孔口管嘴管路流动.docx
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孔口管嘴管路流动
孔口管嘴管路流动
1.图中穿孔板上各孔眼的大小形状相同，问每个孔口的出流
量是否相同？
解：
由Q二・A,2gHo
与深度无关，所以每个孔口的出流量相同
2.有一水箱水面保持恒定（5m），箱壁上开一孔口，孔口直径d=10mm。
（1）如果箱壁厚度8=3mm求通过孔口的流速和流量。
（2）如果箱壁厚度8=40mm求通过孔口的流速和
流量。
解：
（1）视作薄壁小孔口，二0.97，—0.62
v=2gh=9.6m/s得：
Q=」vA=4.8210“m3/s
（2）视作管嘴,=0.82
v=2gh=8.12m/s得:
Q-」vA=6.38104m3/s
3.—隔板将水箱分为A、B两格，隔板上有直径为di=40mm的薄壁孔口，如题5-3图，B箱底部有一直径为d2=30mm的圆柱形管嘴，管嘴长l=0.1m,A箱水深H1=3m恒定不变。
（1）分析出流恒定性条件（H2不变的条件）。
（2）在恒定出流时，B箱中水深H2等于多少？
（3）水箱流量Q1为何值？
解：
（1）当q1=q2时出流恒定
（2）因为Q1=Q2,叫A1.2g（H1-出）=勺民...2g（H20.1）
查表得7=0.6,」2=0.82，解得：
H2=1.85m
（3）解得Q1=3.58X10-3m3/s
4.证明容器壁上装一段短管（如图所示），经过短管出流时的流量系数□与流速系数为
2g
恠-Tfflp-.
••v二2gHo
其中一l1
、扎_+2芒+1
d
5.某诱导器的静压箱上装有圆柱形管嘴，管径为4mm，长度
i=100mm，2=0.02，从管嘴入口到出口的局部阻力系数二'=0.5,求管嘴的流速系数和流量系数（见上题图）。
解:
由题得二1=0.707
'I尸
1
6.如上题，当管嘴外空气压强为当地大气压强时，要求管嘴出流流速为30m/s。
此时静压箱内应保持多少压强？
空气密
度为尸1.2kg/m3
解:
.：
p=1.08kN/m2
7.某恒温室采用多孔板送风，风道中的静压为200Pa,孑L口
直径为20mm,空气温度为20C,尸0.8。
要求通过风量为1m3/s。
问需要布置多少孔口？
解：
Q=nA2巾，得n=218.4，所以需要219个
8.水从A水箱通过直径为10cm的孔口流入B水箱，流量系数为0.62。
设上游水箱的水面高程比=3口保持不变。
（1）B水箱中无水时，求通过孔口的流量。
（2）B水箱水面高程H2=2m时，求通过孔口的流量。
（3）A箱水面压力为
2000Pa,h1=3m时，而B水箱水面压
力为0,H2=2m时，求通过孔口的流量
解：
（1）属孔口自由出流
得：
Q=0.037m3/s
（2）属孔口淹没出流，Q—A,2gH°,日0=比一日2
得:
Q=0.0216m3/s
⑶"叫硏，H0=H1-H2+鴛
得:
Q=0.0236m3/s
9.室内空气温度为30C,室外空气温度为20C,在厂房上下部各开有8m2的窗口，两窗口的中心高程差为7m，窗口流
量系数尸0.64，气流在自然压头作用下流动，求车间自然通风换气量（质量流量）。
解:
：
P=H外一内i=H0.37=2.59N/m2
Q=内从2,=12.6kg/s
10.如图示管路中输送气体，采用U形差压计测量压强差为h米液体。
试推导通过孔板的流量公式。
解：
.护二，-h,,是U形压差计液体容重，为气体容重
ip'—,
Q二小2gH。
=A2gp=32gh…A2gh
11.如上题图孔板流量计，输送20C空气，测量
h=100mmH20。
尸0.62,d=100mm，求Q。
解：
将数据代入上题公式得Q,0.2m3/s
12.什么叫管路阻抗？
（又称为综合阻力数）为什么有两种表示？
在什么情况下，S与管中流量无关，仅决定于管道的尺寸及构造？
解：
阻抗反映管路上沿程阻力和局部阻力情况。
Sh用在液体
管路，Sp用在气体管路。
在紊流时，S与管中流量无关，仅
决定于管道的尺寸和构造
13.供热系统的凝结水箱回水系统如图
试写出水泵应具有的
作用水头表达式。
解：
H=hP2一PlSQ2
14.某供热系统，原流量为
0.005m3/s,总水头损失h=5mH
2O,现在要把流量增加到
0.0085m3/s,试问水泵应供给
多大压头。
解:
H1=SQ2即5二S0.0052
S=2105s2/m5
252
H2=SQ2=21050.00852=14.45m
15.两水池用虹吸管连通，上下游水位差H=2m，管长L1=
3m,L2=5m,L3=4m，直径d=200mm，上游水面至管顶高度h=1m。
已知/=0.026,进口网Z10，弯头Z1.5（每个弯头）,出口Z=1.0，求：
（1）虹吸管中的流量；
（2）管中压强最低点的位置及其最大负压值。
解:
（1）方法一：
Q=
4d2..,2gh
-;Xi-L2
d
=0.05m3*/S
方法二:
瓦L…8（）d
（c=10,匕日.5,0）
•••负压值为-2.75m
16.如图水泵抽水系统，管长、管径单位为m,Z给于图中，
流量Q=40X10-3m/s,启0.03。
求：
（1）吸水管及压水管的S数。
（2）求水泵所需水头
8九S+匚+=2I
解：
（1）Sh’=——=118.69s2/m5
兀dig
8入生+G+匚4+1]
Sh2=丿=2106.1s2/m5
二dig
（2）H=h（S^+S^）Q2=23.56m（其中h=173=20m）
（3）略
17.图为一水平安置的通风机，吸入管di=200m,li=10m,
启0.02。
压出管为直径不同的两段管段串联组成，d2=200mm,
l?
=50m,入=0.02;l3=50m,2=0.02。
空气密度为f=1.2kg/m3,风量为Q=0.15m3/s，不计局部阻力。
试计算：
（1）风机应产生的总压强为多少？
（2）如风机与管道铅直安装，但管路情况不变，风机的总
压有无变化？
（3）如果流量提高到0.16m3/s，风机总压变化多少？
（4）
（4）绘出全压线与静压线图
解得：
p=2500pa
（2）铅直安装不会改变总压，因为同种气体位压等于零
（3）p=SpQ2=2830pa
18.并联管路中各支管的流量分配，遵循什么原理？
如果要得到各支管中流量相等，该如何设计管路？
解：
并联管路1，如果要得到各支管流量相等必须各支
■-S
管S相等•••应设计成S1=S2=S3
19.有两长度尺寸相同的支管并联，如果在支管2中加一个
调节阀（阻力系数为则Q1和Q2哪个大些？
阻力hf2哪个大些？
解:
（1）S1Q2=S2Qf,S与z有关因为S1:
:
S2，故Q1Q2。
（2）hf1=hf2
20.有一简单并联管路如下图，总流量Q=80X10-3m3/s,启0.02,
求各管段之间的流量及两节点之间的水头损失。
第一支路
di=200mm，L1=600m，第二支路d2=200mm，L2=360m。
Si
8Ldi
二2d：
g
S2=
2.4
二d2g
=1862.9s2/m5
=3104.8
/m5
H1二S1Q2二S?
Q2二3.72m
21.如上题，若使Q"Q2如何改变第二支路？
解：
d2减小或加调节阀等增加阻力的措施。
22.如图所示管路，设其中的流量QA=0.6m3/s,2=0.02，不计
局部损失，其它已知条件如图，求A、D两点间的水头损失。
解:
S15
8'（Li
-~~（_TT
二gdi
）
2
Hi5=Si5Q13m
二H=11.1513=24.15m
23.管段1的管径为20mm，管段2为
25mm,l1为20m,l2为10m,二二「2=15,■=0.025，流量分配有何变化?
解：
这样Q1更小，Q2更大，所以应将管段1的管径改为25mm，管段2的管径改为20mm，两管流量可接近
24.
已知某枝状管网的Q1、Q2、Q3,若在支管2的末端再加
一段管子，如图中所示。
问
Q1和Q2、Q3各有何变化？
解:
由于总阻抗加大，H二SQ2，使总流量Q1减小
由于H不变，Q3不变，所以Q2减小
25.
三层供水管路，各管段的S值皆106s2/m5,层高均为5m
设a点的压力水头为20m，求Q2、Q3,并比较三流量，得出结论来。
（忽略a处流速水头）
解：
Q^Q2Q3
Q=Q1Q^Q1Q2Q3
（1）20二SQ；
（2）20=5+Sq'2+sq；=5+S（q2Q3）2sq2
（3）20=10+Sq'2+2Sq|
联立
（1）
（2）（3）Q,=4.46X10-3m3/s
Q2=2.41X10-3m3/s
Q3=0.63X10-3m3/s
26.如上题，若想得到相同的流量，在a点压力水头仍为20m时，应如何改造管网？
解：
加大底层阻力（如加阀门，减小管径）。
减小上层阻力
（如加大管径）
27.水由水位相同的两贮水池A、B沿着L,=200,L2=100m,di=200m,d2=100m的两根管子流入L3=720m,d3=200m的总管，并注入水池水中。
求：
（1）当H=16m,殆=23=0.02,22=0.025时，排入C中的总
流量（不计阀门损失）；
（2）若要流量减少一半，阀门的阻力系数为多少？
Vy-
L__早
1
解得：
QC=60.2510"m3/s
（2）当流量减少一半
'''Qc
Qc-QaQb=
2
8（'3上）
'd3
S3=—2^—
二d3g
H=SQaS3QC2
11IQ
H=S2Qa亠S3Qc
解得：
*=256
28.水平布置的管系，
A点的表压强PA=280kN/m2,水流从B、
D直接排入大气，AD管直径为0.4m,其它各管直径为0.3m,
沿程阻力系数疋0.02，忽略局部损失，确定Q,,Q2,Q3和
表压强PC
解：
由题意得:
二SabQ
'2
SadQ
'2
3
-SacQ2S牛
80.02200
25
二g0.35
=136.29
80.02200
二2g0.45
=32.342
80.02160
25
■g0.35
=109
80.02120
2
■:
g3.5
=81.8
解得：
Q'
3'3'3
=0.47m/s,Q2=0.4577m/s,Q3=0.94m/s
…Q2=Q20.45770.2348=0.692m3/s
2
I
Q3
Q3=Q30.940.2348=1.174m3/s
2
Q1二Q2:
:
Q3二1.866m/s
2
…Pc二44.2kN/m
29.环状管网流量计算，进行二次校正计算
0.3m'1
k=0.0234>Q=0.155
D=0.4m
I=500mq
Q=0.15m3s
k=0.0243
『/=1000mjD=0.4m
X=0.0243»Q=0.01
£
rD=03m二>
/=400tn
Q=0.0Sm3/s
^=0,026S
i=1000tn«D=0.3m
J
/=1000m>D=0Jm
A
\=0.026SjQ二0,03m-s
D=0.4m
Q■0.1m3/s
/=5（X）m
X=0.0243
/=4D0m
1=0.026S
0.06mr。
D=0.3m
Q=0,04m'
ni-<
urs
解：
第一次校正计算
环路
管
段
假定
流量
Qi
S
hi
hi/Qi
△Q
管段校
正流量
校正后
的流量
Qi
校正后
的hi
1
AB
+0.15
59.76
+1.3346
8.897
-0.0014
-0.0014
0.1486
1.3196
BD
+0.10
98.21
+0.9821
9.821
-0.0014
0.0986
0.9548
DC
-0.01
196.42
-0.0196
1.960
-0.0014
-0.0175
-0.0289
-0.1641
CA
-0.15
98.21
-2.2097
14.731
-0.0014
-0.1514
-2.2512
0.0874
35.410
-0.1409
环路
管
段
假定
流量
Qi
S
hi
hi/Qi
△Q
管段校
正流量
校正后
的流量
Qi
校正后
的hi
2
CD
+0.01
196.42
+0.0196
1.960
0.0175
+0.0175
+0.0014
0.0289
0.1641
DF
+0.04
364.42
+0.5830
14.575
+0.0175
0.0575
1.2049
FE
-0.03
911.05
-0.8199:
27.330
+0.0175
-0.0125
-0.1424
EC
-0.08
364.42
-2.3323
29.154
+0.0175
-0.0625
-1.4235
-2.5496
73.019
-0.1969
第二次校正计算
环路
管
段
假定流
量Qi
S（不变）
2
hi=SQj
hi/Qi
△Q
管段校
正流量
校正后
流量Qi
I
AB
0.1486
59.76
1.3196
8.880
0.0018
0.0018
0.1504
BD
0.0986
98.21
0.9548
9.684
0.0018
0.1004
DC
-0.0289
196.42
-0.1641
5.678
0.0018
-0.0016
-0.0287
CA
-0.1514
98.21
-2.2512
14.869
0.0018
-0.1496
共
计
-0.1409
39.111
II
CD
0.0289
196.42
0.1641
5.678
0.0016
-0.0018
0.0016
0.0287
DF
0.0575
364.42
1.2049
20.955
0.0016
0.0591
FE
-0.0125
911.05
-0.1424
11.392
0.0016
-0.0109
EC
-0.0625
364.42
-1.4235
22.776
0.0016
-0.0609
共
计
-0.1969
60.801
2.4
又H二SQ2，解得Q=0.05m3/s
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