯努利 lhgpz21又 c1 OmHhvdlvhgvzpg vlc 222 1121 604.589.)0.58034.(98.056.9( 则所以水泵进口断面的真空度是满足允许值（3） 7.153.0302压ddQv9.1.3422mhHm mgvdlhlllll 5
8、.28.465.30215.79 65.38924.1)05.621.037.()( 89.).528424322211 (4) 5-10 风动工具的送风系统由空气压缩机、贮气筒、管道等组成，已知管道总长l=100m，直径 d=75mm，沿程阻力系数 =0.045，各项局部水头损失系数之和=4.4，压缩空气密度 =7.86kg/m 3，风动工具要风压 650kPa，风量 0.088m3/s，试求贮气筒的工作压强。题 5-10 图解： smdQv/92.1075.8422 kPaghvpvlhll 75260108.9.76.31029.86.52 .32.4754.22121 5-11 水从密
9、闭容器 A，沿直径 d=25mm，长 l=10m 的管道流入容器 B，已知容器 A 水面的相对压强 p1=2at，水面高 H 1=1m，H 2 =5m，沿程阻力系数 =0.025，局部损失系数：阀门 V=4.0，弯头 b=0.3，试求流量。题 5-11 图解：列两液面的伯努力方程lhHgp021其中 ，代入上式得vdlhl gvdlgp2021 smdvQ smlgpHv /25.0.458.4 /58.43.041.921.92321(课本后的答案为 2.14m3/s)5-12 由水塔向水车供水，水车由一直径 d=150mm，长 l=80m 的管道供水，该管道中共有两个闸阀和 4 个 90弯
10、头（= 0.03，闸阀全开 a=0.12，弯头 b=0.48） 。已知水车的有效容积 V 为 25m3，水塔具有水头 H=18m，试求水车充满水所需的最短时间。题 5-12 图解：列水塔液面及管道出流断面的伯努利方程 smdlgHv gvdlhvzll /29.4)8.012.5.0831(9)1(2)(0221 svVt .429.542(课本后的答案为 334s)5-13 自闭容器经两段串联管道输水，已知压力表读值 p M =1at，水头 H=2m，管长 l 1 =10m，l 2 =20m，直径 d 1 =100mm，d 2 =200mm，沿程阻力系数 1= 2=0.03，试求流量并绘总水
11、头线和测压管水头线。题 5-13 图解：可将本题看成简单长管的水力计算，不计流速水头和局部水头损失。则作用水头 mgpHM129802 sLSHQQsdglSl /5.6708.134.28 )( /.1938/34.121221 52552121 (课本后的答案为 58L/s)由于不计流速水头和局部水头损失，故其总水头线与测压管水头线重合，并且坡度沿流程不变的直线。具体结果如下图所示。5-15 储气箱中的煤气经管道 ABC 流入大气中，已知测压管读值h 为 10mmH2O，断面标高 ZA=0、Z B =10m、Z C=5m，管道直径 d=100mm，长度 l AB=20m，l BC=10m
12、，沿程阻力系数 =0.03，管道进口 e=0.6 和转弯的局部阻力系数 b=0.4 煤气密度=0.6kg/m 3，空气密度 =1.2kg/m 3，试求流量。题 5-15 图解： Paghp9801.981 水列 1-1、2-2 断面的伯努利方程 sLdvQ smlzgp vdlzpvbe bel/491.02.64 /21.6)4.01.30(6. 5(89)6.282)1()1)()(22221 2 煤空 气煤空 气 煤空 气5-16 水从密闭水箱沿垂直管道送入高位水池中，已知管道直径 d=25mm，管长l=3m，水深 h=0.5m，流量 Q=1.5L/s，沿程阻力系数 =0.033，阀门的
13、局部阻力系数 V =9.3，试求密闭容器上压力表读值 p m，并绘总水头线和测压管水头线。题 5-16 图解：管道的沿程损失及局部损失 mdgQdhlgvdhl vf 64.025.8.91)3025.3.( 8)(22smdQv/056.32.142列上下两液面的伯努利方程 kPahlgplfmmf 27.1046.50238.92(课本后的答案为 108.7kPa)5-17 并联管道，总流量 Q=25L/s，其中一根管长 l 1=50m，直径 d 1 =100mm，沿程阻力系数 =0.03，阀门的局部阻力系数 =3，另一根管长 l 2=30m，直径 d 2 =50mm，沿程阻力系数 =0.
14、04，试求各管段的流量及并联管道的水头损失。题 5-17 图解： 524424121 /109.08.9)3.05(8)( msdglS 55522 /1769sll 1 与 l2 并联 sLQsQSS/5.204.25 /45.662109.31 24122水头损失： mH.6.73425-18 在长为 2l，直径为 d 的管道上，并联一根直径相同，长为 l 的支管，若水头 H 不变，不计局部损失，试求并联支管前后的流量比。题 5-18 图解：本题属简单管道的水力计算。并联前：lgHddlAQ542后并联后： 后QalS21121又有 212 45后后后后 alallQallH 26.104
15、1054552 lgHdlgQldlH前后后5-19 有一泵循环管道，各支管阀门全开时，支管流量分别为 Q 1、Q 2，若将阀门 A 开度关小，其它条件不变，试论证主管流量 Q 怎样变化，支管流量 Q 1、Q 2 怎样变化。题 5-19 图解：水泵扬程 H =hf= SQ2+S2Q22 SQH2总当阀门 A 开度关小时，很显然 Q1 减小。若 Q2 不变或减小，则 Q=Q1+Q2 也减小，另外 S、 S2 是不变的，所以 H = SQ2+S2Q22 也变小，而 H 为水泵的扬程是不变的，所以两者矛盾，故不成立。所以 Q2 只能增大。而 ，当 Q2 增大时，Q 减小。S2综上所述：Q 减小，Q
16、1 减小，Q 2 增大。5-20 应用长度为 l 的两根管道，从水池 A 向水池 B 输水，其中粗管直径为细管直径的两倍 d 1 = 2d 2，两管的沿程阻力系数相同，局部阻力不计。试求两管中流量比。题 5-20 图解： 215218QgdlSh2522l而 h1=h2，所以 657.852151212 dglSQ5-22 水塔经串、并联管道供水，已知供水量 0.1m3/s，各段直径 d 1=d 4=200mm，d 2 =d3=150mm，各段管长 l 1=l 4=100m，l 2=50m ，l 3=200m 各管段的沿程阻力系数均为0.02，局部水头损失不计。试求各并联管段的流量 Q 1、
17、Q 2 及水塔水面高度 H。 题 5-22 图解： 525251241 /17.08.9msdglS52522 /08l5252533 /43719sdglSsmQsQS/067.3.10. /3.128923 2332mQSSH23.15.076.0189.57224(课本后没有答案) 5-23 如图所示铸铁管供水系统，已知水塔处的地面标高为 104m，用水点 D 处的地面标高为 100m，流量 Q=15L/s，要求的自由水头 Hz = 8mH2O，均匀泄流管段 4 的单位长度途泄流量 q CD = 0.1L/s.m，节点 B 处分出的流量 q B =40L/s，各管段直径 d 1=d 2
18、=150mm，d 3=300mm，d 4=200mm，管长 l 1=350m，l 2 =700m，l 3 =500m，l 4 =300m，试求水塔水面高度 H0。题 5-23 图解： sLQqlCDB /851.03443 ，51218dglS5228dgSsmQ smQsLQsLqldglSB/36.24.1854 /64.18/45/ 2307821 3223 1215212221 比阻不需修正。dv .10.23 02.1)867.1(52.0/2./5.1. 3.2222 vks， smdQv /./3.1.0).(4224)3.18675.0.kH0=a3l3Q32+ k2a2l2Q
19、22+ k4a4l4(QD+0.55qC D) 2+HZ-H各管段的比阻由表 5-5 查得，代入上式 H0=1.0255000.0852+1.0241.857000.018642+1.039.0293000.03152+8-4=20.8m5-24 通风机向水平风道系统送风，已知干管直径 d 1=300mm，长度 l 1=30m，末端接两支管，其中一直径 d 2=150mm，长度 l 2 =20m；另一支管是截面为 0.150.2m 的矩形管，长度 l 3 =15m，通风机送风量 Q =0.5m3/s，各管段沿程阻力系数均为 =0.04，空气密度=1.29kg/m 3，忽略局部阻力，试求通风机的
20、风压。题 5-24 图解：本题属简单长管道的水力计算，不计流速水头和局部水头损失。；52525121 /8.403.8.90msdglS5252522 /6.71l ）（ mbadsdglS 17.02.15.0/.349.08.935252533 smQsQS/2.03150 /3.0566.87332 232，S84872 mS46.1.4922S 2Q22S3Q32，取 S2Q22 Pagph 68.59).345.084(.91221 (课本后的答案为 415.06kPa)5-25 工厂供水系统，由水泵向 A、B 、C 三处供水，管道均为铸铁管，已知流量Qc=10L/s，q B =5L
21、/s，q A = 10L/s，各管段长 l 1=350m， l 2 = 450m，l 3 =100m，各段直径 d 1=200mm，d 2 =150mm，d 3 =100mm，整个场地水平，试求水泵出口压强。题 5-25 图解：本题属简单长管道的水力计算，不计流速水头和局部水头损失。Q1=qA+qB+QC=10+5+10=25L/sQ2=qB+QC=5+10=15L/sQ3=QC=10L/s，smdv /2.1/8.02.5421 06.1)87.1(52.03.1 vk5././ 3.222 ，比阻不需修正。sdQv /.1/271.0423 H= k1a1l1Q12+ k2a2l2Q22+ a3l3 Q3 2各管段的比阻由表 5-5 查得，代入上式 H=1.069.0293500.0252+1.0541.854500.0152+365.31000.012=10.2m
