8 管道不可压缩流体恒定流.doc

思考题及答案一、选择1二、例题3三、问答14一、选择问题：图示两根完全相同的长管道，只是安装高度不同，两管道的流量关系为： A.Q1Q2；C.Q1=Q2； D.不定。问题1：串联管道各串联管段的：A.水头损失相等； B.总能量损失相等；C.水力坡度相等； D.所通过的流量相等。问题2：如图所示，在校核虹吸管顶部最高点的真空度时应选用下列哪个断面的能量方程： A.1-1断面； B.2-2断面；C.3-3断面； D.4-4断面。问题1：并联长管1、2，两管的直径、沿程阻力系数均相同，长度L2=3L1，则通过的流量为：A.Q1=Q2； B.Q1=1.5Q2；C.Q1=1.73Q2； D.Q1=3Q2。问题2：两水池水位差为H，用两根等径等长、沿程阻力系数均相同的管道连接，按长管考虑，则： A.Q1Q2； B.Q1=Q2；C.Q1H，上游水位壅高至30.06m。 （3）据题意，管径改变为d d，则管内流速改变为v2，由式（1）得 或 整理得 用试算法解此一元五次方程，得 如采用成品管材，则查产品规格选用略大于d 的管径的管道。由于管径的改变，R,C,l均随之变化，所以如作精确计算，还宜以d 值重新计算C,0，此处不作赘述。 例3 一直径为d的水平直管从水箱引水、如图8-7所示，已知：管径d=0.1m，管长l=50m，H=4m，进口局部水头损失系数z1=0.5，阀门局部水头损失系数z2=2.5 ，今在相距为10m的1-1断面及2-2断面间设有一水银压差计，其液面差h=4cm，试求通过水管的流量Q。 解：以管轴水平面为基准面，写1-1，2-2断面的能量方程，得 图8-7 由压差计原理知 所以 全管路沿程水头损失 再由水箱断面与管道出口断面的能量方程 例 图8-10中，水由封闭容器A沿垂直变直径管道流入下面的水池，容器内p0=2N/cm2且液面保持不变。若d1=50mm，d2=75mm，容器内液面与水池液面的高差H=1m（只计局部水头损失）。求：（1）管道的流量Q； （2）距水池液面处的管道内B点的压强。 解：（1） 图8-10 因p0pa相当于容器内液面抬高2.04m，所以作用水头为1+2.04=3.04m 管道流量为 （1） 局部水头损失系数：进口1=0.5，出口2=1 ，突然扩大 突然缩小 将各有关数值代入（1）式，得 （2）以C-C为基准面，写B-B断面和C-C断面的能量方程 例1采用内壁涂水泥砂浆的铸铁管供水，作用水头H=10m，管长l=1000m，管径d=200mm（如图8-12所示）。 求：（1）校验管道能否输水Q=50 l/s。 （2）如管道输水能力不足，为通过上述流量，在管道中加接部分并联管，取并联管l1=l2，又d1=d2=d，试求管长l1,l2。 （说明：本例中将用到管道比阻抗S0,一般情况下可查水利计算手册。） 解（1）校核泄流能力Q作简单管道计，查表得 图8-12 （2）因简单管道输水能力不足，在管道中部分改成并联管道，则成并联管道与串联管道组合问题。按题给条件，取l1=l2，d1=d2，所以并联管段的流量相同，即 可写出 解得： l1=l2=660m 例2 图8-13中，用长度为l的三根平行管路由A水池向B水池引水，管径d2=2d1，d3=3d1，管路的粗糙系数n均相等，局部水头损失不计，试分析三条管路的流量比。 解：三根管路为并联管路，按长管计算则有 图8-13 即（1） 故, 因各管的n均相等则 (2) (3) 将（2）、（3）式代入（1）式，得 (4) 又 将v1,v2,v3的关系式代入（4）式，得 即 于是三条管路流量化为 例 图8-15中，由水塔供水的输水塔，有三段铸铁管组成，中段为均匀泄流管段。已知：l1=500m，d1=200mm，l2=150m，d2=150mm， l3=200m，d3=125mm，节点B分出流量q=0.01m3/s，途泄流量Qt=0.015m3/s，传输流量Qz=0.02m3/s，求需要的水塔高度（作用水头）。 解：首先将途泄流量转换为传输流量： 图8-15 各管段的流量为： 整个管路由三管段串联而成，因而作用水头等于各管段水头损失之和。 其中比阻抗 ，从旧铸铁管比阻抗表中查得。 例1：已知一水平单环管网节点D处自由水头为6m，铸铁管，要求闭合差 ，如图8-17所示。求各管段流量Qi和A点处水泵扬程。 管段 AB BC BD CD 图8-17 K 114.27 93.44 439.55 2016.00 设QCD=50 l/s 则QBC=50+250=300 l/s;QBD=200-50=150 l/s 则：QCD=40 l/s ；QBC=290 l/s； QBD=160 l/s hfCD=3.36m ；hfBC=7.88m； hfBD=11.14m 故满足闭合差要求，则: 修正： 取： Q=-10 l/s 例2 图8-18中，管道长度l和直径以及水面标高如图所示，设粗糙系数n=0.0125，试求各管段的流量Q。 解：为方便起见，设AC段为段，CB段为段，CD段为段。 图8-18 首先判别各管中水流的方向，假设C点的测压管水头为190.0m，即Q2=0， 故水流由C点流向D点，同时还流向B水池，则管、管为管的分支管、设C点测压管水头为。 联解以上四个方程即可求得E1，Q1，Q2及Q3 三、问答考考你：长管与短管的区分是考虑管道的局部水头损失与速度水头之和是否大于沿程水头损失的5%-10%。 1.何谓短管和长管？这种分类有何实际意义？ 答案： 长管：指管道中以沿程水头损失为主，局部水头损失和流速水头所占比重小于（5%-10%）的沿程水头损失，可予以忽略的管道。 短管：局部水头损失和流速水头不能忽略的管道需要同时计算的管道。 2.当边界条件相同时，简单管路自由出流与淹没出流的流量计算式中，其流量系数值是否相等？为什么？ 答案： 相等。因为自由出流时中的 不包含出口时局部阻力系数，而淹没出流时的 包含了出口时局部阻力系数 3.两淹没管流，一流入水库，另一流入渠道，其他条件相同，其总水头线有何不同？ 渠道：存在流速，总水头线高于液面 水库：忽略流速，总水头线与液面持平。 4.复杂管道是否一定是长管？请举例说明。 不一定，长管的判别标准是局部水头损失和流速水头之和小于沿程水头损失