公用設(shè)備工程師-專業(yè)基礎(chǔ)（暖通空調(diào)、動(dòng)力）-工程流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)-3.4

管路計(jì)算

［單選題］1.某虹吸管路如圖3-4T,管內(nèi)徑為d=200nini,A端浸入水池中，B

端在水池液面上部，兩池液面差為Hz=l.2m,管彎曲部位（軸線1）

到上液面距離為Ih=0.5ir.。試確定2處是否能產(chǎn)生負(fù)壓出現(xiàn)虹吸現(xiàn)象？若此現(xiàn)

象發(fā)生，求2處的流速。（）

圖3-4-1

A.不能

B.能,2.85m/s

C.能，6.85m/s

D.能，4.85m/s

正確答案：B

參考解析：以1斷面為基準(zhǔn)面。取1一1斷面和2-2斷面列伯努利方程：0=Z2

+pz/（pg）+V22/（2g）+hwi-2o由于2斷面高于基準(zhǔn)面，即Z2>0,且Vz2>

0,h,，2>0,則2斷面壓力P2VO,為負(fù)壓，因此出現(xiàn)虹吸現(xiàn)象。忽略流體阻力，

取1斷面和3斷面列伯努利方程:0=Z3+v3?/（2g）。則3斷面的速度為：

匕=4^=J2X9.8XL2=4.85""S由于2斷面的管徑和流量與3斷面相同，

則V2=g=4.85m/s。由于實(shí)際流體需要克服阻力，因此實(shí)際流速比理想流速

小。綜上所述，B項(xiàng)為正確答案。

［單選題］2.如圖3-4-2所示，直徑為250mm、長為350m的管道自水庫取水排入

大氣中，管道入口和出口分別比水庫液面低8nl和14m,沿程阻力系數(shù)為0.04,

不計(jì)局部阻力損失。排水量為0。［2006年真題］

圖3-4-2

B.0.108mVs

C.1.05m3/s

D.0.56m7s

正確答案：B

參考解析：以管道出口水平面為基準(zhǔn)面。取自由液面和出口端面列伯努利方

程：H=v2/(2g)+入(1/d)[v2/(2g)]o

則速度v的計(jì)算公式為：

=2.194ms因此，排水量Q=(nd2/4)v=(3.14X0.2574)X2.194

=0.108m3/so

[單選題]3.當(dāng)某管路系統(tǒng)風(fēng)量為400nl'/h時(shí)，系統(tǒng)阻力為200Pa；當(dāng)使用該系統(tǒng)

將空氣送入有正壓lOOPa的密封艙時(shí)，其阻力為500Pa,則此時(shí)流量為()。

[2018年真題]

A.534m：'/h

B.566m7h

C.583m7h

D.601m7h

正確答案：B

參考解析：阻力公式為：P=P“+SpQ2。式中，p為系統(tǒng)阻力；為管路靜壓

力；，為管路阻抗；Q為系統(tǒng)風(fēng)量。則管路阻抗&=(p-pC/Q2=(200-0)

/4°02=0.00125o又由題意可知，總阻力p=500Pa,靜壓力兇=lOOPa,則此時(shí)

流量為：

。=叱25660^

s0.00125

［單選題］4.某管道通過風(fēng)量500m：7h,系統(tǒng)阻力為300Pa,當(dāng)用該管路系統(tǒng)將空

氣送入有正壓150Pa的密封艙內(nèi)，其流量為750nl時(shí)，系統(tǒng)阻力為()Pa。

［2010年真題］

A.800

B.825

C.850

D.875

正確答案：B

參考解析：阻抗的公式為：Sp=8P(Xl/d+E)/(n2d4)。則由公式可

得，阻抗Sp與流量Q和壓力P無關(guān)，因此前后管道系統(tǒng)阻抗不變。管路系統(tǒng)阻

力的公式為：P=P<sub>st+SQ2o當(dāng)靜壓力Ps,=0Pa,流量Q=500m3/h,阻力P

=3001a時(shí),阻抗S=(P—Pstub>),/Q2=(300-0)/5002=0.0012.」靜壓力Pst/sub>=150Pa.流量Q=750m3/h時(shí)，阻力P=

s22

P<ui>st+SQ=150+0.0012X750=825Pa。

［單選題］5.已知某離心水泵，其流量Q=0.25n?/s,在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水溫

20℃(對應(yīng)氣化壓頭為0.24m)時(shí)，允許吸入真空度口I1=4ni,泵進(jìn)口直徑D=

320mm,從吸入口進(jìn)入到泵入口水頭損失Xhi=1.0m,當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)水頭HA=

9.4m,水溫40℃,所對應(yīng)的氣化壓頭乩=0.75m,則該泵的最大安裝高度［H］為

()。［2017年真題］

A.1.07m

B.2.07m

C.3.07m

D.4.07m

正確答案：A

參考解析：流速Vs=4Q/(nd2)=4X0.25/(nXO.322)=3.llm/so由于水

泵實(shí)際使用條件與標(biāo)準(zhǔn)測試條件不同，因此對允許吸入真空度［HJ］根據(jù)當(dāng)?shù)卮?/p>

氣壓和水溫進(jìn)行修正,則允許吸入真空度［H<sub>s'］=［H<sub>s］-(10.33-

HA)+(0.24-HP)=4-(10.33-9.4)+(0.24-0.75)=2.56m,該泵的最

大安裝高度］-(Vs2/(2g)+Zh<S-56-(3C….07*

［單立逆］6.如圖3-4-3所示虹吸管，C點(diǎn)前的管長l=15m,管徑d=200mm,流速Y=2m/s,進(jìn)口阻力系數(shù)<=1.0,轉(zhuǎn)彎的阻力系數(shù)C=0.2,沿程阻力系數(shù)

12

A=0.025,管頂(:點(diǎn)的允許真空度h=7m,則最大允許安裝高度為0.［2012年真題］

圖3-4-3

A.6.13

B.6.17

C.6.34

D.6.56

正確答案：B

參考釋析：取左惻液面和C點(diǎn)斷面列伯努利方程(形式為C點(diǎn)斷面和左側(cè)液面兩點(diǎn)的能量差值為0)：0=h+p/<Pg)+v2/(2R)+X(1/d)(v2/2g)

sC

+?+C)v2/(2g).C點(diǎn)的真空度為：-p大>s=-p/(pg)-<l+Xl/d+C+<)v2/

11Cub>/(Pg)=7。因此，最允許安袋鬲度為：h<subC12

<2g)=7-(1+0.025X15/0.2+1+0.2)X22/(2X9.8)=6.17m.

［單位題］7.如圖3-4-4所示，某設(shè)備的冷卻水系統(tǒng)從河水中取水，已知河水水面與管道系統(tǒng)出水II的高差Z=，lm,管道直徑d=200g,管長L=200?,沿程阻

力系數(shù)為入=0.02,局部阻力系數(shù)￡4=50.流出要求為Q=200m3/h,則水泵應(yīng)提供的總揚(yáng)程為()m.［2012年真題］

LS圖3-4-4

A.4

B.1118

C.1518

D.2418

正確答案：C

啰4科析：流速v=4Q/(Jid2)=4X(200/3600)/(nX0.22>=1.77m/s.取河水水面為參考通度.設(shè)水泵提供的揚(yáng)程為H,泵的揚(yáng)程用來克服流動(dòng)阻力和

位置勢能,對河水水面及出口列伯努利方程：H=Z+v2/(2g)+X(l/d)v2/<2g)+(￡Ov2/(2g)。則揚(yáng)程H=Z+(1+Xl/d+Et)v2/(2g)=4

+(1+0.02X200/0.2+50)XI.772/(2X9.8)=15.35*/s.該計(jì)算結(jié)果與C項(xiàng)般接近，因此答案選擇G

［單迭遨］&如圖3-4-5所示送風(fēng)系統(tǒng)采用調(diào)速風(fēng)機(jī),現(xiàn)L=1000m3/h,L=1500m3/h,為使L?ub〉A(chǔ)=L<sub〉B=l000m3/h,可采用下列哪種方法?00005年

AB

真題)

A關(guān)小B閥,調(diào)低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速

B.關(guān)小B閥.調(diào)高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速

C.開大R閥，調(diào)低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速

D.A與C方法皆可用

正確答窠：D

_■=界_

酒>1^:5

參考釋析：A管與B管并聯(lián)，總阻抗的公式為:g.AB兩項(xiàng)，關(guān)小B閥，即增大B的阻抗S,八與8并聯(lián)的總阻抗S變大，總流口

B

變小，風(fēng)機(jī)的壓頭提高，而A管阻抗不變,所以A流量會(huì)變大,此時(shí)應(yīng)再調(diào)低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速?則可以使A的流量保持不變。C項(xiàng).同理也“以開大A閥,總阻抗降

低，位流量變大，風(fēng)機(jī)的壓頭降低，8的阻抗不變，因此調(diào)低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可以使B流量戰(zhàn)小至與A流量相等。

［單選題］9.三條支管串聯(lián)的管路.其總阻抗為S,三段支管的阻抗分別為S、S、S,則下面的關(guān)系式止確的是0.［2018年真題］

A.S=S+S+S

123

B.1/S=1/S+1/S+1/S

[-3]

4sJS1+S：+Ss

正確答案:A

參考褲析：中聯(lián)管路的計(jì)算原則為：無中途分流或合流時(shí)，各管段的流累和等，困力我加，總笆路的阻抗等于各管段的阻抗相加，即流值Q=Q+Q+Q,半

123

聯(lián)管格總損失h=h+h4-h，總81抗S=S+S+S.

123I23

［單選即］10.如圖3-4-6所示的匯流叉管。己知流量Q=1.5m3/s,Q=2.6m3/s.過濾斷面3—3的面積A=0.2m2.則斷面3—3的平均流速為0。［2018年其

123

圖3-4-6

A.3.5m/s

B.4.5m/s

C.5.5m/s

D.6.5m/s

正確答案：C

參考釋析：由質(zhì)fit守恒方程知過流斷面3—3的流itQ=Q-Q，則斷面3—3的平?均流速v=3/A=(Q-Q)/A=(2.6—1.5)/0.2=5.5?s.

321333213

［單選鹿］11.三段長度相等的并聯(lián)管道，管徑比為1:2:3,三段管道的流動(dòng)摩擦系數(shù)均相等,則三段管路的體積流量比為()。［2019年真題］

A.1:2:3

B.1:1:1

C.1:1:6

D.1:5.66:15,59

正確答案:D

參考釋析：阻力損失的公式為：H=SQ2。式中，配抗S<sub>H=8(X1/d)/(n2d4R),人為流動(dòng)摩擦系數(shù)，d為管徑，1為管長：Q為體現(xiàn)流量。由于并聯(lián)

H

管路,阻力損失相等.因此則三段管路的體積流玨比為：

：區(qū)

=1:732:^/243

=1:5.66:15.59

［單選題］12.兩直徑相同的并聯(lián)管道1、2,不計(jì)局部損失,沿程阻力系數(shù)相同，1=21,通過的流量為0.［2017年真威］

12

A.Q=0.71Q

C.Q=2Q

12

D.Q=40

12

正確答案:A

參考科析：由于管道1、2井聯(lián)，故存在SQ2=SQ2,其中阻抗S=8入1/(gn2d5)。由即適可知，兩管的直徑d相同,沿程阻力系數(shù)用同，R和X為常

1122

數(shù)，JIB/S=1/I,因此S=2S°由、<22S,s=0.7100

1212121/sub〉/Q2=2/S1得，012=022/2則0<ub>l2

［單選題］13.兩管道1.2并聯(lián),沿程陰力系數(shù)、長度均相等.不考慮局部損失.管道流量Q=2Q,則兩管的管徑關(guān)系為0.［2016年真題］

12

A.d=d

12

B.dT.32d

12

C.d=2d

12

D.d=5.66d

12

正確答案：B

參考辭析：井聯(lián)管路阻力相等，因此對于并聯(lián)管路1和2,有SQ2=SQ2：因?yàn)楣艿懒髯頠=2Q,得S=4S：又因?yàn)橐蚩筍=8A1/2d5)，沿程阻

11221221

力系數(shù)X、長度1均相等，則S/S<5/d5)=4.d<sub>K/sub>5=4d5,則d〈sub>l〈/sub〉=1.32d<sub>2.

2lub>=(dsub>l22

［單選題］M.在并聯(lián)管路中，總的阻抗與各支管阻抗之間的關(guān)系為0°［2009年真題］

北總殂抗的平方根例數(shù)等于各支管阻抗平方報(bào)例數(shù)之和

B.總我抗的例數(shù)等干各支管阻抗立方根倒數(shù)之和

C.總雙抗的倒數(shù)等于各支管阻抗倒數(shù)之和

D.總阻抗等于各支管阻抗之和

正確答案：A

參考樨析：在并聯(lián)環(huán)路中,總阻抗的公式為：“。因此,在并聯(lián)管路中,總的阻抗與各支管陽抗之間的關(guān)系為：總與1抗的平方根倒數(shù)

等于各支管阻抗平方根倒數(shù)之和，

［單選題］15.如圖3T-7所示，若增加一并聯(lián)管道（如虛線所示，忽略增加三通所造成的局部阻力），則會(huì)出現(xiàn)0.［2014年真題］

。1。2

■■■

。3

_____________________圖3-4-7

A.Q增大，Q減小

12

B.Q增大，Q嫡大

12

C.Q減小，Q減小

12

D.Q減小，Q增大

12

正確答案：A

參芍釋析：增加并聯(lián)管段后，變?yōu)閮晒芏尾⒙?lián)后再與前面管段小聯(lián)，即管路2與3并聯(lián)，再與管路1半聯(lián)。并聯(lián)節(jié)點(diǎn)上的總流以為各支管中流量之和；并聯(lián)各

支管上的阻力損失相等：總的阻抗平方根倒數(shù)等于各支管阻抗平方根倒數(shù)之和.則并聯(lián)后總阻抗小于任一管路阻抗，因此S<S,再與前面管段串聯(lián)后，總

232

陽抗變小即S+S<S+S；因?yàn)榭傋枇=SQ2,總阻力為兩水面的高差，則總阻力H不變,總用抗S或小，總流量Q增大：Q=Q，則Q增大；S不變，

123121I1

h=SQ2,則h增大：H=h4-h2,則h變?。篠不變，h=S<sub>2Q2,則Q/

1111122222<sub>減小。

［單選題J16.如圖3-4-8所示.兩水池的水位相差M.用一組管道連接,管道BC段長為2000m,直徑為500mm.CD段和CE段均為長2000m,直徑均為250m.B

點(diǎn)與E點(diǎn)在同一水平線上，D點(diǎn)與B點(diǎn)相差7m。設(shè)管道沿程阻力系數(shù)為0.035,不計(jì)局部阻力報(bào)失。問兩水池間的總流R為Om3/s。［2009年雙超］

A.0.0693

B.0.0501

C.0.J618

D.以上三項(xiàng)答案均錯(cuò)

正確答案：A

參考樨析：水池間管路連接為CD段與CE段并聯(lián)，再與BC段申聯(lián)。由于不計(jì)局部損失，所以BC段的阻抗為：S=(8X1/d)/(n2d4g)=(8X0.035

BC1111

X2000/0.5)/(3.142X0.54X9.8)=185.46：CD段的阻抗為：S=(8入Ksub>2/d)/(n2d<sub>24g)=(8X0.035X2000/0.25)/(3.142X0.254

CD22

X9.8>=5934.75：因?yàn)镃D段與CE段并聯(lián).因此S〈sub〉CE=S.CD段與CE段并聯(lián)的總阻抗為S.則:

所以，S=S/4=5934.75/4=1483.69.兩水池的高差H=8m,用來克服阻力損失.則H=(S+

CCDBC

S)Q2,因此流量Q為:

I8

V185.46+1483.69

=0.0692m3s

L隼選遨J17.某兩層樓的供暖立管，管段1、2的百徑均為20mm,E〈均為20,A=0.02,L=2)m,L=10m,總管源BtQ-1.5X10—3m3/s,則Q、Q<sub>2

121

分別為()m3/s.［2010年真題］

A.0.857X10-3,0.643X10-3

B.0.643X10-3,0.857X10-3

C.0.801X10-3.、0.696X10-3

D.0.696X10-3,0.804X10-3

IE確答案:D

參考釋析：由于管路1與2并聯(lián)，因此兩管路的阻力損失相同，兩管路流用之和為總流憤，BPSQ2=SQ2,Q=Q+Q。陽抗S的公式為：S=8(Xl/d+S

112212

&)/(兀2d他).因此Q、Q〈sub>2的關(guān)系式為:

必—彳

l0.02x(10；0.02)+20

\|o.O2xi2O0.02)*20

=0.866因此，Q=0.866Q.Q=Q+Q=1.866Q=1.5X10-3m3/s.解得：Q.b>K/sub>

121222>=08CHX10-3m3/s,Q<su

=0.866X0.804X10-3=0.696X10-3m3/s.

［單選題］18.并聯(lián)管網(wǎng)的各并聯(lián)管段().［2011年其題］

A.水頭損失相等

B.水力坡度相等

C.總兜量損失相等

D.通過的流量相等

正確答案：A

參考解析：井聯(lián)管路是由多個(gè)簡單管路首首相連，尾尾相連而成，遵循質(zhì)量守恒原理,其節(jié)點(diǎn)上的總流量為各支管中流城之和：按照能做守恒原理,無論是哪

一條支路的阻力損失均等于起始兩節(jié)點(diǎn)的壓頭差，故并聯(lián)各支管上的陽力損失相等。

［單選題］19.兩管道串聯(lián),管長相同，陽力系數(shù)相同且為常數(shù)，兩者的直徑比為1:2,不計(jì)局部損失,則其水頭損失比為0.［2017年真題］

A.h=0.25h

flf2

B.h=0.5h

flf2

C.h=4h

flf2

D.h=32h

flf2

正確答案:D

參考W折：由串聯(lián)可知兩管段流量Q相同。沿程報(bào)失h=X(1/d)?<v2/2g)=8MQ2/(gn2d5),又因?yàn)楣荛Ll相同,阻力系數(shù)X相同.g和x為常數(shù).

f

可得：h/h<sub>f2=(d<sub>2/d)5=25=32,故h2

fl1fl>=3hf2.

A.Q<Q

12

B.Q>Q

12

C.Q=Q

12

D.不定

正確答案：C

參考釋析：兩管并聯(lián)，則兩管道入口和出口的壓力差(作用壓力)H相同；因?yàn)閮筛耆嗤篱L管道，則阻抗S相同。根據(jù)阻力公式11=網(wǎng)2可知，兩管流員

相同即Q=Q.

I2

［單選即J21.如圖3-4-10所示，并聯(lián)管段1、2、3,A、B之間的水頭損失是0.

f.\Bflf2f3

B.h=h+h

fABflf2

C.h=h+h

fABf2f3

D.h=h=h=h

fABflf2f3

正確答窠:D

參考釋析：從能就平衡觀點(diǎn)來看，由于管段1,2,3并聯(lián)，則各支路的壓頭差均等于A、B兩節(jié)點(diǎn)間的壓頭差。壓頭差用來克服管道水頭損失，所以并聯(lián)管段的

水頭橫失相同，即h=h=h=h.

fABflf2f3

［單龍巡］22.如圖3-4-11所示，并聯(lián)管道陽門K全開時(shí)各段流量為Q,Q,Q,現(xiàn)關(guān)小閥門K,其他條件不變,流量的變化為0，

A.Q.Q,Q都減小

123

B.Q減小,Q不變，Q減小

23

C.Q戰(zhàn)小,Q熠加,Q減小

23

D.Q不變,Q增加,Q減小

23

正確答案：C

111

^^3>［^2Ps因此當(dāng)s增大時(shí)，s增

參考科析：關(guān)小閥門即增大阻抗S.S、S為并聯(lián)管路，并聯(lián)管路的總用抗S的公式為:

32323323

大。電總作用水頭為H,則H=SQ2+SQ2.但為S增大,H、S不變，所以Q減少:又因?yàn)镠=SQ2+SQ2,ILS不變，所以QX增加，由Q=

1123123111222

Q

2ub>+Q3可得，Q3減少.

［單選題］23.如圖3-4-12所示,虹吸管將八池中的水輸入B池,已知長度1=3m,1=5?.直徑d=75n■，兩池水面高差H=2m,最大超高h(yuǎn)=1.8m,沿程摩近

2

A.3.11

B.3.0

C.2.58

D.2.D

正確答案：C

參考釋析:以A斷面為基準(zhǔn)面，計(jì)算步驟如下:

①取上、下浙液面，列伯努利方程：

0=z4-X[(1+1)/d][v2/(2g)]+(<+；2

312abub>+5c)[v/(2g)]

2

則H=-zB=“(11+12)/d][v2/(2g)]+(U+?bub>+Cc)[v/(2g)].因此，速度v的計(jì)算公式為:

=32ms

②列上謝液而和最高c斷面的伯努利方

程：

C2

0=zC+pc/(Pg)+X<ll/d)v2/(2g)+(<a+b)[v/(2g>]

22

因此.最大真空高度hv=-p”(Pg)=zC+<),U/d+€a+^b>v/(2g)=1.8+(0.02K3/0.075+0.5+0.2)X3.2/(2X9.8)=2.58m。

[單立胞]24.如圖3773所示，自密閉容涔經(jīng)兩段串聯(lián)管道輸水，已知壓力表讀數(shù)P=0.IMPa,水頭H=2m,管長1=10m,1=20m,直徑d=100mm,d=

U1212

A.62

B.61

C.59

D.58

正確答案:D

參考釋析：計(jì)算步驟如下:

①列法面和出口斷面伯努力方程：P/Y+Z+v2/(2g)=P/y+Z+、,2/(2g)+h+h.

000222f02j02

②計(jì)算沿程阻力和局部阻力。02斷面的沿程損失為；hf-X1v2/(2dg>IX1v2/(2dg)；02斷面的局部批火h為；h-€v2/gIg

0211112222j02J0211

v2，g,沿程用力系數(shù)\=X=0.03.突然縮小管的局部阻力系數(shù)，=0.5(1-A/A)=0.5：突然擴(kuò)大管的局部阻力系數(shù)，=(1-A/A)2=<1-

22121212：2

d2/d<sub>2sub>2)2=0.865。

1

③代入數(shù)據(jù)求解-由速造可得容重丫=1000.P=P=0.IMPa,水頭H=Z=2m.1=0m.管長1=10m,1=20m.直徑d=100mm.d=200?.速度v=

M00212120

Om/s,根據(jù)流量(!=<Ji/4)d2V,則v=4v。將數(shù)據(jù)代入公式，則有：10+2=v2/(2X9.8)+0.5(4v)2/9.8+0.865v2/g+0.3X10X(4v)2/<2X

122222

0.1>：9.8)+0.3X20XV>2=1.846m/s,Q=v<i/4)d2=1.846X(n/4)<0.2)2=58L/so

2>2/(2X0.2X9.8).解得：v<sub2

[單選題]25.如圖3-4T4所示，兩水池的水位差H=24m.1=1=1=1=10<lni.d=d=d=100nn.d=200mn,沿程阻力系數(shù)入=X=X=0.025.X

12341243124

=002,除閥門(U=30)外，其他后部阻力忽略。管路中的流量Q為0。

3

>圖3-4-14

A.237L/s

B.237L/s

C.2.37B3/S

D.237n3/s

正確答案：A

參考釋析：本期為管路2與管路3先并聯(lián)，再與智路1、管路4串聯(lián).由題意，陰抗S=S=S=8(Xl/d+SU/52d4g)=8X(0.025X100/0.1+0)

124

/(3142X0.14X9.8)=20698.7,S<sub>3=8(X13b>/d+S^>/(x2d424

333ub>g)=8X(0.02X100/0.2+30)/(3.14X0.2X9.8?=2069.87.管道

2、3并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)用抗公式

111

歷叵卮可知,阻抗S23的計(jì)算公式為：

丫

1/0698.7V2069.87；

up>,因此，流量Q的計(jì)

=1197.3串聯(lián)管路的阻抗為各個(gè)管路阻抗之和，則仁丁=(S1+S23+S4)Q<sup>2s

口公代為：

Q=1——-——

V-4

=1_________________

V20698.7+1197.3+20698.7

=0.0237m%

=23.7L/s

［單立