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1、第五章第五章 孔口、管嘴出流孔口、管嘴出流 及有壓管流及有壓管流第一節(jié)第一節(jié) 孔口出流孔口出流第二節(jié)第二節(jié) 管嘴恒定出流管嘴恒定出流第三節(jié)第三節(jié) 短管的水力計(jì)算短管的水力計(jì)算第四節(jié)第四節(jié) 長(zhǎng)管的水力計(jì)算長(zhǎng)管的水力計(jì)算第五節(jié)第五節(jié) 離心式水泵裝置及其離心式水泵裝置及其 水力計(jì)算水力計(jì)算教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)及難點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)及難點(diǎn) 基本內(nèi)容基本內(nèi)容本章在定量分析沿程水頭損失和局部水頭損失的基礎(chǔ)上，本章在定量分析沿程水頭損失和局部水頭損失的基礎(chǔ)上，對(duì)工程實(shí)際中最常見的有壓管道恒定流動(dòng)和孔口、管嘴對(duì)工程實(shí)際中最常見的有壓管道恒定流動(dòng)和孔口、管嘴出流進(jìn)行水力計(jì)算。出流進(jìn)行水力計(jì)算。重、難點(diǎn) 水頭損失的分析和
2、確認(rèn)水頭損失的分析和確認(rèn)HH0OOCAACdCvCv0gv2200第一節(jié)第一節(jié) 孔口出流孔口出流液體從孔口以液體從孔口以射流射流狀態(tài)狀態(tài)流出，流線不能在孔口流出，流線不能在孔口處急劇改變方向，而會(huì)處急劇改變方向，而會(huì)在流出孔口后在孔口附在流出孔口后在孔口附近形成近形成收縮斷面收縮斷面，此斷，此斷面可視為處在漸變流段面可視為處在漸變流段中，其上壓強(qiáng)均勻。中，其上壓強(qiáng)均勻。c-c為收縮斷面，收縮系數(shù)：為收縮斷面，收縮系數(shù)：cAA 收縮斷面面積收縮斷面面積 孔口斷面面積孔口斷面面積bl32al311l2lab完全收縮完全收縮非非完完全全收收縮縮無(wú)收縮無(wú)收縮邊壁的邊壁的整流作用整流作用會(huì)影響收縮系數(shù)，
3、故有完全收縮與非完全會(huì)影響收縮系數(shù)，故有完全收縮與非完全收縮之分，收縮系數(shù)視收縮之分，收縮系數(shù)視孔口邊緣與容器邊壁距離孔口邊緣與容器邊壁距離與與孔口尺孔口尺寸之比寸之比的大小而定，大于的大小而定，大于3則可認(rèn)為完全收縮。則可認(rèn)為完全收縮。 HH0OOCAACdCvCv0gv2200孔口出流的分類孔口出流的分類恒定出流、非恒定出流；恒定出流、非恒定出流；淹沒出流、自由出流；淹沒出流、自由出流；薄壁出流、厚壁出流。薄壁出流、厚壁出流。101Hd 小孔口小孔口101Hd 大孔口大孔口對(duì)薄壁小孔口：對(duì)薄壁小孔口：= 0.630.64= 0.630.64wcchgvgvH222200對(duì)對(duì)0-0，c-c
4、列能量方程列能量方程其中其中g(shù)vhhcjw220設(shè)設(shè)gvHH22000000221gHgHvcc98. 097. 0則則0022gHAgHAAvQcc流速系數(shù)流速系數(shù)流量系數(shù)流量系數(shù)62. 060. 0其中其中1.1.薄壁小孔口自由出流薄壁小孔口自由出流HH0OOCAACdCvCv0gv2200其中其中00111c則則H0 作用總水頭作用總水頭孔口流速系數(shù)孔口流速系數(shù)孔口流量系數(shù)孔口流量系數(shù)）（）（gvaHgvaHH22222220010流經(jīng)孔口的局部阻力系數(shù)流經(jīng)孔口的局部阻力系數(shù)0收縮斷面突擴(kuò)的局部阻力系數(shù)收縮斷面突擴(kuò)的局部阻力系數(shù)e98.097.062.060.02.2.薄壁小孔口淹沒出流
5、薄壁小孔口淹沒出流對(duì)對(duì)1-11-1，2-22-2 列能量方程列能量方程gvgvHgvHce2)(222022222001000221gHgHvec0022gHAgHAAvQcc大孔口出流的流量系數(shù)，可查表大孔口出流的流量系數(shù)，可查表大孔口形心的水頭大孔口形心的水頭0H3.3.大孔口恒定出流大孔口恒定出流大孔口出流的流量公式形大孔口出流的流量公式形式不變，只是相應(yīng)的水頭式不變，只是相應(yīng)的水頭應(yīng)近似取為應(yīng)近似取為孔口形心處孔口形心處的的值，具體的流量系數(shù)也與值，具體的流量系數(shù)也與小孔口出流不同。小孔口出流不同。由于孔口各點(diǎn)的作用水頭差異很大，如果把這由于孔口各點(diǎn)的作用水頭差異很大，如果把這種孔口分
6、成若干個(gè)小孔口，對(duì)每個(gè)小孔口出流種孔口分成若干個(gè)小孔口，對(duì)每個(gè)小孔口出流可近似用小孔口出流公式，然后再把這些小孔可近似用小孔口出流公式，然后再把這些小孔口的流量加起來(lái)作為大孔口的出流流量?？诘牧髁考悠饋?lái)作為大孔口的出流流量。在在 dt 時(shí)段內(nèi)時(shí)段內(nèi)hAtghAdd20hhgAAtd2d0則液面從則液面從 H1 降至降至 H2 所需時(shí)間所需時(shí)間)(22d2210021HHgAAhhgAAtHH容器放空（即容器放空（即H20）時(shí)間）時(shí)間max1101002222QVgHAHAgAHAtH1H2hdhA0H1H2hdhH1H2hdhA04. 4. 孔口非恒定出流孔口非恒定出流第二節(jié)第二節(jié) 管嘴恒定出
7、流管嘴恒定出流一一. 管嘴出流的水力現(xiàn)象管嘴出流的水力現(xiàn)象(a)外管嘴外管嘴內(nèi)管嘴內(nèi)管嘴(b)(c)(d)(e)外管嘴外管嘴(a)(a)直角型外管嘴直角型外管嘴(b)(b)收縮型外管嘴收縮型外管嘴(c)(c)擴(kuò)散型外管嘴擴(kuò)散型外管嘴(d)(d)流線型外管嘴流線型外管嘴二、管嘴恒定出流二、管嘴恒定出流對(duì)對(duì)1-11-1，2-22-2 列能量方程列能量方程whgvgvH222200忽略管嘴沿程損失，且令忽略管嘴沿程損失，且令gvHH22000則管嘴出口速度則管嘴出口速度00221gHgHvn0022gHAgHAvAQnn其中其中為管嘴的局部阻力系數(shù)，取為管嘴的局部阻力系數(shù)，取0.50.5；則；則流量
8、系數(shù)流量系數(shù)82. 05 . 0111n流速系數(shù)流速系數(shù)說明說明管嘴管嘴過流能力更強(qiáng)過流能力更強(qiáng)82. 0nn62. 060. 0孔口98. 097. 0孔口？D34DvCvcC管嘴出流流量系數(shù)的加大可以從管嘴收管嘴出流流量系數(shù)的加大可以從管嘴收縮斷面處存在的縮斷面處存在的真空真空來(lái)解釋，由于收縮來(lái)解釋，由于收縮斷面在管嘴內(nèi)，斷面在管嘴內(nèi)，壓強(qiáng)要比孔口出流時(shí)的壓強(qiáng)要比孔口出流時(shí)的零壓低零壓低，必然會(huì)，必然會(huì)提高提高吸出流量的能力。吸出流量的能力。對(duì)對(duì) B-B，c-c 列能量方程列能量方程wBccchgvgpgvgp2222取真空壓強(qiáng)和真空高度值，得取真空壓強(qiáng)和真空高度值，得Bjcccvcvch
9、gvgvgph2222由由02gHvn而而hw 按突擴(kuò)計(jì)算，得按突擴(kuò)計(jì)算，得022222) 11(2) 1(2HgvAAgvhhncjw說明管嘴真空度可達(dá)作用水頭的說明管嘴真空度可達(dá)作用水頭的7575以以 代入代入1,82. 0,64. 0n則則0222) 11(Hhnvc得得0222Hgvn所以所以022212Hgvnc075. 0Hhvc得得AABBccv2HH0AABBccv2HH0vvAAvcc1又又三、管嘴真空度三、管嘴真空度 形成真空時(shí)作用水頭不可能無(wú)窮大，因?yàn)楫?dāng)真形成真空時(shí)作用水頭不可能無(wú)窮大，因?yàn)楫?dāng)真空度達(dá)到一定時(shí)，其壓強(qiáng)小于汽化壓強(qiáng)，出現(xiàn)空度達(dá)到一定時(shí)，其壓強(qiáng)小于汽化壓強(qiáng)，出
10、現(xiàn)汽蝕汽蝕破壞破壞，而且會(huì)將空氣從管嘴處吸入，而且會(huì)將空氣從管嘴處吸入，破壞真空破壞真空，而，而成為孔口出流。成為孔口出流。 實(shí)驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)液流為水流，管嘴長(zhǎng)度實(shí)驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)液流為水流，管嘴長(zhǎng)度 l =(34)d 時(shí)，管嘴正常工作的最大真空度為時(shí)，管嘴正常工作的最大真空度為7.0m，則作用水則作用水頭頭m975. 0m70H 說明圓柱形外管嘴說明圓柱形外管嘴正常工作條件正常工作條件是：是： l = (3 4) dH09m21222222111122whgvpzgvpz實(shí)際流體恒定總流能量方程沿程損失沿程損失局部損失局部損失第三節(jié)第三節(jié) 有壓管路水力計(jì)算有壓管路水力計(jì)算 已能定量分析，原則已能定量分
11、析，原則上解決了恒定總流能量上解決了恒定總流能量方程中的方程中的粘性損失粘性損失項(xiàng)。項(xiàng)。短管：短管：長(zhǎng)管：長(zhǎng)管：hf 與與 hj 均較大，不能忽略不計(jì)（均較大，不能忽略不計(jì)（hj5hf）hf 很大，不能忽略，而很大，不能忽略，而hj可忽略不計(jì)（可忽略不計(jì)（ hj 5hf）jfhhgvpzgvpz2122222211112)()2(= H0=0 gvdl22gv22gv2)(2=管系管系流量流量系數(shù)系數(shù)作用作用水頭水頭 H一、短管的水力計(jì)算一、短管的水力計(jì)算gHdlv211gHAvAQc2dlc11vOO1122H自由出流自由出流vOO112233Hhjfhhgvpzgvpz2122222211
12、112)()2(= H+h0= gvdl22gv22gv2)(2=h作用作用水頭水頭 H淹沒出流淹沒出流vOO112233Hh32212123333211112)()2(jjfhhhgvpzgvpz= H+h0= gvdl22gv2)(2=用用3-3斷面作斷面作下游斷面下游斷面0hgvgvv22)(2232=出口水頭損失出口水頭損失按突擴(kuò)計(jì)算按突擴(kuò)計(jì)算vOO112233Hh管系管系流量流量系數(shù)系數(shù)淹沒出流淹沒出流與自由出與自由出流相比，流相比，作用水頭作用水頭不同，管不同，管系流量系系流量系數(shù)相同，數(shù)相同，局部損失局部損失中不包含中不包含2-22-2斷面出斷面出口損失?？趽p失。 dlc11gH
13、AvAQc2gHdlv211zz241235112233l2l1要求要求確定確定計(jì)算計(jì)算已知已知【例】【例】 1 1 離心泵管路系統(tǒng)的水力計(jì)算離心泵管路系統(tǒng)的水力計(jì)算 流量流量Q，吸水管長(zhǎng)吸水管長(zhǎng)L L1，壓水管長(zhǎng)，壓水管長(zhǎng)L2， 管徑管徑d，提水高度提水高度z ，各局部水頭，各局部水頭 損失系數(shù)，沿程水頭損失系數(shù)損失系數(shù)，沿程水頭損失系數(shù) 水泵最大真水泵最大真空度不超過空度不超過6m6m水泵允許安裝高度水泵允許安裝高度 水泵揚(yáng)程水泵揚(yáng)程zz241235112233l2l10 . 15Q，dv【解】【解】 水泵允許安裝高度水泵允許安裝高度zz241235112233l2l10 . 15 水泵揚(yáng)
14、程水泵揚(yáng)程 = = 提水高度提水高度 + + 全部水頭損失全部水頭損失l1132l22 2 有壓泄水道的水力計(jì)算有壓泄水道的水力計(jì)算 泄流量泄流量Q，畫出水頭線畫出水頭線 圓形隧洞圓形隧洞求求已知已知21l1132l2出口斷面由出口斷面由A縮小為縮小為A2出口流速出口流速管內(nèi)流速管內(nèi)流速新增出口局部損失新增出口局部損失321l1132l2出口斷面縮小出口斷面縮小出口流速稍有增大出口流速稍有增大 管中流速卻顯著減小管中流速卻顯著減小出流量減小出流量減小沿程壓強(qiáng)增高沿程壓強(qiáng)增高入口斷面入口斷面 0-0，任意斷面，任意斷面 i-i 通過有壓管道定常流動(dòng)的水力計(jì)算，容易通過有壓管道定常流動(dòng)的水力計(jì)算，
15、容易確定沿程壓確定沿程壓強(qiáng)強(qiáng)的分布，得到測(cè)壓管水頭線。測(cè)壓管水頭線低于管軸的分布，得到測(cè)壓管水頭線。測(cè)壓管水頭線低于管軸線，為線，為負(fù)壓負(fù)壓。工程中有時(shí)需要避免壓力的低值，為此找。工程中有時(shí)需要避免壓力的低值，為此找出管道中的出管道中的壓力最低點(diǎn)壓力最低點(diǎn)，檢驗(yàn)其是否滿足要求。如壓力，檢驗(yàn)其是否滿足要求。如壓力過低，可采取調(diào)整管道位置高程、降低流速等措施解決。過低，可采取調(diào)整管道位置高程、降低流速等措施解決。壓強(qiáng)沿程變化和水頭線的繪制壓強(qiáng)沿程變化和水頭線的繪制v122gv222g管道突然縮小管道突然縮小總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線v122gv222g管道突然放大管道突然放大總水頭線
16、總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線作用水頭全部用于支付沿程損失作用水頭全部用于支付沿程損失1122Hvv220 022wvvHhgg則則252282lQdggvdlhHf二、長(zhǎng)管的水力計(jì)算二、長(zhǎng)管的水力計(jì)算一、簡(jiǎn)單管路一、簡(jiǎn)單管路比阻比阻單位流量通過單單位流量通過單位長(zhǎng)度管段產(chǎn)生的水位長(zhǎng)度管段產(chǎn)生的水頭損失頭損失528dgSsmvdS/2 . 1001736. 03 . 5；smvdvS/2 . 1)001736. 0(867. 01852. 03 . 53 . 0；）（226. 0774. 4000915. 0QdS 比阻比阻S S由謝才公式和曼寧公式由謝才公式和曼寧公式對(duì)鋼管和鑄鐵管對(duì)鋼管和
17、鑄鐵管對(duì)塑料管材對(duì)塑料管材 阻力平方區(qū)阻力平方區(qū) 過渡粗糙區(qū)過渡粗糙區(qū)【例】【例】已知簡(jiǎn)單管路的已知簡(jiǎn)單管路的l =2500m，H = =30m，Q =250l/s， n =0.011。求管徑求管徑d?！窘狻俊窘狻?2SlQH 由由得得622/ms192. 0lQHS由謝才及曼寧公式，得由謝才及曼寧公式，得33. 523 .10dnS 代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得d 388mm介于標(biāo)準(zhǔn)管徑介于標(biāo)準(zhǔn)管徑350mm400mm之間之間 串聯(lián)管路串聯(lián)管路niiiinifiQlShH121 并聯(lián)管路并聯(lián)管路iQQQQ21Q1Q2Q3QQ1122HABwiwwwBwAhhhhh321niiQQ11122Hl1 d
18、1l2 d2Q1Q2二、復(fù)雜管路二、復(fù)雜管路【例】【例】已知簡(jiǎn)單管路的已知簡(jiǎn)單管路的l =2500m，H = =30m，Q =250l/s，n =0.011。求管徑求管徑d?！窘狻俊窘狻?由謝才及曼寧公式，得由謝才及曼寧公式，得33. 523 .10dnS 其中取其中取 d1=400mm，d2=350mm，得，得采用串聯(lián)管路，則采用串聯(lián)管路，則221 12 212302500HS l QS l Qlll12404m, 2096mll 沿程均勻泄流管路沿程均勻泄流管路xdx管路中任一點(diǎn)處流量管路中任一點(diǎn)處流量xlQQQQyyzx則則xlQQQSxSQhyyzfd)(dd22取取比阻比阻S為常量為
19、常量，上式積分得，上式積分得2221()3(0.55)fzzyyzyhSl QQ QQSl QQ 水處理構(gòu)筑物的多孔配水管，冷卻塔的布水管，以及城市水處理構(gòu)筑物的多孔配水管，冷卻塔的布水管，以及城市自來(lái)水管道的沿途泄流，隧道工程中長(zhǎng)距離通風(fēng)管道的漏風(fēng)等自來(lái)水管道的沿途泄流，隧道工程中長(zhǎng)距離通風(fēng)管道的漏風(fēng)等水力計(jì)算。水力計(jì)算。2cSlQ若若無(wú)轉(zhuǎn)輸流量無(wú)轉(zhuǎn)輸流量Qz=0，則，則213fyhSlQHQzQyl 管網(wǎng)管網(wǎng)樹狀管網(wǎng)：樹狀管網(wǎng)：環(huán)狀管網(wǎng)：環(huán)狀管網(wǎng)：管線短，管徑相對(duì)大，投資小，但可靠性差管線短，管徑相對(duì)大，投資小，但可靠性差管線長(zhǎng)，管徑相對(duì)小，投資大，但可靠性好管線長(zhǎng)，管徑相對(duì)小，投資大，但
20、可靠性好 分叉管路分叉管路HABCD 各支管按串聯(lián)算，支管之間各支管按串聯(lián)算，支管之間按并聯(lián)算。按并聯(lián)算。第四節(jié)第四節(jié) 水泵水力計(jì)算水泵水力計(jì)算裝置原理裝置原理自灌式自灌式：水泵泵軸低于吸水池水面：水泵泵軸低于吸水池水面吸入式吸入式：水泵泵軸高于吸水池水面：水泵泵軸高于吸水池水面性能參數(shù)性能參數(shù)H Ht t 揚(yáng)程揚(yáng)程Q Q 流量流量N N 軸功率軸功率N N有效功率有效功率 效率效率n n 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速h hv v 允許吸水真空度允許吸水真空度wdsthHHHtgQHN 【例】【例】水泵功率水泵功率N=25kW, ,流量流量Q = =60L/s,效率效率p=75%, ,吸水吸水管管l1=8m, d
21、1=250mm,壓水管壓水管l2=50m,d2=200mm,=0.025,底閥底閥fv=4.4,彎頭彎頭b=0.2,閥門閥門v=0.5,逆止閥逆止閥sv=5.5,水泵允許真空度水泵允許真空度hv =6m。求水泵安裝高度求水泵安裝高度zs, ,水泵提水高度水泵提水高度Hg。Hszsd1d2l1l2水水泵泵閥閥門門逆逆止止閥閥底閥底閥1122【解】【解】 12140.446m/sQvd20.7m/sv 對(duì)對(duì)1，2列伯努利方程列伯努利方程211(1)2svfvblvzhdg60.095.91m280.4466(1 0.0254.40.2)0.252 9.8Hszsd1d2l1l2水水泵泵閥閥門門逆逆
22、止止閥閥底閥底閥113322112212(1)()22gtfvbvsvblvlvHHdgdg對(duì)對(duì)1，3列伯努利方程列伯努利方程tpgQHN31.89mptNHgQ2500.731.890.09(0.0250.55.50.2)0.22 9.831.49m水擊水擊：在有壓管路中流動(dòng)的液體，由于某種在有壓管路中流動(dòng)的液體，由于某種外界原因外界原因（如閥門突然關(guān)閉、水泵或水輪機(jī)組突然停車等），使（如閥門突然關(guān)閉、水泵或水輪機(jī)組突然停車等），使得液體得液體流速發(fā)生突然變化流速發(fā)生突然變化，并由于液體的慣性作用，引，并由于液體的慣性作用，引起起壓強(qiáng)急劇升高和降低的交替變化壓強(qiáng)急劇升高和降低的交替變化，這種
23、現(xiàn)象稱為水擊。，這種現(xiàn)象稱為水擊。升壓和降壓交替進(jìn)行時(shí)，對(duì)于管壁和閥門的作用如同錘升壓和降壓交替進(jìn)行時(shí)，對(duì)于管壁和閥門的作用如同錘擊一樣，因此擊一樣，因此水擊也稱為水錘水擊也稱為水錘。水擊現(xiàn)象是一種典型的有壓管道非恒定流問題，水擊現(xiàn)象是一種典型的有壓管道非恒定流問題，在水擊現(xiàn)象中，由于壓強(qiáng)變化急劇，必須考慮流在水擊現(xiàn)象中，由于壓強(qiáng)變化急劇，必須考慮流體的壓縮性及管道的彈性。體的壓縮性及管道的彈性。第五節(jié)第五節(jié) 水擊現(xiàn)象及其預(yù)防水擊現(xiàn)象及其預(yù)防水擊的危害水擊的危害：輕微時(shí)引起輕微時(shí)引起噪聲和管路振動(dòng)噪聲和管路振動(dòng)；嚴(yán)；嚴(yán)重時(shí)則造成重時(shí)則造成閥門損壞閥門損壞，管路接頭斷開，甚至引起，管路接頭斷開，
24、甚至引起管路的管路的爆裂爆裂。 水擊引起的壓強(qiáng)降低，使管內(nèi)形水擊引起的壓強(qiáng)降低，使管內(nèi)形成真空，有可能使成真空，有可能使管路扁縮管路扁縮而損壞而損壞。 有壓管道有壓管道流動(dòng)的流流動(dòng)的流量突變量突變流速突變流速突變由于流動(dòng)的慣由于流動(dòng)的慣性，造成壓強(qiáng)性，造成壓強(qiáng)大幅波動(dòng)大幅波動(dòng) 水擊現(xiàn)象的大致描述：流體的壓縮性和管道的彈性使波流體的壓縮性和管道的彈性使波動(dòng)在管道中以有限的速度傳播動(dòng)在管道中以有限的速度傳播p以閥門突然關(guān)閉為例，將有一個(gè)以閥門突然關(guān)閉為例，將有一個(gè)增壓、增密度、增壓、增密度、增管道斷面積、減流速增管道斷面積、減流速的過程從閥門向上游傳播，的過程從閥門向上游傳播，壓強(qiáng)、流速、密度、管
25、道斷面積的間斷面在管道壓強(qiáng)、流速、密度、管道斷面積的間斷面在管道中運(yùn)動(dòng)，這就是水擊波。中運(yùn)動(dòng)，這就是水擊波。水擊危害的預(yù)防水擊危害的預(yù)防（1 1）延長(zhǎng)閥門關(guān)閉）延長(zhǎng)閥門關(guān)閉時(shí)間時(shí)間；（2 2）縮短管路）縮短管路長(zhǎng)度長(zhǎng)度；（3 3）在管路系統(tǒng)的適當(dāng)位置裝設(shè)）在管路系統(tǒng)的適當(dāng)位置裝設(shè)蓄能器蓄能器（空氣罐或安全閥）；（空氣罐或安全閥）；（4 4）在管路上裝設(shè)）在管路上裝設(shè)調(diào)壓塔調(diào)壓塔。 水擊的利用水擊的利用 例如，例如，水擊泵水擊泵便是利用水擊原理設(shè)計(jì)的一種便是利用水擊原理設(shè)計(jì)的一種無(wú)動(dòng)力揚(yáng)水無(wú)動(dòng)力揚(yáng)水 設(shè)備設(shè)備，這種設(shè)備對(duì)于無(wú)動(dòng)力和電源的地方是很方便的。，這種設(shè)備對(duì)于無(wú)動(dòng)力和電源的地方是很方便的。
26、本章作業(yè)本章作業(yè)習(xí)題習(xí)題 5.2，習(xí)題習(xí)題 5.4，習(xí)題習(xí)題 5.10，習(xí)題習(xí)題 5.16第五章習(xí)題解答第五章習(xí)題解答5.2 薄壁孔口出流，直徑薄壁孔口出流，直徑d=2cm，水箱水位恒定，水箱水位恒定H=2m。求。求 1、孔口流量、孔口流量Q；2、此孔口外接圓柱形管嘴的流量、此孔口外接圓柱形管嘴的流量Qn; 3、管嘴收縮斷面的真空。、管嘴收縮斷面的真空。解：解：2 2、3 3、1 1、slggHAQ219. 122402. 062. 022 slggHAQnn612. 122402. 082. 022mHgpv5 . 1275. 075. 0kPaPapv7 .1414700解：解：5.4 如
27、圖所示水箱用隔板分為左右兩個(gè)水箱，隔板如圖所示水箱用隔板分為左右兩個(gè)水箱，隔板上開一直徑上開一直徑d1=40mm的薄壁小孔口，水箱底接一直的薄壁小孔口，水箱底接一直徑徑d 2=30mm的外管嘴，管嘴長(zhǎng)的外管嘴，管嘴長(zhǎng)l=0.1m,H1=3m。試求。試求在恒定出流時(shí)的水深在恒定出流時(shí)的水深H2和水箱出流流量和水箱出流流量Q1，Q2。1 . 08 . 9203. 0482. 023204. 0460. 0222222222111HlHgAQHgHHgAQn解：解：5.10 如圖所示虹吸管，上下游水池的水位差如圖所示虹吸管，上下游水池的水位差H=2.5mH=2.5m，管長(zhǎng)，管長(zhǎng)L LACAC=15m
28、,L=15m,LCBCB=25m=25m，管徑，管徑d=200mm,d=200mm,沿程阻力系數(shù)沿程阻力系數(shù)=0.025=0.025，入口局部阻力系數(shù)入口局部阻力系數(shù)c=1.0c=1.0，各彎頭局部阻力系數(shù)，各彎頭局部阻力系數(shù)0.20.2，管，管頂允許真空度頂允許真空度7m7m，求通過流量及最大允許超高，求通過流量及最大允許超高h(yuǎn) hs s。最大允許超高：最大允許超高： smgHdlvbeAB/5392. 22131smvAQ/0798. 03 mhgpvv7mgvdlgphACACvs5938. 56 .195392. 2)22 . 012 . 015025. 01 (72)(25.16 如
29、圖已知水泵的功率如圖已知水泵的功率N=25kWN=25kW，流量，流量Q=60L/sQ=60L/s，水泵的，水泵的效率效率p p=75%,L=75%,L1 1=8m,L=8m,L2 2=50m,d=50m,d1 1=250mm,d=250mm,d2 2=200mm,=200mm,=0.025,=0.025,底閥底閥=4.4=4.4，一個(gè)彎頭，一個(gè)彎頭=0.2=0.2，閥門，閥門=0.5=0.5，逆止閥逆止閥=5.5=5.5，水泵的允許真空度，水泵的允許真空度hhv v=6m,=6m,求：求： 1 1、水泵的安裝高度、水泵的安裝高度z zs s; ; 2 2、水泵的提水高度、水泵的提水高度H H
30、g g. .解：解：smAQv/22. 125. 0785. 006. 0211smAQv/91. 120. 0785. 006. 0222以水池水面為基準(zhǔn)面以水池水面為基準(zhǔn)面0 00 0，先對(duì)，先對(duì)0 00 0與水泵進(jìn)口前與水泵進(jìn)口前1 11 1列能量方程：列能量方程：仍以水池水面為基準(zhǔn)面仍以水池水面為基準(zhǔn)面0 00 0，對(duì)，對(duì)0 00 0與水塔水面與水塔水面2 22 2列能量方程：列能量方程：10211200wsahgvgpzgpmgvdlhhgvgppzbfvvwas51. 52)1 (22111102112000000wgthHH20wtghHHptgQHNmgQNHpt89.3106. 0980010002575. 0mgvdlgvdlhbsvvbfvw91. 25 . 241. 02)(2)(22220211120mHg98.2891. 289.31
工程流體力學(xué)課件5孔口管嘴出流及有壓管流
