【正文】 當(dāng) H＝ ， h＝ 時(shí)，求經(jīng)過此系統(tǒng)的流量和水位差 h1與 h2。 問： 1）通過 A、 B 兩孔口流量相同時(shí)， H1與 H2應(yīng)成何種關(guān)系？ 2）如果由于銹蝕，使 槽壁形成一個(gè)直徑 d＝ 的小孔 C， C 距槽底 H3＝ 5m。已知管嘴內(nèi)的真空度為 水柱，求管嘴出流的流量。試確定收縮系數(shù)、流速系數(shù)、流量系數(shù)和局部阻力系數(shù)的大小。試計(jì)算流量增減的百分?jǐn)?shù)。管長 50km，地形平緩，不計(jì)高差，設(shè)計(jì)水力坡降為5‰ ，終點(diǎn)壓強(qiáng) ，管線絕對粗糙度 Δ ＝ 。 （ 1）若設(shè)計(jì)輸送量為 108t/h，那么吸入段的總水頭損失應(yīng)為多少米油柱？（包括沿程水頭損失和 局部水頭損失） （ 2）泵前真空表讀數(shù)應(yīng)為多少？ （ 3） 如果泵出口壓強(qiáng)為 （表壓），泵的效率為 80%，則泵的額定功率（軸功率）應(yīng)為多少？ 1帶保險(xiǎn)活門出口； 2－彎頭（ R＝ 3d）； 3－閘閥； 4－透明油品過濾器； 5－真空表； 6－壓力表 解：（ 1） smhtQ / 3600/1000108/108 3????? smDQAQV / 22 ?????? ? ? ?? ?? ????????????????????????????????????????????????mggVdLhmggVgVhmgVdLhVDjjf222222202Re1040 . Re22224321222146當(dāng)另：＝水力光滑區(qū)，?????????? mhhh jfw ??? （ 2） 對 0－ 0、 5－ 5 列伯努利方程： ? ? OmHPaphgVpp woo245255024??????????????? ?? （ 3）對 6－ 5－ 5列伯努利方程： KWQHNNmppHpHpooo%8065???????????＝＝泵泵軸 第五章 壓力管路的水力計(jì)算 51 直徑 257mm 的長管線，總長 50km，起點(diǎn)高程 45m，終點(diǎn)高程 84m，輸送相對密度 的原油，運(yùn)動粘度 ，設(shè)計(jì)輸量為 200t/h，求水力坡降和總壓降。并與按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對比。 ] 解：試算 法 Q＝ 長管： mpphhppff 19398 42121 ?? ??????? ??? ＝ 假設(shè) λ ＝ 則 smL gdhVgVdLh ff / 2 ?? ????????? ?? 4 ?????? ??Vd ，水力光滑區(qū) ???? 即 ???? smVdVAQ / 322 ???????? ? 419 為測量水力摩阻系數(shù) λ ，在直徑 305mm，長 50km的輸油管線上進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。 解：mnnmuRruRruu ??????? ????????? ?? 11 11 r drRrur drud nRmRA 100 122 ?????? ????? ??? ?? 設(shè) ruRrvn ??????? ??? ,11 ，則 nRrnRv11111 1??????? ?????? 111 ???? nn xnx ?????? ??????? ???????? ?????????????? ??????????? ???????????? ??????nnRRrnnRdrRrnRrRrnRr d rRrRnR nRnRn1211112111101111111112012201101101 ?????? ??????? ?????????? ??????? ???????? ?? ?nnuRQAQVnnRur d rRruQmmnRm1211212112122210??? 所以， ?????? ??????? ?? nnuVm 12112 417 相對密度 50L/s沿直徑為 150mm的管線流動，石油的運(yùn)動粘度為 10cSt，試求每公里管線上的壓降（設(shè)地形平坦，不計(jì)高程差）。 解： smMQ / 3600/10200 33 ????? ? smdQAQV / 22 ?????? ? t1＝ 10176。（ μ 為液體粘度， V為平均流速） 證： 圓管層流 22 3232 D VLpLpDV ?? ????? ? ? a Vaa VLpR ??? 422322 2m a x ???? 413 用長度 5km，直徑 300mm的鋼管，輸送相對密度 ，重量流量 200t/h。忽略表面張力及粘性力的影響，只考慮重力的影響，與保持原型及模型中的弗 汝德數(shù)相等，試求模型長度及模型航速大小。試用雷利量綱分析方法求聲速 C 的表達(dá)式。 解：（ 1） ? ? 0,1 ?? nlDRpf ? （ 2）取 p， D， n 作為基本物理量 [p]=[ML1T2]， [R]=[MLT2]， [D]=[L]， [l]=[L]， [Δ ]=[ L]， [μ ]=[ ML1T1]， [n]=[ T1] 21 pDR??， Dl?2?， D??3?，pn?? ?4 （ 3） 0,2 ????????? ? pnDDlpDR ?? ????????? R nlDDpDRDlpn223124 ??????? 即 ????????? nlDfR 2? 46 研究流體繞流與流向垂直放置的橫臥圓柱體所受的阻力 T時(shí)，涉及的物理參數(shù)為：流體的流速 U、流體的粘度μ、密度ρ、圓柱直徑 D、圓柱長度 l 及圓柱表面粗糙度Δ。求射流對葉片的沖擊力。漸細(xì)彎頭 AB，已知 A 處管徑 DA＝ ， B 處管徑 DB＝ ，通過的流量為 ， B 處壓力 pB＝ 大氣壓。求抽水量、管內(nèi)流速及泵前真空度？（提示：因流量是未知數(shù)，能量方程將為一元三次方程，可用試算法求解） 解： KWNN ???? 泵軸泵 ? 由 1－ 2－ 2 兩液面列伯 努利方程得： ???????????????22222423VDAVQhgVHQHNw??泵 2 2 1 1 3 smVQsmViiVVV//3222232????????????????? 對 1－ 3 兩液面列伯努利方程： PaghgVphgVpwwo21000222????????? ????????????? ??????????吸吸?? 318 輸油管上水平 90186。 314 用 80KW 的水泵抽水，泵的效率為 90%，管徑為 30cm，全管路的水頭損失為 1m，吸水管水頭損失為 ，試求抽水量、管內(nèi)流速及泵前真空表的讀數(shù)。若油的相對密度為 ，管線直徑 D=100 毫米，喉道直徑 d=50毫米，水銀壓差計(jì)讀數(shù) ⊿ h=40 厘米。若⊿ h=200毫米，求管軸處的流速 ? 解：? 022 ppgu A ?? 1 1 2 2 8mH2O 1 2 3 Z2 ? ? smhgppgu HgA/ 22 0???????????? ? ??? 注：??? ???????? hzz zphzp Hg212211 ??? 39 相對密度為 的柴油，由容器 A 經(jīng)管路壓送到容器 B。 解： ① 列 2 的伯努利方程： mmmVQddVQsmgHVgVH3600/100444/2000022212221??????????????????? ② 列 3 的伯努利方程： ? ?? ? K P aPagVHzpgVpHz202032121???????????????????????????? 另解：列 3 的伯努利方程： atK P aPazpgVpzgV2200322?????????????????? 38 為測管路軸線處的流速，裝置如圖所示的測速管。 解：（ 1）屬二 元流動。用以輸送 1000 牛頓的重物通過河道。設(shè)浮子及圓閥的總質(zhì)量 m＝ 100g，汽油相對密度 ，繩長 Z＝ 150mm，問圓閥將在油面高度 H 為多少時(shí)開啟？ 解：由題： PGF ??浮 臨界狀態(tài) PGF ?＝浮 2oP HAVF o ?? ＝＝ 排浮 ? ?? ?? ? ? ?mddzdddmgHzdHmgddHdHmgzHd44442222222212122212122212221??????????????????????????? ????????????? 即 H≥ 225. 圖示水泵吸水管內(nèi)的圓球形吸入閥，管內(nèi)液面高 H1＝ 5m，管外液面高 H2=2m。（ + e2） 解得： h ≥ 222. 圖示兩個(gè)半圓球形殼，以螺釘相連接。鋼板的容許應(yīng)力為 σ＝ ，求最下圈鋼板所需厚度？（提示：參考工程力學(xué)薄壁筒計(jì)算原理） 解： mDVHHDV 5161000444 222 ??????? ??? mDPemNHpP 164 7 0 4 02/4 7 0 4 82??? ???????????????油 221. 某處裝置一 安全閘門，門寬 B 為 米，門高 H 為 米。試求能使拋物面頂端碰到容器底時(shí)的轉(zhuǎn)數(shù) n2，在容器靜止后水面高度 h2將為多少？ 解：自由液面方程：grzs 222?? 注 ： 拋 物 體 的 體 積 是 同 底 同 高 圓 柱 體 體 積 的 一 半 gRRgRV 422142222 ???? ???拋 ① ? ?12122 hHRVhRVHR ????? ??? 拋拋 ? ? ? ? 11112421 244 nR hHghHRg R ????? ?????? ? ? ? ? m i n/??? ?????? ? ?? ② 2/2 HRV ??拋 ? ? m i n/???? ?????? ?????? ③ mmHh 250250022 ??? 附證明 ： 拋物體的體積是同底同高圓柱體體積的一半 gRRgRV 422142222 ???? ???拋 ??????????????????????????????????????grgrrzrVVgrrgdrrgdrgrrgrdrdzrVrrrzz2221442224022022002040204230222022202000000????????????????柱柱拋 217. 木制提升式閘板，寬度 B＝ ，水深 H＝ ，閘板與導(dǎo)槽間的摩擦系數(shù)為 ，求提升閘板需力多少？ 解： NBHHApNc 3 ?????? 水? NNfT 1 5 7 6 5 3 ????? 218. 圖示油罐發(fā)油裝置，將直徑 d 的圓管伸進(jìn)罐