第三节管道计算_2019年注册环保工程师《专业基础考试》过关必做800题（含历年真题）-QQ阅读中文短篇网

书名：2019年注册环保工程师《专业基础考试》过关必做800题（含历年真题）
作者名：圣才电子书
本章字数：5092字
更新时间：2020-12-01 18:01:21

第三节　管道计算

单项选择题（下列选项中，只有一项符合题意）

1．在水力计算中，所谓的长管是指（　　）。[2012年真题]

A．管道的物理长度很长

B．沿程水头损失可以忽略

C．局部水头损失可以忽略

D．局部水头损失和流速水头可以忽略

【答案】D

【解析】长管是指管流的流速水头和局部水头损失的总和与沿程水头损失比较起来很小。因而计算时常常按沿程水头损失某一百分数估算或完全忽略不不计。根据长管的组合情况，长管水力计算可以分为简单管路、串联管路、并联管路、管网等。

2．图1（a）、（b）所示AB两种流动情况，如作用水头，管长，管径，沿程阻力系数都相等，两者的流量关系为（　　）。[2012年真题]

（a）（b）

图1

A．

B．

C．

D．无法判别

【答案】C

【解析】由题可知，图1（a）属于短管自由出流，图1（b）属于短管淹没出流，孔口自由出流与淹没出流的流量公式为：，两个式子的形式完全相同，且流速系数、流量系数亦相同，但应注意的，在自由出流情况下，孔口的水头H水面至孔口形心的深度，而在淹没出流的情况下，孔口的水头H则是孔口上下游得水面高差。此题中有效作用水头H相同，则流量相等。

3．如果有一船底穿孔后进水，则进水的过程和船的下沉过程属于（　）。[2011年真题]

A．变水头进水、沉速先慢后快

B．变水头进水、沉速先快后慢

C．恒定进水、沉速不变

D．变水头进水、沉速不变

【答案】C

【解析】船正常浮于水面时，重力与浮力平衡，开始漏水后，进入船舱的水的重力与新增浮力相平衡，从而船的新增水下体积等于舱内积水体积，内外水面高度差Δh始终恒定，即为恒定水头小孔淹没出流，沉速不变。

4．两水库用二根平行管道连接，管径分别为d、2d，二管长度相同，沿程阻力系数相同。如管径为d的管道流量，则管径为2d的流量是（　）。[2011年真题]

A．120

B．169.7

C．60

D．185.6

【答案】B

【解析】简单管路的水头损失为：，将代入，得，令，则

。又并联管道水头损失相同，即：，二管长度相同，沿程阻力系数相同，所以有：

。

5．长管并联管道与各并联管段的（　）。[2010年真题]

A．水头损失相等

B．总能量损失相等

C．水力坡度相等

D．通过的流量相等

【答案】A

【解析】对于并联管路如图2，其特点如下：①总流量等于各并联支管流量之和，对=常数的流体，则有Q=Q₁+Q₂+Q₃；②并联各支管的阻力损失相等，即：==。

图2 并联管路

6．如图3所示，输水管道中设有阀门，已知管道直径为50mm，通过流量为3.34L/s，水银压差计读值△h=150mm，水的密度ρ=1000kg/m³，水银的密度ρ=13600kg/m³，沿程水头损失不计，阀门的局部水头损失系数ξ是（　）。[2010年真题]

图3

A．12.8

B．1.28

C．13.8

D．1.38

【答案】A

【解析】根据连续性原理可计算管道流量为：。在前后两断面间列能量方程为：，则管径一样，流速不变，其两断面压强差为：，化简得=，根据局部水头损失公式，则局部水头系数为：。

7．水管半径断面平均流速为3m/s，水的动力粘度：=1.139×10^-3N·m/s²，沿程阻力系数λ=0.015，试问处的切应力为（　　）。[2009年真题]

A．8.5N/m²

B．0.00494N/m²

C．16.95N/m²

D．23.00N/m²

【答案】A

【解析】雷诺数，因此水流为湍流，则每m沿程损失：

=0.015×，即水力坡度J=0.023，管壁上的切应力可表示为：，距管壁r处的切应力为：，所以处的切应力为：

。

8．两管段并联，已知总流量Q=160L/s，管段1的管径，管长，管段2的管径

，管长，管道为铸铁管（n=0.013），试求并联管道系统各支管的流量、（）（　　）。[2009年真题]

A．

B．

C．

D．

【答案】B

【解析】并联管路一般按长管计算，每条管段均为简单管路，用比阻法表示有如下关系：，流量模数k与比阻S的关系为：，上式经变换可得：

，又水力半径，上式可变换为：

（1）；根据连续性原理：=160L/s=0.16m³/s（2）。

联立（1）、（2）两式，求得：=0.1110m³/s，=0.0487m³/s。

9．两水池水面高度H=25m，用直径、长=400m，==300m，直径、沿程阻力系数0.03的管段联接，如图4所示。不计局部水头损失，各管段流量应为（　）。[2008年真题]

图4

A．，，

B．，，

C．，，

D．以上都不正确

【答案】A

【解析】由图4可知，管2与管3并联再与管1串联，各管路有如下关系：由连续性原理可得（1）；并联管道节点间水头损失相等，可得（2）；总的水头损失为（3）。又，由（2）式可得：

，由（3）式可得：，所以

=78L/s，（近似值）。

10．在无压圆管均匀流中，其他条件不变，通过最大流量时的充满度为（　　）。[2010年真题]

A．0.81

B．0.87

C．0.95

D．1.0

【答案】C

【解析】水深与管径的比值称为充满度，用α表示，。在无压圆管均匀流中，管道满流与不满流关系如图5所示。从图5可知，当=0.95时，=1.075，即Q达到最大值，是满流的1.075倍。当=0.81时，=1.16，v达到最大值。

图5 管道满流与不满流关系

11．在容器侧壁不同高度上开2个大小相同的孔，在容器底部也开2个同样大小的孔。现容器内水位不变，以下叙述正确的是（　　）。

A．4个孔的出水量相同

B．底部的2个孔流量相同，且最大，侧壁最上面的孔流量最小

C．4个孔的出水量均不相同

D．底部的2个孔流量相同，侧壁的2个孔流量相同，但二者之间大小不同

【答案】B

【解析】由可知，愈大，孔口水流量愈大。这里=H（孔口处与其上游的位差），故底部的2个孔因大小相同且最大，流量也相同且最大。侧壁最上面的孔因H最小而流量最小。

12．如图6所示，某路基横跨一条小河，小河最大流量为Q_max=1.5m³/s，今设两条倒虹吸管过流。要求作用水头H=0.45m，管长l=30m，拟设计管径d=0.80m，沿程阻力系数λ=0.024，倒虹吸管进口局部损失系数ζ_e=0.8，每个折管部分局部损失系数ζ=0.4。则通过的流量Q为（　　）m³/s，（　）通过最大流量。

图6

A．0.797；不能

B．1.264；不能

C．1.595；能

D．1.673；能

【答案】C

【解析】以下游水面为基准面，列1-1～2-2断面间的伯努利方程，略去行进流速。则

，，代入数据得：

，整理可得一条虹吸管流量为：

，则总流量为Q总=2Q=1.595m³/s>Q_max，能通过最大流量。

13．如图7所示，两水池用虹吸管连通，上下游水位差H=2m，管长l₁=2m，l₂=6m，l₃=3m，管径D=200mm，沿程损失系数λ₁=λ₂=λ₃=0.025，进口局部损失系数ζ₁=6.0，一个弯头损失系数ζ₂=0.3。则虹吸管的过流流量Q为（　　）m³/s。

图7

A．0.066　

B．2.0

C．2.22　

D．2.85

【答案】A

【解析】在上下游液面间列能量方程，则上下游液面处均为大气压强，即p₁=p₂=0；上下游液面足够大，则流速近似为零，即v₁=v₂=0m/s，则可得H=hw。局部阻力损失包括：进口阻力损失（ζ_e=6.0），两个弯头阻力损失（ζ=0.3），出口阻力损失（ζ₄=1）。由于管径相同，因而管中流速v相同，所以总水头损失沿程水头损失与局部水头损失之和为：

代入数据可得：，求解得流速为：v=2.102m/s，则流量为：Q=vA=（3.14/4）×0.22×2.102=0.066m³/s。

14．如图8所示，要敷设一根钢筋混凝土管，长1600m，利用重力从污水厂将处理后的污水排放到海面以下30m深处。污水的密度、黏度基本与清水相同，海水的密度为1040。蓄水池的水面超过海平面5m。管道上装有闸阀，闸阀（全开）的阻力系数为0.17。管壁粗糙度取2mm，水温取20℃，其μ=1.00mPa·s。λ可用下式计算：

。则至少采用多粗的管子才能保证排放的高峰流量为6?（　　）

图8

A．1.0m

B．1.5m

C．1.9m

D．3.0m

【答案】C

【解析】取蓄水池水面为截面1-1，排出管出口内侧为截面2-2。以海平面为基准面，列伯努利方程式：

。

已知=5m，=30m，=0，=1040×9.81×30=3.06×Pa，=1600m；管入口=0.5，闸阀（全开）

=0.17，。对20℃的水，取ρ=1000，μ=1.00mPa·s，则

，可得d=（1250λ+1.30d）^1/5（1）。

若设定λ，便可用迭代法由式（1）解出d。因A通常为0.02～0.03，故可先设λ=0.03，代入式（1）解得：d=2.09m。

检验所设的λ：

ε/d=2/2090=0.00096，

此λ值比原设值小，将此λ值代到式（1）中重算d，得d=1.9m。

用此d值按前面的方法重求A，可知与0.0203很接近，表明第二次求出的d值可认为正确，即实际采用的混凝土管内径至少在1.9m以上才行。

15．一水塔供水系统，由三条管段串联组成。已知要求末端出水水头为10m，d₁=450mm、l₁=1500m、Q₁=0.23m³/s，d₂=350mm、l₂=1000m、Q₂=0.13m³/s，d₃=250mm、l₃=1000m、Q₃=0.05m³/s，管径改变处有出水。管道沿程阻力系数λ₁=0.012，λ₂=0.015，λ₃=0.018，求水塔高度是（　　）。

A．25.2m

B．23.85m

C．30.52m

D．22.08m

【答案】D

【解析】根据能量定理，有：，其中管道中的流速为，代入数据，解得H=22.08m。

16．如图9所示，用泵将20℃的苯从地面以下的密闭贮罐送到密闭高位槽中，两容器内的压力近似相等，流量为18。高位槽液面比贮罐液面高10m。泵吸入管用89mm×4mm的无缝钢管，其直管长度为15m，并有一个底阀（其阻力大致同摇板式止逆阀）、一个90°弯头。泵排出管用57mm×3.5mm的无缝钢管，其直管长50m，并有一个闸阀、一个标准阀、3个90°弯头和2个三通。阀门都按全开考虑。已知20℃的苯ρ=879，μ=0.737mPa·s。管壁绝对粗糙度ε=0.2mm，摇板式止逆阀阻力系数=2.0，90°弯头=0.75，闸阀（全开）=0.17，标准阀（全开）=6.0，三通=1.0。λ可用下式计算：。则泵的有效功率为（　　）kW。

图9

A．1.02

B．2.02

C．3.02

D．4.02

【答案】A

【解析】在贮罐液面a-a面与高位槽液面b-b面之间列伯努利方程式：

式中，因两容器压力近似相等，故=0；取贮罐液面为基准面，则=10m；因，故。代入上式得：

　（1）

泵前、后阻力损失的计算如下。

泵前：

，

代入λ计算式，得：

。

又=15m，管入口阻力系数=0.5，故=0.5+2.0+0.75=3.25，

。

泵后：

。

代入λ计算式，得。

0.17+6.0+3×0.75+2×1.0+1.0=11.42

将上述数据代入式（1）得=9.81×10+3.86+130.8=232.8。

泵的有效功率==（18/3600）×879×232.8=1023W，即1.02kW。

17．某供水管路系统，如图10所示，水塔地形高程为61.00m，塔高H₁=30m，由两条串联管路为供水点供水，l₁=400.00m，d₁=250mm，l₂=300.0m，d₂=200mm，沿程阻力系数λ₁=λ₂=0.025，供水点地形高程为42.00m，服务水头H_f=10.00m。则供水最大流量Q_max为（　　）m³/s。

图10

A．0.118

B．0.120

C．0.210

D．0.250

【答案】A

【解析】连续性方程为：，式中截面面积，因此，连续性方程可以变为：。

可得：，则v₁=0.64v₂。沿程水头损失为：

，，联立上面两式可得：

，代入数据可得：

0.025××+0.025××=61+30-42-10=39，解得：v₂=3.7664m/s，流量Q_max=v₂A₂=3.7664×（3.14/4）×0.22=0.118m³/s。

18．某供水管路系统，如图11所示，由水泵A向B、C、D三处供水，已知流量Q_B=0.025m³/s，Q_C=0.015m³/s，Q_D=0.01m³/s，管长=350m，=300m，=250m，管径d_AB=200mm，d_BC=150mm，d_CD=100mm；沿程阻力系数λ_AB=λ_BC=λ_CD=0.02，场地水平，D点服务水头H_z=8m。则水泵A出口压强为（　）m（水柱）。

图11

A．12.76

B．20.76

C．28.05

D．30.00

【答案】B

【解析】CD管的流量为：Q_CD=Q_D=0.01m³/s，BC管的流量为：Q_BC=Q_CD+Q_C=0.01+0.015=0.025m³/s，AB管的流量为：Q_AB=Q_BC+Q_B=0.025+0.025=0.05m³/s，截面面积分别为：A_CD=πd_CD²/4=π×0.1²/4=0.00785，A_BC=πd_BC²/4=π×0.15²/4=0.0176625，A_AB=πd_AB²/4=π×0.2²/4=0.0314，则由v=Q/A计算流速分别为：v_AB=1.592m/s，v_BC=1.415m/s，v_CD=1.274m/s，故总的水头损失为各段沿程水头损失之和，即：

，代入数值得：

。所以出口压强为

。

19．水平串联的两直管1、2，管内径d₁＜d₂，d₁=50mm，管道长L₁=100m，L₂=160m。已知流体在管道1中流动的Re₁=1800，流动阻力∑h_ƒ1=0.64m液柱，∑h_ƒ2=0.064m液柱，设局部阻力可略。则d₁/d₂为（　）。

A．1/4

B．1/2

C．1

D．2

【答案】B

【解析】分析流动形态：雷诺数，串联Q恒定，故Re₂＜Re₁＜2000，

均为层流。单位质量流体的沿程阻力正比于L/d⁴，即：

。

20．用如图12（a）所示的简单管路输水，管径为d、管长为2。现改用如图12（b）所示的并联管路输水，总管、两支管的直径均为d、管长均为。假设沿程阻力系数λ为常数，局部阻力可忽略不计。则图12（a）、图12（b）两种情况下的输水量之比为（　　）。

图12

A．1/2

B．2

C．

D．

【答案】D

【解析】对图12（a），在管路进、出口之间列伯努利方程式：

（1），式中，B为管路的阻抗系数。

对图12（b），沿任一支路在管路进、出口之间列伯努利方程式：

（2）。

因两支管完全相同，故，又，则，代入式（2）得

（3）

比较式（1）、式（3）：。

21．如图13所示，直径为d、管长为2l的管路，若在其中点并联接出管径管材相同、管长为l的管道（虚线所示）。假定上下游水位不变，则并联后流量之比为（　　）。

图13

A．　

B．　

C．　

D．

【答案】A

【解析】上下游水位不变，忽略支管局部阻力损失，则管段总阻力损失不变：，即：

，整理得，Q₂/Q₁=1.265。注意：在计算总阻力损失时，绝不能将并联的各支管的阻力损失加在一起作为并联部分的阻力损失，而只要考虑并联部分中的任一支管即可。

22．并联管路不具备以下特点中的（　　）。

A．并联各管段摩擦阻力相等

B．主管流量等于并联的各管段流量之和

C．并联管路的摩擦阻力等于各管段摩擦阻力之和

D．并联各管段中管子长、直径小的管段通过的流量小

【答案】C

【解析】两条以上的管道在一处分流，以后又在另一处汇流，这样组成的管系称为并联管系。B项，根据连续性原理知，分叉干管道流入结点的流量应等于各支管流出结点的流量之和，即。A项，根据能量损失理论，各管段的沿程水头损失相等。C项，并联管路的摩擦阻力即为并联部分的任一支管的摩擦阻力，两者相等。D项，并联管道中有，因管子长、直径小的管段其摩阻S大，则通过的流量小。