最新流体力学龙天渝蔡增基版课后答案第五章孔口管嘴管路流动.docx
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最新流体力学龙天渝蔡增基版课后答案第五章孔口管嘴管路流动
第五章孔口管嘴管路流动
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・A.2gHo
与深度无矢，所以每个孔口的出流量相同
笫2题图
d=10mmo
（1）如果箱壁厚度
XT
2•有一水箱水面保持恒定（5m）,箱壁上开一孔口‘孔口直径
S=3mm求通过孔口的流速和流量。
（2）如果箱壁厚度S=40mm求通过孔口的流速和流量。
解：
（1）视作薄壁小孔口'「=0.97,」・062
v二2gh=9.6m/s得：
Q=S=4.8210Am3/s
（2）视作管嘴，一」=0.82
u=.2gh=8.12m/s得：
Q二」vA=6.3810um3/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1=0.1m,A箱水深H=3m恒定不变。
（1）分析出流恒定性条件（我不变的条件）。
（2）在恒定出流时，B箱中水深我等于多少？
（3）水箱流量Q为何值？
解：
（1）当Qi=Q2时出流恒定
（2）因为Qi=Q2,g•.2g（Hi・H2）="2A2.2g（H20.1）
查表得f=0.6,J2=0.82‘解得:
H2=1.85m
（3）解得QiA3.58X10-3m3/s
'经过短管出
4•证明容器壁上装一段短管（如图所示）流时的流量系数□与流速系数为
护二p■
鳥八1
•••v二2gH。
5•某诱导器的静压箱上装有圆柱形管嘴，管径为4mm，长度1=100mm,；=0.02，从管嘴入
口到出口的局部阻力系数0.5，求管嘴的流速系数和流量系数（见上题图）。
解：
由题得:
二=0.707
J,1
30m/s。
此时静压箱
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内应保持多少压强?
空气密度为p=1.2kg/m3。
解：
"•P
V=2，得=0=1.08kN/m2
7.某恒温室采用多孔板送风，风道中的静压为200Pa,孔口直径为20mm，空气温度为20C,尸0.8。
要求通过风量为1rr?
/s。
问需要布置多少孔口？
解：
Q=nA2：
P，得门=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Hi=3m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）
Eri—wl
A箱水面压力为2000Pa,Hi=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
Q”A.2gH“，H。
二已
得：
Q=：
0.037m3/s
精品文档
得:
Q=0.0216m3/s
（3）Q“A2g|_|。
叫十”齧
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8r^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:
g=H0.37=2.744N/m2
Q=〔内・A=12.96kg/s
（方法二）：
分别令上下部窗口外渐变流断面2和断面1,根据气体能量方程，得
Pg（—
22
因为Pl=P2=Pa,Vl=V2：
0,所以
Pn）H
又由于二Pl=ip2
根据气体孔口淹没出流的流量公式：
°M1=Pa
V
QM2=AAj2g骨
又由于连续性方程
°M1=QM2
查得烏=1.205kg/m3,C=1.165kg/m3
20C
■■■■
第10题图
Qmi=Qm2-Qm=12.96kg/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:
:
・p二_・7gh，，是U形压差计液体容重「为气体容重
Q=PAV2gH；=AA』2g齐叫2gA%叫2g舟h
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
量无矢，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
流粗糙区时，S与管中流量无矢（因为•此时与v以及流体状态无矢），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。
P2—P：
2
解：
H?
1SQ（如果冷却措施是开
g
式则需加上h）
14.某供热系统，原流量为0.005m3/s,总水头损失h=5mH20,现在要把流量增加到0.0085m3/s,试冋水泵应供给多大压头。
解：
Fh二SQ2即5二S0.0052
S=2105s2/m5
252
H2=SQ2=21050.00852=14.45m
15.
3m,L2二5m,L3二4m，直径
两水池用虹吸管连通，上下游水位差H=2m，管长Ll=
d=200mm，上游水面至管顶高度h=1m。
已知匸0.026,进口网Z10，弯头Z1.5（每个弯头），出口t=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：
d..2gH
Q=4—
c-2--1「八
EL—8（）d
05m/S
方法二：
・dg
=SQ2‘解得Q=0.05m3/s
8人L十匚+匚2]
解：
（1）Shi=*=118.69s2/m5
Ttdig
fl
8人匕+J+J+1
。
2J25
Sh2=）=2106.1s/m
兀dg
（2）H=h（Shi+Sh2）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,h=10m，启0.02。
压出管为直径不同的两段管段串联组成，d2=200mm，b=50m，入=0.02;250m,A=0.02。
空气密度为p=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）
绘出全压线与静压线图。
Sp一$1
Sp3
2
p=SpQ
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？
1
解：
并联管路Q:
「一一，如果要得到各支管流量相等必须各支管S相等
・••应设计成S1=S2=S3
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Z）,
则Q和Q2哪个大些？
阻力hfi和hf2哪个大些？
解：
（1）SiQi2=S2Q；,S与Z有尖
（2）hfi=hf2
20.有一简单并联管路如下图，总流量Q=80XW3m3/s,/=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‘L仁600m，第二支路d2=200mm，L2=360m。
11
解牛:
Qi:
Q2=S2:
JSC（QJWvS
25
=1862.9s2/m5
解得：
Qi:
QA0.774Q2=4510*m3/sQj=3510nm3/s
Hi=S1Q2=S2Q2=3.72m
21•如上题，若使Qj二Q2如何改变第二支路？
解：
比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,/=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：
Q2：
Q3:
=
1
1
d4=2185:
1743:
3375
丄4
Q2Q3Q4二Qa
S2=346.8s2.m5
H^p=S2Q：
-11.15rn
2185
Q2-218517433375%“山
/i1000（m）
hl
350（mm
8兀Ls
2爲矿評
Hi5=Si5Q
13m
二H=11.1513=24.15m23•管段1的管径为20mm，管段2为25mm」为20m为10m、匕7A15=0.025,
流量分配有何变化？
解：
这样Qi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
的末端再加-段管子’Q］、Q2、Q3,若在支管2Q3各有何变化？
如图中所示。
冋Q和Q2、
解:
由于总阻抗加大，H二SQ2，使总流量Qi
减小
由于H不变，Q3减小»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
Ch、Cfe、Q3,并比较三流量，得出结论来。
（忽略a处流速水头）
解：
QAQ2Q3
Q=qiQAQiQ2Q3
（1）2O=SQ2
⑵20二5+SO+SQ；=5+S（Q2Q3）2SQ；
（3）20=10+SQi2+2SQ2
联立
（1）
（2）（3）Q仁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、E沿着L1=200,L
2=100m,di=200m,d2=100m的两根管子流AL3=720m,ds=200m的总管，并注入水池水中。
求：
（1）当H=16m,XI二后=0.02,/2=0.025时‘排入C中的总流量（不计阀门损失）；
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（2）若要流量减少一半，阀门的阻力系数为多少?
解得:
Qc=60.251Ocm3/s
⑵当流量减少一半Qc=QaQb-—c
2
&3
d3
■:
dag
*2*2
二SiQaSsQc2-S2QBS3Q；
解得：
=256
_8x0.02x200
Sad=…25~=32.342
ir2HYAZl5
Sac
80.02160
二勺0.35
=109
80.02120
2
=81.8
二a3.5
解得:
Q；=0.47m3/s,Q2=0.4577m3/s,Q；=0.94m3/s
•Q
3
二Q2=Q2
0.45770.2348=0.692m3/s
2
Q
Q3=Q.
9
3
0.940.2348=1.174m3/s
3
Qi=Q2■Q3=1.866m/s
2
二Pc=44.2kN/m
29•壬不状管网淪畐1+覧，彳井行一吹榜帀计
解：
第一次校正计算
环
路
管
段
假定流量
Qi
Si
hi
hi/Qi
△Q
管段校正流量
校正后的流量
Qi
校正后的h
1
AB
+0.15
59.76
+1.3346
8.897
-0.0014
-0.0014
0.1486
1.3196
3D
+0.10<
98.21
+-0.9821<
3.821
-0.0014
0.0986
0.9548
DC
-0.01
196.42-
■0.0196
1.960
-0.0014
-0.0175
-0.0289
-0.1641
（
DA
-0.15<
98.21
■2.2097
14.731
-0.0014
-0.1514
-2.2512
10874:
35.410
-0.1409
环
路
管
段
假定流量Qi
Si
hi
hi/Qi
△Q
管段校正流量
校正后的流量
Qi
校正后的h
CD
+0.01
196.42
+0.0196
1.960
+0.0175
+0.0014
0.0289
0.1641
2
DF
+0.04
364.42
+0.5830
14.575
0.0175
+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
Si（不
变）
hi=SQ：
hi/Qi
AQ
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
共计工
-0.1409
39.111
n
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
共计工
-0.1969
60.801
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