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1、第五章习题简答5-1有一薄壁圆形孔口，直径d=10mm，水头H为2m。现测得射流收缩断面的直径dc为8mm，在32.8s时间内，经孔口流出的水量为0.01m3,试求该孔口的收缩系数流量系数，流速系数0及孔口局部损失系数Z。=0.64八4Q.2二d40.01/32.6.06m/s2:0.008v仝箱2gH二6.06,2gH29.82二0.97二八0.97二；=0.640.97=0.625-2薄壁孔口出流，直径d=2cm，水箱水位恒定H=2m，试求:此孔口外接圆柱形管嘴的流量Qn；(3)管嘴收缩断面的真空高度。(1)孔口流量Q;(2)解：(1)孔口出流流量为Q仝：A2gH=0.620.02229.
2、82=1.219103m3/s=1.219L/s4Qn-A.2gH=0.820.022、29.82=1.612L/s4真空高度：他二-匹=0.74H=0.742=1.48mPgPg5-3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图解：隔板孔口的流量圆柱形外管嘴的流量由题意可得Q1=Q2,Q!-A.2ghQ2二JA.2g2gH二h；叫A.2gh1=J2A2gH=hJ1d1A=”2d2：H_h10.620.042小=0.820.0323二hi解得h
3、i二1.07m=3一1.07-0.5=1.43m二h=Hhih3Q=A.2gh1=0.620.042、29.81.07=3.5610m3/s=3.56L/s45-4有一平底空船，其船底面积Q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。Q题5-4图LL_i1Vnh/V13-解：在船沉没的过程中存在（浮力定律）:gh=Ggh2G9800得h二h|-h20.125mPg09800汉8Q=2g=0.620.1229.80.125=7.6210“m3/s4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,h10
4、.125，则一心亠8（。.皿5）/7.62105-5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。解：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Qdt二4、2ghdt又dt时间内游泳池水面下降dh,则体积减少为dV=-Qdh由连续方程可得Qdt=dV即（iA2ghdt二-Qdhdt=-Qdh2gh-Qdh2gh2QH2g2汉25汉10汉J匚5：.20.620.1、29.84二28406s=7.89h5-6油槽车的油槽长度为I，直径为D，油槽底部设有卸油孔，孔口面积为A，流量系数为卩，试求该车充满油后所需卸空时间。解
5、：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Qdt=2ghdt又dt时间内游泳池水面下降dh,则体积减少为dV、2h-D、hD-h2dh由连续方程可得Qdt二dV2ghdt二-21hDh2dhdthDMh一21D-hdh2ghA,2g0二2l_D=hdhA2g4ID232g5-8虹吸管将A池中的水输入B池，已知长度I1=3m,l2=5m直径d=75mm,两池水面高差H=2m,最大超高h=1.8m，沿程阻力系数入=0.02,局部损失系数：进口Za=0.5,转弯Zb=0.2，出口Zc=1.0，试求流量及管道最大超高断面的真空度。解：这是简单短管道水力计算，应用公式有2gH打
6、2(123)2gH取断面兀2-0.0752429.82=0.01413m3/s=14.13L/s0.02350.50.21.00.0750.0141340.01413二0.0752=3.2m/S0-0、1-1伯努利方程2p1v二z1h,中2g2得直二z二h,二hg2g322h.8(0.022汉9.82v+2gv2P1=Pc2g33220.50.2)3.11m0.07529.85-9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
7、和50m，吸水管进口带底阀滤网的局部阻力系数Z1=5.2,管路中三个弯头的局部阻力系数均为Z2=0.2,水泵出口断面逆止阀和闸阀的局部阻力系数分别为Z3=6.5和Z4=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）解:(1)吸水管路压水管路v压=2m/s(2)0.021d吸03列0-0、1-1v允许=1.2m/s4Q40.034二1.2二0.1
8、90m取d吸=200mm二v4Q0.034：.:.2:wd压=0.147m取d压=150mm.21二0.0340.30.2截面的伯努利方程;1.082m兀dnx0.2P1=-Pcv2l112几2gd2g丄8L丄1.0822rI(0.0345.20.2)5.064m：0.22汇9.8所以水泵进口断面的真空度是满足允许值(3)0.021(3)22肛二z丄hlg2g1.0822则-Pc-2V1=159.6-155.027.86mH2Oh|1h|2d压03半0370.154QV2_-：d240.03421.92m:0.152V12g281.0822=(0.0345.20.2)0.4m0.22汉9.8=
9、(2旦2234)仏=(0.03720.26.50.1)d2g0.15理=3.65m29.8H=179.5-155=24.5mH=HhMhl2=0.43.6524.5二28.55m5-10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，沿程阻力系数入=0.045，各项局部水头损失系数之和刀Z=4.4，压缩空气密度p=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图解：上0.0882=19.92m/s兀dnx0.075d2gv26500.045迴4.4理0.07529.8二1303.68m7.
10、8619.92221000130368了.869.81000650二752kPa5-11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，沿程阻力系数入=0.025，局部损失系数：阀门Zv=4.0,弯头Zb=0.3，试求流量。题5-11图解：列两液面的伯努力方程其中hd2g比邑0*200?gv2H10=H200h2v，代入上式得2W5+竺豐009800v=,2g已H0.025430.3=4.58m/s0.025丿.2233.Q=vd=4.580.025=2.2510m3/s445-12由水塔向水车供水，水车由一
11、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（入=0.03，闸阀全开Za=0.12，弯头Zb=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a:-.解：列水塔液面及管道出流断面的伯努利方程v2乙00=z20h2g2H+2叱h2gH29.818(1di80(10.0320.1240.48)二4.29m/s25VtH.2vd4=330s兀24.290.1545-13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I1=10m,l2=20m，直径d1=100mm,d2=200m
12、m，沿程阻力系数入仁入2=0.03，试求流量并绘总水头线和测压管水头线。题5-13图解：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Ho=H皿=298000=12mS一S-95g二d1S8l2S22,5g二d2电980080.03102/525=2484s/m80.032”155s2/m529.8二20.29.8二20.1522212Ho二SQS2Q=(SS2)Q67.4L/SS1S22484155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。NH测总压、:水5-15储气箱中的煤气经管道ABC流入大
13、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IAB=20m，lBc=10m，沿程阻力系数入=0.03,管道进口Ze=0.6和转弯的局部阻力系数Zb=0.4煤气密度p=0.6kg/m3,空气密度p=1.2kg/m3,试求流量。题5-15图解：Pi二水gh=98000.01=98Pa列1-1、2-2断面的伯努利方程P1(t空气-?煤)g(Z2-乙):V；P11/P1(空气-煤)g(Z2-Z1)2V2（1冷近2p12(;空气一煤)g(z2一Z1)2982(1.2-0.6)9.8(5-0)6.21m/s0.6(10.03300.60.
14、4)0.12訐2.Q=vd=6.210.1=49L/s445-16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，沿程阻力系数入=0.033，阀门的局部阻力系数Zv=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图解：管道的沿程损失及局部损失2hf珂Tv)2g-V1)8Q2g二2d4-(0.03330.50.02510.3)80.00152249.8:0.025=7.12m4Q40.0015v=2=3.056m/s_：d:0.025列上，下两液面的伯努利方程Pm二l2hhf1=9.8320.57.121=109kPa5-17并联管道，总流量Q=25L/s，其中一根管长I1=50m，直径d1=100mm，沿程阻力系数入=0.03，阀门的局部阻力系数Z=3,另一根管长I2=30m，直径d2=50mm，沿程阻力系数入=0.04，试求各管段的流量及并联管道的水头损失。题5-17图解:SiJidi2di40.03500.18249
