流体输配管网习题

流体输配管网习题集及部分参考答案主要编写人员 龚光彩 章劲文 李孔清 唐海兵 龙舜心 许淑惠等第一部分 习题集第 1 章1-1 何谓零速点（零点）？1-2 闭合差是指什么？给出燃气管网各环闭合差的确定方法1-3 什么是枝状管网与环状管网，普通的通风系统在什么条件下可以理解成环状管网？1-4 补充完整例题1-2的水力计算表1-5 给出沿程均匀泄流管道阻力计算公式, 当无转输流量时阻力损失是多少?1-6 分析农村灶台或炕烟气流动驱动力？1-7 渠底坡度与分类1-8 明渠均匀流的条件与特性1-9 写出谢才公式和曼宁公式，并指出两个公式中各物理量的意义1-10 水力最优断面是什么？1-11 无压圆管在何时具有最大流速和流量？第 2 章（第 8 章水泵计算等部分习题入此）2-1 已知 472No6C 型风机在转速为 1250 r/min 时的实测参数如下表所列，求：各测点的全效率；绘制性能曲线图；定出该风机的铭牌参数（即最高效率点的性能参数） ；计算及图表均要求采用国际单位。测点编号 1 2 3 4 5 6 7 8H(m 水柱） 86 84 83 81 77 71 65 59P（N/） 843.4 823.8 814.0 794.3 755.1 696.3 637.4 578.6Q（m3/h） 5920 6640 7360 8100 8800 9500 10250 11000N(kW) 1.69 1.77 1.86 1.96 2.03 2.08 2.12 2.152-2 根据题 2-1 中已知数据，试求 4-72-11 系列风机的无因次量，从而绘制 该系列风机的无因次性能曲线 。计算中定性叶轮直径 D2=0.6m。2-3 得用上题得到的无因次性能曲线 求 4-72-11No5A 型风机在 n=2900 r/min 时的最佳效率点各参数什，并计算该机的比转数值。计算时 D2=0.5m。2-4 某一单吸单级泵，流量 Q=45m3/s ，扬程 H=33.5m ，转速 n=2900r/min ,试求其比转数为多少？如该泵为双吸式，应以 Q/2 作为比转数中的流量计算，则其比转数应为多少，当该泵 设计成八级泵，应以 H/8 作为比转数中的扬和计算值，则比转数为多少？2-5 某一单吸单级离心泵，Q=0.0375(m3/s) ，H=14.65m ，用电机由皮带拖动，测得n=1420r/min,N=3.3kW; 后因改为电机 直接联动，n 增大为 1450r/min，试求此时泵的工作参数为多少？ 2-6 在 n=2000 的条件下实测一离心泵的结果为 Q=0.17m/s,H=104m,N=184kW.如有一几何相似的水泵，其叶轮比上述泵的叶轮大一倍，在 1500r/min 之下运行，试求在相同的工况点的流量，扬程及效率各为多少?2-7 有一转速为 1480r/min 的水泵，理论流量 Q=0.0833m/s ，叶轮外径 D=360mm，叶轮出中有效面积 A=0.023，叶片出口安装角 =30，试做出口速度三角形。假设流体进入叶片前没有预旋运动，即 Vu=0,试计算此泵的理论压头 Ht.设涡流修正系数k=0.77，理论压 HT 这多少？2-8 有一台多级锅炉给水泵，要求满足扬程 H=176m，流量 Q=81.6m3/h，试求该泵所需的级数和轴功率各为多少？计算中不考虑涡流修正系数。其余已知条件如下：叶轮个径 D =254m水力效率 h=92%容积效率 v=90%机械效率 m=95 %转速 n=1440r/min液体出口绝对流速的切向分速为出口圆周速度的 55.2-9 为什么离心式泵与风机性能曲线中的 Q- 曲线有一个最高效率点？2-10 影响泵或风机的性能的能量损失有哪几种？简单地讨论造成损失的原因。证明全效率等于各分效率之乘积。2-11 试简论述相似律与比转数的含义和用途，指出两者的区别。2-12 无因次性能曲线 何以能概括同一系列中，大小不同，工况各异的性能？应用无因次性能曲线 要注意哪些问题？2-13 试简论不同叶型对风机性能的影响，并说明前向叶型的风机为何容易超载？ 2-14 利用电机拖动的离心式泵或风机，常在零流量下启动，试说明其理由。2-15 关闭节流设备使泵或风机常在零流量下运行，这时轴功率并不等于零，为什么？是否可以使风机或泵长时期在零流量下工作？原因何在？2-16 下表所列 4-72-11 型风机中的数据任选某一转速下三个工况点，再选 另一个转速下三个工况点，验证它们是否都落在同一无因次性能上。取 T4-72-11No.5A 型风机其参数如下：n=1450r/min P(Pa)Q3(/)mhPQ点 1 800 3976 0.464 0.148点 4 740 5402 0.429 0.202点 8 500 7310 0.290 0.273n=2900r/min P(Pa)Q3(/)hP点 1 3200 7942 0.463 0.148点 4 2960 10840 0.428 0.202点 8 2010 14620 0.291 0.2732-17 根据欧拉方程，泵与风机所产生的理论扬程 ，与流体种类无关。这个结论应该如TH何理解？在工程实践中，泵在启动前必须预先向泵内充水，排除空气，否则水泵就打不上水来，这不与上述结论相矛盾吗？2-18 本书中，H 代表扬程，P 代表水头，而在工程实践中，风机样本上又常以 H 表示风机的压头，单位为 Pa，此压头 H 与扬程 H 及压头 P 有何异同？2-19 你能否说明相似律中和式= = =mQH3mNn有什么使用价值。2-20 计算泵或风机的轴功率时，我国常用下列公式：N= ；N= ；N=r102Qp其中，N 的单位为 kW，你能否说明每个公式中，r 、Q、H 及 p 都应采用什么单位。2-21 一系列的诸多泵或风机遵守相似律，那么，同一台泵或风机在同一转速下运转，其各个工况（即一条性能曲线上的许多点）当然等要遵守相似律。这些说法是否正确。2-22 风机的实际使用条件（当地气压 B、温度 t）与样本规定条件不同时，应该用什么公式进行修正？如将样本提供的数据修正成实际使用工况，能否反其道而行之，将使用条件下的 Q 及 p 换算成样本条件下的 及 ？上述两种做法，哪种最佳？0Qp2-23 泵与风机的理论基础，都包括哪些内容？2-24 泵的扬程与泵出口总水头是否是一回事？两者何时相等，何时扬程大于出水总水头及何时小于出水总水头。2-25 在实际工程中，是在需要的流量下计算出管路阻力，即已知 Q 和 ，此时如何确h定管路系统特征曲线。2-26 管路特性曲线与机器特性曲线相交点有何含义，与 N-Q 与 -Q 曲线的焦点是何含意？机器功率 N、效率 如何确定。2-27 两机并联运行时，其总流量 Q 为什么不能等于各机单独工作所提供的流量 与1q之和。2q2-28 两机联合运行时，其功率如何确定。2-29 试简述泵产生气蚀的原因 和产生气蚀的具体条件。2-30为什么要考虑水泵的安装高度？什么情况下，必须使泵装设在吸水池水面以下？2-31水泵性能曲线中的 QHs和 Q-h曲线都与泵的气蚀有关，试简述其区别。2-32 已知下列数据，试求泵所需的扬程。水泵轴线标高 130m，吸水面标高 170m，吸入管段阻力 0.81m，压出管段阻力 1.91m。 2-33 如图所示的泵装置从低水箱抽送容重 980kgf/m 的液体，已知条件如下：x=0.1m,y=0.35m,z=0.1m,M 读数为 124kPa,M 读数为 1024kPa,Q=0.025m/s, =0.80.试求此泵所需的轴功率为多少？2-33 题图2-34 有一泵装置的已知条件如下：Q=0.123(/)mh，吸入管径 D=0.25m，水温为 40 度（容重392/kgfm） ， sH =5m，吸水面标高 102m，水面为大气压，吸入管段阻力为0.79m。试求：泵轴的标高最高为多少？如此泵装在昆明地区，海拔高度为，泵的安装位置标高应为多少？设此泵输送水温不变，地区仍为海拔 102m，但系一凝结水泵，制造 厂提供的临界气蚀余量为 1.9m，冷凝水箱内压强为 9kPa，泵的安装位置有何限制？2-35 某一离心式风机的 Q-H 性能曲线 如图所示。试在同一坐标图上作两台同型 号的风机并联运行和串联运行的联合 QH 性能曲线 。设想某管路性能曲线 ，对两种联合运行的工况进行比较，说明两种联合运行方式各适用于什么情况 n=160r/min0 2 4 6 8 10 12 14Q(10m3/h501015020HmH2O)2-35 题图2-36 利用第二章习题的数据给出 4-72-11 号风机在的三条 QH 性能曲线 （绘在同一坐标图上） 。然后用圆滑曲线 将三条曲线上的相似工况点连接起来，每一条曲线都是等效率曲线 。可以看出等效率曲线是一簇交于原点的抛物线。将所得结果与风机通用性能曲线相比较，说明其异同，分析其原因 。2-37 某工厂集中式空气调节装置要求3240/Qmh， 980.7HPa ，试根据无因次性能曲线图选用高效率 KT4-86 型离心式风机一台。第 3 章3-1 明渠流动称重力流动，自然管流亦可称重力流动，这二种“重力”流动的驱动力有何区别？3-2 自然循环双管系统垂直失调与自然循环单管系统垂直失调的原因是否存在不同，各自是什么？3-3 机械循环与自然循环的主要区别有哪些？3-4 膨胀水箱的作用有哪些？3-5 什么是水平失调？3-6 同程式系统与异程式系统有何区别？3-7 不等温降算法在何种场合使用较为合适，有何优点？3-8 供暖自然循环系统和机械循环系统的膨胀水箱是如何设置的？为什么？3-9 供暖自然循环系统和机械循环系统管道的坡度是如何规定的？为什么要设坡度？3-10 管道水力计算方法中当量阻力法和当量长度法的计算原理是什么3-11 热水管道中的等温降法、不等温降法有何不同？3-12 热水供暖系统的垂直失调和水平失调是如何产生的？3-13 如何计算热水供暖自然循环系统的工作压力？3-14 试计算某单管系统各层立管中的混合水温，其热负荷和热媒温度已示于 314 题图。150 15010 10130 1309570t2t13-15 写出下列各图示自然循环供暖系统计算作用压力的数学表达式。315 题图（a ） （b）（c） （d） 。图 314 题图3-15 题图3-16 试写出单双管混合系统通过最不利环路的自然循环作用压力。其散热负荷及标高见316 题图。1 23 45 67 8 1.53.03.03.03.02.52.0tg95th702080701303-16 题图3-17 膨胀水箱与系统的连接点对系统压力分布有无影响，为什么（绘图分析）？如何保证系统正常运行。3-18 某机械循环热水供暖系统，采用四柱 813 型散热器和 4M 型锅炉，有 100 米室外管道。其热负荷为 500000W，试确定膨胀水箱的有效容积和型号。3-18 题图3-19 某自然循环热水供暖系统，其热负荷为 250000W，采用 M132 型散热器和 SH 型热水锅炉，试确定膨胀水箱的型号。 G=10kg/h3/4“3/4“0.81.0 G=150kg/h3/4“3/4“0.81.0(a) (b)G=40kg/hdldkdz G=50kg/hdldkdz(c) (d) G=40kg/hdl dz(e)dkdl*k*dz=252020dl*k*z=323030dl*k*dz=252020图 32图 323-19 题图3-20 某供暖系统如 318 题图所示，试分析通过各个环路的几种可能的自然循环作用压力，并写出其计算作用压力。3-21 试确定下图所示单管热水供暖系统的作用压力，并确定最远环路的管径、阻力和散热器的面积（见图 318） 。3-23 试确定下列各图中流入散热器的流量 G1 和 G2（图 319） 。3-24 试编制程序模拟“不等温降”法的手工计算过程，计算教材中的例 35，其输出格式请参照教材表 315。3-25 某机械循环热水供暖系统如 325 题图所示，其供回水温度为 95/70，用户入口处压力为 10000Pa，试进行水力计算， （确定热水，回水干管管径，并平衡 II、V 立管等） 。3-26 试求沿程压力降仍服从阻力平方定律时管道内水的最低速度，即流动由紊流过渡区转到阻力平方区的临界速度。假设水的温度 t=1000C，管道的绝对粗糙度 k=0.5mm。附注：紊流过渡区的流动摩察系数由阿尔特舒尔公式确定： 。阻力10.()ReQUkd平方区的流动摩擦系数由谢弗林逊公式确定：0.1()QUkd3-27 有一直径 d=100mm 的管道，试求以 v=0.2m/s，温度 t=1000C 的水通过该管道的单位沿程压力降。假定管道的绝对粗糙度 k=0.5mm。3-28 有一直径 d=300mm 和长度 1=2000m 的管道，如长期使用后其绝对粗糙度由k1=0.5mm 增大至 k2=2mm。试求：（1）在相同的水流量下该管道的压力损失增加几倍？（2）在相同的压力降下该管道的水流量减少多少，假设总的局部阻力系数 。10325 题图3-28 某直径 d=300mm 的管道，有平均温度为 900C,流量为 300t/h 的热水通过，试求水通过该管的流速和单位沿程压力降（利用水力计算表进行计算） 。（1）假设管道的绝对粗糙度 k1=0.5mm。（2）k2=0.2mm3-29 试求供水量 G=300t/h 的单管式远距离管道的直径。管道的长度 L=10km，流动摩擦阻力和局部阻力的允许压力降（假定地形平坦） P=6bar。总的局部阻力系数 ，120计算中假设的绝对粗糙度 k=0.5mm，水的密度 p=958kg/m3。3-30 某双管式热水供热系统，其管段长度，闸门及方形补偿器的平面布置如 330 题图所示，网路的计算供回水温度分别为 tg=1300C，ta=700C,用户 1、2、3 内部的阻力损失分别为 5、10、5mHzO，供暖设计热负荷均为 3106W，试求各管段的管径及实际的压头损失。3-30 题图假设热网水泵扬程 H=45mH2O 锅炉房内汽一水加热器及管道的阻力损失为 H=15mH2O。计算中取 k=0.5mm。3-31 承上题，试编制程序上机计算，输出格式可采用教材中有关表格的形式。3-32 当进行双管式输送热水管的试验时，起点（热电厂）供水和回水管上压力表所示的压力相应地为 9bar 和 4bar，同时终点供水管和回水管上压力表所示的压力相应地为 4bar和 3bar。设供水管和回水管的摩擦阻力和局部阻力的压头损失相同，试求热水管终点的标高比起点的高多少。3-33 有一直径 d=257mm，线路长 L=1200m 的双管式热力管，供给用户热水V=300m3/h。如果根据压力表测得热力管起点处供水管的压力 p1=7bar.回水管的压力 p2=3bar，试求用户热力站内供水管