第六章恒定管流

32 第六章第六章恒定管流恒定管流 1 并联管道中各支管的单位机械能损失相同 因而各支管水流的总机械能也应相等 2 图示虹吸管中 B 点的压强小于大气压强 3 恒定管流的总水头线沿流程下降 而测压管水头线沿流程可升可降 4 在等直径圆管中一定发生均匀有压流动 5 各并联支管的水头损失相同 所以其水力坡度也相同 6 图示两个容器由两根直管相连 两管的管径 管长及糙率均相同 所以通过的流量相等 7 设计管道时 若选用的糙率大于实际的糙率 则求得的管道直径偏小 不能通过要求的设计流量 8 图示 A B 两点间有两根并联管道 1 和 2 设管 1 的沿程水头损失为 hf1 管 2 的沿程水头损失为 hf2 则 hf1与hf2 的关系为 1 hf1 hf2 2 hf1 hf2 3 hf1 hf2 4 无法确定 9 图示为坝身下部的三根泄水管 a b c 其管径 管长 上下游水位差均相同 则流量最小的是 1 a 管 2 b 管 3 c 管 4 无法确定 10 在管道断面突然扩大处 测压管水头线沿程 上升 在管道断面突然缩小处 测压管水头线沿程 下降 11 图示为一串联管段恒定流 各管段流量qv1 qv2 qv3 的关系为 相等 各管段流 速 v1 v2 v3 的关系为 v1 v2 v3 12 对于有压管流出口为自由出流时 测压管水头线终点在 出口断面中心 出口为淹没出流时 若下游水池中流速v2 0 测压管水头线终点在 下游水面 若v2 0 测压管水头线应 上升后与下 游水面相接 13 定性绘出图示等直径短管道的总水头线和测压管水头线 并标明符号及负压区 33 14 定性绘出图示水泵管道的总水头线和测压管水头线 标明有关的符号 并标出管中的 M N 两点的压强 高度 pm g 及 pn g 15 定性绘出图示短管道的总水头线和测压管水头线 并标明符号 16 定性绘出图示短管道的总水头线和测压管水头线 并标明符号 17 一水泵管道布置如图 已知流量 qv 6 l s l1 3 5m l2 1 5m l3 2m l4 15m l5 3m Z 18m 水泵最 大真空度 hv 6m 管径 d 75mm 沿程水头损失系数 0 04 局部水头损失系数 1 8 2 3 4 0 3 5 1 0 取动能修正系数为 1 1 确定水泵允许安装高度 hs 4 87m 2 计算水泵总扬程 H 20 19m 3 定性绘出水泵管道的总水头线和测压管水头线 并标明有关的符号 18 图示管道的长度 L 15m 管径 d 0 1m 进口局部水头损失系数 1 0 5 转弯局部水头损失系数 2 1 1 当 水头 H 2 5m 时 通过管道的流量 qv 0 02m3 s 求管道沿程水头损失系数 取动能修正系数为 1 0 0257 34 19 某输水管如图 所示 已知管径 d1 200 mm d2 100 mm 管长 L1 20 m L2 10 m 沿程水头损失系数 1 0 02 2 0 03 各局部水头损失系数为 进口 1 0 5 转弯 2 0 6 收缩 3 0 4 对应于大管流速 阀门 4 2 06 管道水头 H 20m 试求 1 当阀门开启时 求通过输水管的流量 qv 0 0619m3 s 2 定性绘出管道的总水头线和测压管水头线 20 一水电站压力引水管道如图所示 已知管长 L 90 m 管径 d 0 3 m 沿程水头损失系数 0 03 进 口局 部水头损失系数 1 0 5 转弯局部水头损失系数 2 0 3 在距管道出口 l 30 m 处设一水银测压计 其液面差 h 0 5m 较低的水银液面至管轴的高度 h 1 5 m 1 求此高度的流量 qv 及水头 H 0 415 m3 s 19 058m 2 定性绘出此高度的总水头线及测压管水头线 21 用长度为 1 的两条平行管道由水池 A 向水池 B 输水 如图所示 已知管径 d2 2d1 两管的糙率 n 相同 忽 略局部水头损失 求两管通过的流量比 qv1 qv2 按长管计算 v2 v1 q q 3 8 2 1 d d 22 图示为一从水箱引水的水平直管 已知管径 d 20 cm 管长 L 40 m 局部水头损失系数 进口 0 5 阀 门 0 6 当通过流量 qv 0 2 m3 s 时 在相距 l 10 m 的 1 1 及 2 2 断面间装一水银压差计 其液面高差 h 4 cm 求作用水头 H 6 36m 23 一直径沿程不变的输水管道 连接两水池如图所示 已知管道直径 d 300 mm 管道全长 L 90 m 沿程 水头 损失系数 0 03 局部水头损失系数 进口 0 5 转弯 0 3 出口 1 0 出口中心在下游水面以下 深 度 h2 2 3 m 在距出口 l 30 m 处有一水银测压计 其液面高差 h 0 5 m 较低的水银液面至管轴的高度 h 1 5 m 试确定 1 通过高度的流量 qv 2 两水池的水位差 Z 0 313m3 s 11 11m 35 24 图示虹吸管上下游水位差 H 5 m 水头损失从 1 点至 4 点为 其中从 1 到 2 的水头损失为 10 2 2 v g 5 2 2 v g 2 2 断面处测压管水面 5 5 低于 2 2 断面形心 7m 求 2 2 断面形心高于上游水面的高度Z 4m 25 一管路如图所示 管段 AB 与 BC 的长度 直径与材质相同 通过流量为 qv0 若在 AB 段再并联一段与 AB 完全相同的管段 如图中虚线所示 且水头H 保持不变 问并联后管道的总流量 qv 与原流量 qv0 之比为多 少 可按长管计算 设沿程水头损失系数在此过程中不变 1 265 26 如图所示虹吸装置 管径 d 200 mm 管长 AC 10 m CE 15 m A 0 5 B D 0 9 E 1 8 0 03 求 1 通过虹吸管的恒定流流量qv 2 上下游水位差 z 99 l s 3 97m 27 图示直径 400mm 的钢管 n 0 012 将水池 A 的水引到水池 B 作恒定流动 已知管长l 40 m qv 200 l s 管道上有 90 弯头 0 6 两个 阀门 全开 0 12 一个 进口 0 5 出口 1 0 求水池 A 与水池 B 的水面 高差H 0 67m 28 如图所示用水泵从蓄水池中抽水 蓄水池中的水由自流管从河中引入 自流管管长 l1 20 m 直径 d1 150 mm 吸水管管长 l2 12 m 直径 d2 150 mm 两管的沿程水头损失系数 0 024 河的水面与水泵进口断面中点 高差 h 2 0 m 自流管的莲蓬头进口 出口入池 吸水管的莲蓬头进口以及缓弯头的局部水头损失系数分别为 1 0 2 2 1 3 6 4 0 3 水泵的进口断面的最大真空高度为 6 0 m 求最大的抽水流量为多少 0 0424m3 s 36 29 图示水银压差计装置 管长 l 75 cm 管径 d 2 5 cm 流速 v 3 m s 沿程水头损失系数 0 02 进口局 部水头损失系数 0 5 计算水银液面高差 hp 7 65cm 30 某人工渠道以两孔断面为 4 4 m2 的钢筋混凝土方形涵洞穿越某河道 下游水位为 142 m 上游水位为 146 m 糙率 n 0 014 进口局部水头损失系数 1 0 5 每一折角局部水头损失系数为 0 25 涵洞外流速可以不 计 试求 当两孔总流量为 178 8 m3 s 时 涵洞中最大压强的值 81 0 Kpa 31 如图所示 活塞 A 受一恒定力 F 作用而左移 使液体 900 kg m3 0 002 kg m s 从针孔直径 0 25 mm 针长 1 5 m 问若针孔流量 qv 0 4 cm3 s 作用力 F 为多少 不计大筒内水头损失 且液流为层流 14 5 N 32 图示的液体在直径 d 3 cm 的倾斜管中流动 密度 917 kg m3 动力粘度 0 29 kg m s 现测得两断 面压强分别为 pB 180 kPa pA 500 kPa 要求 1 判别流动方向 2 计算流量 液流为层流 A B 1 83m3 h 33 有一钢筋混凝土输水管道 输水流量Q 550l s 管长l 3000m 内径d 600mm 糙率n 0 013 试求管道的流 量模数 比阻及沿程水头损失 24 06m 37 34 有一硬塑料输水管道 其沿程阻力系数可以表达为 0 25 Re0 226 试推导出管道流量模数 比阻及沿程水 头损失的表达式 226 0 22 0 2 e Rdg S 2 113 0 gdRk e 226 0 22 2 2 e f Rdg LQ h 35 一自来水管道 设计供水流量为 Q 50l s 试按经济流速确定其经济管径 250mm 36 一水电站压力管道 设计流量为 Q 30 0m3 s 电站作用水头为 H 100m 试确定其经济管径 2 81m 37 如题图所示的输水管道系统 管线经过起伏不平的地形区 假定管道可以看作长管 试绘制测压管水头线 找出负压区及最大真空处 38 有一串联管道如图 各管段的长度 管径 沿程阻力系数分别为 l1 125m l2 75m d1 150mm d2 125mm 1 0 030 2 0 032 闸阀处的局部损失系数为 0 1 管道的设计输水流 量为Q 0 025m3 s 1 分析沿程水头损失和局部水头损失在总水头损失中所占比例 2 分别按长管和短管计算作 用水头H H1 6 62m H2 6 94m 39 有一串联管道如图 各管段的长度 管径 沿程阻力系数分别为 l1 2m l2 1 5m l3 5m d1 50mm d2 100mm d3 75mm 1 2 3 0 032 闸阀处的局部损失系数为 0 1 折管处 的局部损失系数为 0 5 管道的设计输水流量为Q 0 035m3 s 试计算作用水头H并绘制总水头线和测压管水头线 52 72m 40 如图所示的倒虹吸管 管径d 1m 管长L 50m 上下游水头差H 2 24m 设倒虹吸管的沿程阻力系数和局部阻力系 数分别为 0 02 进 0 5 弯 0 25 出 1 0 试求虹吸管通过的流量 3m3 s 38 41 有一虹吸管输水管道如图 虹吸管的长度 管径 粗糙系数分别为 l1 13m l2 20m l3 15m d 1 0m n 0 014 进出口的局部损失系数分别为 0 5 和 1 0 折管处的局部损失系数为 0 183 1 当上下游水面差为 z 1 0m 时 虹吸管的输水流量为多少 2 当虹吸管中的最大允许真空值为hv 7m 时 虹吸管的最大安装高度为多少 Q 2m3 s hs 6 12m 42 一管道系统如图 各管段的长度分别为 l1 300m l2 200m l3 400m 管径d 300mm 沿程阻力系数 0 03 闸阀处的局部损失系数为 0 07 折管 A B 处的局部损失系数分别为 0 3 0 35 已知 z1 9 0m z2 14 0m pM 200kN m 试计算流量并绘制总水头线和测压管水头线 0 128m3 s 43 有一长管道系统如题图 A C 两管上接水池 下接 B 管 C 管联有水泵 已知各管段的长度均为l 800m 各管 段的直径均为d 600mm 沿程阻力系数 0 025 水池水面高程z 100m 水泵扬程Hm 10 0m C 管流速为 vC 3 0m s 试计算各管段流量及 B 管出口高程 QA 0 50m3 s QB 1 35m3 s QC 0 85m3 s ZB 55 9m 44 如题图所示的离心泵抽水管道系统 已知抽水流量Q 30l s 上下水池的水面高程分别为z1 30m z2 55m 吸 水管长度l1 15m 管径d1 200mm 压水管长度l2 200m 管径d2 150mm 各管段的沿程阻力系数均为 0 038 各局 部阻力系数分别为 阀 5 0 90 1 0 闸 0 10 折 0 11 水泵最大允许真空值为 7m 1 确定水泵的最 大安装高度 2 计算水泵的扬程 3 绘制管道系统的总水头线和测压管水头线 Zp 5 65m Hm 32 8m 39 45 在题图的水力发电管路系统中 管径为 1m 管长为 320m 管道粗糙系数为 0 015 每个弯头局部损失系数均为 0 25 闸阀处局部损失系数为 0 45 上下游水池液面差为 70m 流量为 2m3 s 试求水轮机的效率为 0 75 时 水轮机的 功率 Nt 978KW 46 如题图所示 水池 A B C 由三个管段相连 已知各管段的管径为d1 d2 d3 300mm 管长l1 l2 l3 1500m 沿 程阻力系数 0 04 各水池水面高程分别为 zA 60m zB 30m zC 15m 1 判断各管段的流向 2 计算各管段 的流量及水头损失 Q1 0 118m3 s Q2 0 028m3 s QC 0 090m3 s 47 有一并联管道 由三支旧钢管组成 各管段的长度 管径分别为 l1 1000m l2 600m l3 1500m d1 d2 147mm d3 198mm 三支管道的总流量为Q 0 1m3 s 试求三支管道的流量及 水头损失 Q1 0 246m3 s Q2 0 0