环保工程师-专业基础-工程流体力学与流体机械-管道计算

环保工程师-专业基础-工程流体力学与流体机械-管道计算[单选题]1.如图所示，容器A中水面压强p1＝9.8×103Pa，容器B中水面压强p2＝19.6×103Pa，两水面高差为0.（江南博哥）5m，隔板上有一直径d＝20mm的孔口。设两容器中水位恒定，且水面上压强不变。若孔口流量系数μ＝0.62，流经孔口的流量为()。[2014年真题]题1图A.2.66×10－3m3/sB.2.73×10－3m3/sC.6.09×10－3m3/sD.2.79×10－3m3/s正确答案：C参考解析：薄壁小孔恒定出流容器壁上开孔，流体经孔口流出的水力现象称为孔口出流。孔口出流过程中，若没有外来水补充，容器内水位随时间变化，导致孔口的流量随时间变化的流动，叫做孔口的变水头出流。孔口上下游的总水头之差：。孔口流量：[单选题]2.在水力计算中，所谓的长管是指()。[2012年真题]A.管道的物理长度很长B.沿程水头损失可以忽略C.局部水头损失可以忽略D.局部水头损失和流速水头可以忽略正确答案：D参考解析：长管是指水头损失以沿程损失为主，流速水头和局部损失都可忽略不计的管道，如城市给水管道。其中，沿程流量和直径都不变的管路称为简单管路。这种长管的全部作用水头都消耗在沿程水头损失上，总水头线为连续下降的直线，并与测压管水头线重合（流速水头忽略不计）。根据长管的组合情况，长管水力计算可以分为简单管路、串联管路、并联管路、管网等。[单选题]3.如图（a）、（b）所示AB两种流动情况，如作用水头，管长、管径、沿程阻力系数都相等，两者的流量关系为()。[2012年真题]题3图A.Qa＞QbB.Qa＜QbC.Qa＝QbD.无法判别正确答案：C参考解析：题10图（a）属于短管自由出流，题10图（b）属于短管淹没出流。孔口自由出流与淹没出流的流量公式为：。两个式子的形式完全相同，且流速系数、流量系数亦相同，但应注意，在自由出流情况下，孔口的水头H是水面至孔口形心的深度，而在淹没出流的情况下，孔口的水头H则是孔口上下游的水面高差。此题中有效作用水头H相同，则流量相等。[单选题]4.如果有一船底穿孔后进水，则进水的过程和船的下沉过程属于()。[2011年真题]A.变水头进水、沉速先慢后快B.变水头进水、沉速先快后慢C.恒定进水、沉速不变D.变水头进水、沉速不变正确答案：C参考解析：船正常浮于水面时，重力与浮力平衡，开始漏水后，进入船舱的水的重力与新增浮力相平衡，即船体内外压差不变，该流动属于小孔恒定水头淹没出流，沉速不变。[单选题]5.对于一管路系统并联一条长度等于原管总长度一半的相同管段，如接长管计算，系统的总流量增加()。[2016年真题]A.15.4%B.25%C.26.5%D.33.3%正确答案：C参考解析：在两节点之间并接两根以上管段的管路称为并联管路。并联管路的特点有：①总流量等于并联各支管流量之和；②并联各支管的阻力损失相等。一般情况下，并联管段管长、管径、管材不同，各管中的流量也不相同，各管段流量分配满足节点流量平衡条件，流进节点的流量等于由该节点流出的流量。总流量为各管流量之和。设原管路系统阻抗为S0，则并联管道的阻抗为S0/2，并联部分总阻抗S′：并联后管路系统的总阻抗：因为并管后管路系统的总损失不变，S0Q02＝SQ2，所以，即并管后管路的总流量增加了：（1.265－1）×100%＝26.5%。[单选题]6.两水库用二根平行管道连接，管径分别为d、2d，二管长度相同，沿程阻力系数相同。如管径为d的管道流量Q＝30L/s，则管径为2d的流量是()。[2011年真题]A.120L/sB.169.7L/sC.60L/sD.185.6L/s正确答案：B参考解析：简单管路的水头损失为：，将代入，得，令，则H＝S0lQ2。由于并联管道水头损失相同，即：H_{1＝H2，二管长度l相同，沿程阻力系数λ相同，所以有：[单选题]7.长管并联管道与各并联管段的()。[2010年真题]A.水头损失相等B.总能量损失相等C.水力坡度相等D.通过的流量相等正确答案：A参考解析：对于并联管路如题7解图所示，其特点如下：①总流量等于各并联支管流量之和，对密度ρ为常数的流体，则有Q＝Q1＋Q2＋Q3；②并联各支管的阻力损失相等，即：wf1＝wf2＝wf3。题7解图并联管路[单选题]8.如图所示，输水管道中设有阀门，已知管道直径为50mm，通过流量为3.34L/s，水银压差计读值Δh＝150mm，水的密度ρ＝1000kg/m3，水银的密度ρ＝13600kg/m3，沿程水头损失不计，阀门的局部水头损失系数ξ是()。[2010年真题]题8图A.12.8B.1.28C.13.8D.1.38正确答案：A参考解析：根据连续性原理可计算管道流量为：在前后两断面间列能量方程为：则管径一样，流速不变，其两断面压强差为：，化简得。根据局部水头损失公式，则局部水头系数为：[单选题]9.水管半径r0＝150mm，断面平均流速为3m/s，水的动力黏度：μ＝1.139×10－3N·m/s2，沿程阻力系数λ＝0.015，试问r＝0.5r0处的切应力为()。[2009年真题]A.8.5N/m2B.0.00494N/m2C.16.95N/m2D.23.00N/m2正确答案：A参考解析：雷诺数故水流为湍流，则每m沿程损失为：即水力坡度J＝0.023，管壁上的切应力可表示为：，距管壁r处的切应力为：τ＝τ0r/r0，所以r＝0.5r0处的切应力为：[单选题]10.两管段并联，已知总流量Q＝160L/s，管段1的管径d1＝300mm，管长l1＝500mm；管段2的管径d2＝200mm，管长l2＝300mm，管道为铸铁管（n＝0.013），试求并联管道系统各支管的流量Q1、Q2（C＝R1/6/n，k＝ACR1/2）()。[2009年真题]A.Q1＝0.3989m3/s，Q2}＝0.1746m3/sB.Q1＝0.1110m3/s，Q2</sub>＝0.0487m3/sC.Q1＝0.1267m3/s，Q2</sub>＝0.0332m3/sD.Q1＝0.0123m3/s，Q2</sub>＝0.0023m3/s正确答案：B参考解析：并联管路一般按长管计算，每条管段均为简单管路，用比阻法表示有如下关系：S1Q12l1＝S2Q22l_{2ub>流量模数k与比阻S的关系为：k2＝1/S，上式经变换可得：又水力半径，上式可变换为：根据连续性原理得：Q1＋Q2＝160L/s＝0.16m3/s②联立①、②两式，求得：Q1＝0.1110m3/s，Q2}＝0.0487m3/s。[单选题]11.两水池水面高度H＝25m，用直径d1＝d2＝300mm、长l1＝400m，l2＝l3＝300m，直径d3＝400mm、沿程阻力系数0.03的管段联接，如图所示。不计局部水头损失，各管段流量应为()。[2008年真题]题11图A.Q1＝238L/s，Q2＝78L/s，Q3＝160L/sB.Q1＝230L/s，Q2＝75L/s，Q3＝154L/sC.Q1＝228L/s，Q2＝114L/s，Q3＝114L/sD.以上都不正确正确答案：A参考解析：由图可知，管2与管3并联再与管1串联，各管路有如下关系：①由连续性原理，可得：Q1＝Q2＋Q3；②由并联管道节点间水头损失相等，可得S2l2Q22＝S3l3Q32；③总水头损失为S1l1Q12＋S2</sub>l<sub>2Q<sub>22＝H。又l2＝l3，由②式可得：；由③式可得：；所以，Q2＝Q1/3＝78L/s，Q3＝160L/s（近似值）。[单选题]12.在无压圆管均匀流中，其他条件不变，通过最大流量时的充满度h/d为()。[2010年真题]A.0.81B.0.87C.0.95D.1.0正确答案：C参考解析：水深与管径的比值称为充满度，用α表示：α＝h/d。在无压圆管均匀流中，管道满流与不满流关系如题12解图所示。题12解图管道满流与不满流关系从图可知，当α＝h/d＝0.95时，Q/Q0＝1.075，即Q达到最大值，是满流的1.075倍。当α＝h/d＝0.81时，v/v0＝1.16，v达到最大值。[单选题]13.在容器侧壁不同高度上开2个大小相同的孔，在容器底部也开2个同样大小的孔。现容器内水位不变，以下叙述正确的是()。A.4个孔的出水量相同B.底部的2个孔流量相同，且最大，侧壁最上面的孔流量最小C.4个孔的出水量均不相同D.底部的2个孔流量相同，侧壁的2个孔流量相同，但二者之间大小不同正确答案：B参考解析：由可知，H0愈大，孔口流速愈大（H0为孔口与容器水位的位差）。因为底部的2个孔大小相同，位差相同且最大，所以流量也相同且最大；侧壁两孔位差不同，流量不同；最上面的孔因H最小而流量最小。[单选题]14.如图所示，两水池用虹吸管连通，上下游水位差H＝2m，管长l1＝2m，l2＝6m，l3＝3m，管径D＝200mm，沿程损失系数λ1＝λ2＝λ3＝0.025，进口局部损失系数ζ1＝6.0，一个弯头损失系数ζ2＝0.3。则虹吸管的过流流量Q为()m3/s。题14图A.0.066B.2.0C.2.22D.2.85正确答案：A参考解析：列上下游液面间的能量方程：其中，p1＝p2＝0；上下游液面足够大，则流速近似为零，即v1＝v2＝0m/s。则H＝hw。局部阻力损失包括：进口阻力损失（ζe＝6.0），两个弯头阻力损失（ζ＝0.3），出口阻力损失（ζ4＝1）。由于管径相同，因而管中流速v相同，所以总水头损失沿程水头损失与局部水头损失之和为：代入数据可得：求解得流速为：v＝2.102m/s，则流量为：Q＝vA＝（3.14/4）×0.22×2.102＝0.066m3/s。[单选题]15.一水塔供水系统，由三条管段串联组成。已知要求末端出水水头为10m，d1＝450mm、l1＝1500m、Q1＝0.23m3/s，d2＝350mm、l2＝1000m、Q2＝0.13m3/s，d3＝250mm、l3>＝1000m、Q3＝0.05m3/s，管径改变处有出水。管道沿程阻力系数λ1>＝0.012，λ2＝0.015，λ3＝0.018，求水塔高度是()。A.25.2mB.23.85mC.30.52mD.22.08m正确答案：D参考解析：列水塔液面和出水口处液面间的能量方程：其中，p1＝p2＝0，v1＝v2＝0m/s，则其中管道中的流速为，代入数据，解得H＝22.08m。[单选题]16.某供水管路系统，如图所示，水塔地形高程为61.00m，塔高H1＝30m，由两条串联管路为供水点供水，l1＝400.00m，d1＝250mm，l2＝300.0m，d2＝200mm，沿程阻力系数λ1＝λ2＝0.025，供水点地形高程为42.00m，服务水头Hf＝10.00m。则供水最大流量Qmax为()m3/s。题16图A.0.118B.0.120C.0.210D.0.250正确答案：A参考解析：连续性方程为：vAAA＝vBAB，式中A＝πd2/4，则连续性方程可以变为：vAdA2＝v_BdB2，即则v1＝0.64v2。沿程水头损失为：联立上面两式可得：代入数据可得：解得：v2＝3.7664m/s，流量Qmax＝v2A2＝3.7664×（3.14/4）×0.22＝0.118m3/s。[单选题]17.水平串联的两直管1、2，管内径d1＜d2，d1＝50mm，管道长L1＝100m，L2＝160m。已知流体在管道1中流动的Re1＝1800，流动阻力∑hƒ1＝0.64m液柱，∑hƒ2＝0.064m液柱，设局部阻力可略。则d1/d2为()。A.1/4B.1/2C.1D.2正确答案：B参考解析：雷诺数两管串联Q恒定，d1＜d2，故Re2＜Re1＜2000，均为层流。单位质量流体的沿程阻力为：即：[单选题]18.用如图（a）所示的简单管路输水，管径为d、管长为2l。现改用如图（b）所示的并联管路输水，总管、两支管的直径均为d、管长均为l。假设沿程阻力系数λ为常数，局部阻力可忽略不计。则图（a）、图（b）两种情况下的输水量之比为()。题18图A.1/2B.2C.D.正确答案：D参考解析：对题18图（a），在管路进、出口之间列伯努利方程式：式中，B为管路的阻抗系数。对题18图（b），沿任一支路在管路进、出口之间列伯努利方程式：由并联管路特性可知，Q1＝Q2，Q′＝Q1＋Q2，即Q1＝Q′/Q2，代入式（2），得比较式（1）、式（3）：。[单选题]19.如图所示，直径为d、管长为2l的管路，若在其中点并联接出管径管材相同、管长为l的管道（虚线所示）。假定上下游水位不变，则并联后流量之比为()。题19图A.Q2/Q1＝1.265B.Q2/Q1＝1.325C.Q2/Q1＝2.0D.Q2/Q1＝2.25正确答案：A参考解析：上下游水位不变，忽略支管局部阻力损失，则管段总阻力损失不变：H＝hf1＝hf2，即：整理得8Q12＝5Q22，Q2/Q<sub>1＝1.265。注意：在计算总阻力损失时，绝不能将并联的各支管的阻力损失加在一起作为并联部分的阻力损失，而只要考虑并联部分中的任一支管即可。[单选题]20.并联管路不具备以下特点中的()。A.并联各管段摩擦阻力相等B.主管流量等于并联的各管段流量之和C.并联管路的摩擦阻力等于各管段摩