《流体力学》徐正坦主编课后答案第五章之欧阳法创编Word文档下载推荐.docx
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(2)
(3)真空高度:
5-3水箱用隔板分为A、B两室,隔板上开一孔口,其直径d1=4cm,在B室底部装有圆柱形外管嘴,其直径d2=3cm。
已知H=3m,h3=0.5m试求:
(1)h1,h2;
(2)流出水箱的流量Q。
题5-3图
隔板孔口的流量
圆柱形外管嘴的流量
由题意可得Q1=Q2,则
解得
5-4有一平底空船,其船底面积Ω为8m2,船舷高h为0.5m,船自重G为9.8kN。
现船底破一直径10cm的圆孔,水自圆孔漏入船中,试问经过多少时间后船将沉没。
题5-4图
在船沉没的过程中存在(浮力定律)
得
∴船沉没过程中水自圆孔漏入的流量是不变的。
另外,当h2=0时,h1’=0.125,则
5-5游泳池长25m,宽10m,水深1.5m,池底设有直径10cm的放水孔直通排水地沟,试求放净池水所需的时间。
设孔口在某时间t的作用水头为h,dt时间内经孔口流出的水的体积
又∵dt时间内游泳池水面下降dh,则体积减少为dV=-Ωdh
由连续方程可得
5-6油槽车的油槽长度为l,直径为D,油槽底部设有卸油孔,孔口面积为A,流量系数为μ,试求该车充满油后所需卸空时间。
题5-6图
在某时间t时,油槽中油面高度为h,dt时间内经孔口泄出的油的体积为
又∵dt时间内游泳池水面下降dh,则体积减少为
即
5-8虹吸管将A池中的水输入B池,已知长度l1=3m,l2=5m直径d=75mm,两池水面高差H=2m,最大超高h=1.8m,沿程阻力系数λ=0.02,局部损失系数:
进口ζa=0.5,转弯ζb=0.2,出口ζc=1.0,试求流量及管道最大超高断面的真空度。
题5-8图
这是简单短管道水力计算,应用公式有:
取断面0-0、1-1伯努利方程
又
5-9如图所示,用水泵自吸水井向高位水箱供水。
已知吸水井水面高程为155.0m,水泵轴线的高程为159.6m,高位水箱水面高程为179.5m,水泵的设计流量为0.034m3/s,水泵吸、压水管均采用铸铁管,其长度分别为8m和50m,吸水管进口带底阀滤网的局部阻力系数ζ1=5.2,管路中三个弯头的局部阻力系数均为ζ2=0.2,水泵出口断面逆止阀和闸阀的局部阻力系数分别为ζ3=6.5和ζ4=0.1,水泵进口断面的允许真空度〔hv〕=6.0mH2O。
试确定:
(1)水泵吸、压水管直径d吸和d压;
(2)校核水泵进口断面的真空度是否满足允许值;
(3)若该水泵能够正常工作,其扬程H为多少?
(4)绘制水泵管路系统的测压管水头线和总水头线。
(经济流速;
吸水管路v允许=1.2m/s、压水管路v压=2m/s)
题5-9图
(1)吸水管路v允许=1.2m/s
取d吸=200mm
压水管路v压=2m/s
取d压=150mm
列0-0、1-1截面的伯努利方程;
所以水泵进口断面的真空度是满足允许值
(3)
(4)
5-10风动工具的送风系统由空气压缩机、贮气筒、管道等组成,已知管道总长l=100m,直径d=75mm,沿程阻力系数λ=0.045,各项局部水头损失系数之和∑ζ=4.4,压缩空气密度ρ=7.86kg/m3,风动工具要风压650kPa,风量0.088m3/s,试求贮气筒的工作压强。
题5-10图
5-11水从密闭容器A,沿直径d=25mm,长l=10m的管道流入容器B,已知容器A水面的相对压强p1=2at,水面高H1=1m,H2=5m,沿程阻力系数λ=0.025,局部损失系数:
阀门ζV=4.0,弯头ζb=0.3,试求流量。
题5-11图
列两液面的伯努力方程
其中
,代入上式得
5-12由水塔向水车供水,水车由一直径d=150mm,长l=80m的管道供水,该管道中共有两个闸阀和4个90°
弯头(λ=0.03,闸阀全开ζa=0.12,弯头ζb=0.48)。
已知水车的有效容积V为25m3,水塔具有水头H=18m,试求水车充满水所需的最短时间。
题5-12图
列水塔液面及管道出流断面的伯努利方程
5-13自闭容器经两段串联管道输水,已知压力表读值pM=1at,水头H=2m,管长l1=10m,l2=20m,直径d1=100mm,d2=200mm,沿程阻力系数λ1=λ2=0.03,试求流量并绘总水头线和测压管水头线。
题5-13图
可将本题看成简单长管串联的水力计算,不计流速水头和局部水头损失。
则
作用水头
由于不计流速水头和局部水头损失,故其总水头线是与测压管水头线重合,并且坡度沿流程不变的直线。
具体结果如下图所示。
5-15储气箱中的煤气经管道ABC流入大气中,已知测压管读值△h为10mmH2O,断面标高ZA=0、ZB=10m、ZC=5m,管道直径d=100mm,长度lAB=20m,lBC=10m,沿程阻力系数λ=0.03,管道进口ζe=0.6和转弯的局部阻力系数ζb=0.4煤气密度ρ=0.6kg/m3,空气密度ρ=1.2kg/m3,试求流量。
题5-15图
列1-1、2-2断面的伯努利方程
5-16水从密闭水箱沿垂直管道送入高位水池中,已知管道直径d=25mm,管长l=3m,水深h=0.5m,流量Q=1.5L/s,沿程阻力系数λ=0.033,阀门的局部阻力系数ζV=9.3,试求密闭容器上压力表读值pm,并绘总水头线和测压管水头线。
题5-16图
管道的沿程损失及局部损失
列上,下两液面的伯努利方程
5-17并联管道,总流量Q=25L/s,其中一根管长l1=50m,直径d1=100mm,沿程阻力系数λ=0.03,阀门的局部阻力系数ζ=3,另一根管长l2=30m,直径d2=50mm,沿程阻力系数λ=0.04,试求各管段的流量及并联管道的水头损失。
题5-17图
∵l1与l2并联
水头损失:
5-18在长为2l,直径为d的管道上,并联一根直径相同,长为l的支管,若水头H不变,不计局部损失,试求并联支管前后的流量比。
题5-18图
本题属简单管道的水力计算。
并联前:
并联后:
又有
5-19有一泵循环管道,各支管阀门全开时,支管流量分别为Q1、Q2,若将阀门A开度关小,其它条件不变,试论证主管流量Q怎样变化,支管流量Q1、Q2怎样变化。
题5-19图
水泵扬程H=hf=SQ2+S2Q22
当阀门A开度关小时,很显然Q1减小。
若Q2不变或减小,则Q=Q1+Q2也减小,另外S、S2是不变的,所以H=SQ2+S2Q22也变小,而H为水泵的扬程是不变的,所以两者矛盾,故不成立。
所以Q2只能增大。
而
,当Q2增大时,Q减小。
综上所述:
Q减小,Q1减小,Q2增大。
5-20应用长度为l的两根管道,从水池A向水池B输水,其中粗管直径为细管直径的两倍d1=2d2,两管的沿程阻力系数相同,局部阻力不计。
试求两管中流量比。
题5-20图
而h1=h2,所以
5-22水塔经串、并联管道供水,已知供水量0.1m3/s,各段直径d1=d4=200mm,d2=d3=150mm,各段管长l1=l4=100m,l2=50m,l3=200m各管段的沿程阻力系数均为λ=0.02,局部水头损失不计。
试求各并联管段的流量Q2、Q3及水塔水面高度H。
题5-22图
5-23如图所示铸铁管供水系统,已知水塔处的地面标高为104m,用水点D处的地面标高为100m,流量Q=15L/s,要求的自由水头Hz=8mH2O,均匀泄流管段4的单位长度途泄流量qCD=0.1L/s.m,节点B处分出的流量qB=40L/s,各管段直径d1=d2=150mm,d3=300mm,d4=200mm,管长l1=350m,l2=700m,l3=500m,l4=300m,试求水塔水面高度H0。
题5-23图
解:
,
比阻不需修正。
H0=a3l3Q32+k2a2l2Q22+k4a4l4(QD+0.55qCD)2+HZ-△H
各管段的比阻由表5-5查得,代入上式
H0=1.025×
500×
0.0852+1.02×
41.85×
700×
0.018642+1.03×
9.029×
300×
0.03152+8-4
=20.8m
5-24通风机向水平风道系统送风,已知干管直径d1=300mm,长度l1=30m,末端接两支管,其中一直径d2=150mm,长度l2=20m;
另一支管是截面为0.15×
0.2m的矩形管,长度l3=15m,通风机送风量Q=0.5m3/s,各管段沿程阻力系数均为λ=0.04,空气密度ρ=1.29kg/m3,忽略局部阻力,试求通风机的风压。
题5-24图
本题属简单长管道的水力计算,不计流速水头和局部水头损失。
;
∵S2Q22>
S3Q32,∴取S2Q22
5-25工厂供水系统,由水泵向A、B、C三处供水,管道均为铸铁管,已知流量Qc=10L/s,qB=5L/s,qA=10L/s,各管段长l1=350m,l2=450m,l3=100m,各段直径d1=200mm,
d2=150mm,d3=100mm,整个场地水平,试求水泵出口压强。
题5-25图
Q1=qA+qB+QC=10+5+10=25L/s
Q2=qB+QC=5+10=15L/s
Q3=QC=10L/s
H=k1a1l1Q12+k2a2l2Q22+a3l3Q32
H=1.06×
350×
0.0252+1.05×
450×
0.0152+365.3×
100×
0.012=10.2m
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- 流体力学 徐正坦 主编 课后 答案 第五 欧阳 创编