流体输配管网习题

1、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 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

2、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472 No6C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 8 H（m水柱） 86 84 83 81 77 71 65 59 P (N/ m2) 843.4 823.8 814.0 794.3 755.1 696.3 637.4 578.6 Q (m3/h) 5920 6640 7360 8100 8800 9500 10250 1100

3、0 N(kW) 1.69 1.77 1.86 1.96 2.03 2.08 2.12 2.15 2- 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。 3 2- 4某一单吸单级泵，流量 Q=45m /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

4、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，

5、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怦，叶片出口安装角价=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Htg.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n h=92% 容积效率n v=90% 机械效率n m=95 % 转速 n=1440r/min 液体出口绝对流速的切向分速为出

6、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- n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

7、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 F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) 3 Q(m /h) P Q 点1 800 3976 0.464 0.148 点4 740 5402 0.429 0.202 点8 500 7310 0.290 0.273 n=2900r/min P(Pa) Q(m3/h) P Q 点1 3200 7942 0.463 0.148 点4 2960 10840 0.42

8、8 0.202 点8 2010 14620 0.291 0.273 2- 17根据欧拉方程，泵与风机所产生的理论扬程 Ht ,与流体种类无关。 这个结论应该如何 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 Q Qm n nm 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= rQH n N雀； 102 N= Qp n 其中，

9、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 Qo及po ?上述两种做法，哪种最佳？ 2-23 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

10、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a h，此时如何确定 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n -Q曲线的焦点是何含 意？机器功率N、效率n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qi与q2之 和。 2-28两机联合运行时，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

11、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丫 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, n = 0.80. 试求此泵所需的轴功率为多少？ Pl 2- 33题图 2-34有一泵装置的已知条件如下: Q=0.12 (m/h)，吸入管径 D=0.25m,水温为40度(容 150 100 0 2468 10 12 14 Q10m3/h

12、 ) 50 重992kgf/m),出】=口，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 Q-H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 200 2- 35题图 2-36利用第

13、二章习题的数据给出4-72-11号风机在的三条 Q- H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。 3 2-37某工厂集中式空气调节装置要求Q = 24000m /h，H =980.7Pa，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。 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

14、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-

15、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。 95 C t 1 t 2 70 C 1500 1500 1000 1300 图3 14题图 3 15 题图（a）（ b） 3-15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。 （c） （ d）。 I :th (b) (il) tg riririri h2 h T JL ririrnri (c) (d) th 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3 16题图。 3-16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

16、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。 膨胀 水箱 锅炉 3- 19某自然循环热水供暖系统，其热负荷为 水锅炉，试确定膨胀水箱的型号。 G=100kg/h 3- 18题图 250000W，采用M 132型散热器和 SH型热 G=150kg/h 0.8 1.0 1.0 (a) G=400kg/h G=500kg/h dl dk/八厂 dz 0.8 4 (b) G=400kg/h di* dk dz (c) dl *d k*d z=25X 20X 20 (

17、d) di*d k*d z=32X 30 x 30 (e) dl*d k*d z=25X 20X 20 3- 20 某供暖系统如 3 18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3 5,其输出格式 请参照教材表3 15。 3-25 某机械循环热水供暖系统如3 25题图所示，其供回水温度为95/70C，用户入

18、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）。 # / He E3q kn EZM to Re =0 IZZ =F1 灿】 7502 3 2Z 3 25题图 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: d Re 。阻力 平方区的流动摩擦系数由谢弗林逊公式确定： k、QU =0.11（d） 3-27 有一直径d=100mm的管道，试求以 v=0.2m/s，温度t=100

19、0C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 仁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10。 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=0.2mm 3-29试求供水量 G=300t/

20、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 一P=6bar。总的局部阻力系数-120， 力和局部阻力的允许压力降（假定地形平坦） 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3 30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、 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

21、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p仁7bar.回水管的压力p 2=3bar，试求用户 热力站内供水管的压力 P1和回水管的压力P2。 9 每根热力管的总的局部阻系数9，热力管的终点（用户

22、热力站）比起点低 12m。计算 中假定水的密度 p=1000kg/m2,k=0.2mm。 3-34 当直径 d=400mm 和长度 1=200m 的供水管进行试验时，水流量V=100m2/h（ p =1000kg/m3）管道始端的压力表压力 P仁9bar，管道末端的压力表压力 P2=3.5bar,静止状态 下（V=0 ）,上述压力表的示度上应地为 P1=2.5bar和P2=3.5bar。 如k=0.2mm，试求实际压力降比计算用压力降大几倍，设总的局部阻力系数 瓦巴=20 4- 1某蒸汽管段长1000米，通过饱和蒸汽流量10t/h，管径dN=259mm，局部阻力当量长 度L=113米，若起点蒸

23、汽压力为8bar （表压力），求管段末端的压力？（提示：可先按点进 7barLi=1000m L2=600m X 240 C O 5.5bar 行试算，再按平均 p修正）。 6bar 4- 1题图 4- 2求4 1题图中过热蒸汽管道各段初步计算时的p值，已知管道进口蒸汽温度为2400C, 管道上蒸汽温度降采用30C/100米计算。 4- 3有一蒸汽支管，起点的蒸汽压力为3bar的饱和蒸汽，D、C用户要求和管长如 4 3题 图所示，试确定各段管径。 a Li =5 OOlii 3 b ci r 工 二9 B L2M00m 工 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

24、 数为多少？ 解：设增大后的泵的参数用QH N 来表示 Q 十需 “02 解得.02Q075m3/s (丄)？ = (1450)2 _ 1.04解得 H = 1.04H = 15.24m Hn1420 II Nn 31450 3丽/曰乙 ()=()=1.065解得 N =1.065N =3.5kW Nn1420 2-6 在n=2000的条件下实测一离心泵的结果为Q=0.17m7s,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 ？ Qn D 3 150033 一 =一(一)3=*2

25、3 = 6解得 Q =6Q=1.02m fs Qn D 2000 III ()2( ) 2.25解得 H = 234m H n D III N(n)3()5 =13.5解得 N 2484kW N n D 2-7 有一转速为1480r/min的水泵，理论流量 Q=0.0833m0s，叶轮外径 D?=360mm，叶轮 出中有效面积A=0.023怦，叶片出口安装角价=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Htg.设涡流修正系数k=0.77，理 论压HT这多少？ 解: V2 Q 0.0833/ 0.023 = 3.62m/s A D2 一o 14

26、80036 =27.88 60 如图所示: vu2 = u2 vr2ctg ：2 = 27.88 3.62* ctg30、=21.61 1 HgU2Vu2、.8 *27.88*21.61=61.5m Ht = kH： =0.77*61.5 = 47.4m 2-8 有一台多级锅 炉给水泵，要求满足扬程H=176m流量Q=81.6mi/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nh=92% 容积效率nv=90% 机械效率nm=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% .

27、 解： : D2n u2219.1m/s 60 11 2 H Tu2vU2 =0.55 u220.46m gg H 二 HT h =18.82m .所需级数为 生二卫6 =9.35取整为10级 H 18.82 Ne =QH /1000 =39.1kW Ne N39.1/ 0.92*0.90*0.95 -49.7kW Jv S .需要的轴功率为49.7kW 2-9为什么离心式泵与风机性能曲线中的Q-n曲线有一个最高效率点？ YQHYn n 答：由于=-Q-JQtHt,而且Qt，Ht满足关系 N N eq Ht 二 A -Bctg 2Qt,代入上式得：VQ( A-Bctg 2一 Nh 在v,h不变

28、或变化不大的情况下，与Q满足二次函数关系， 函数图象开口向下，故-Q存在一个最高效率点。 另外，还可以参见教材 P49页关于水力损失的描述。 2-10影响泵或风机的性能的能量损失有叧几种？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。 答： 泵或风机的能量损失分为水力损失，容积损失，机械损失，水力损失是由于过 流部件的几何形状，壁 面粗糙度以及流体的粘性而导至的局部和沿程阻力损 失。由于机内存在高压低压 两部分，同时部件之间存在缝隙，使流 体从高压区回流到低压区，造成容积损失。机械损失包括轴承和轴封的 摩擦损失，以及叶轮转动时其外表与机壳内流体之间发生的圆盘摩 擦损失。 证明： Q

29、HQt vHt h _ N _N T 卄二 v h m N 2-11简论述相似律与比转数的含义和用途，指出两者的区别。 答：当原型机和模型机性能曲线上所对应的两个工况点呈三角形相似，即: Qn Qm / D2n3 nngHnD2n2 nn、2 Nnnnn、3D2n5 ()(), ()(), ()() D2mnmgH mD2mnmN m: mnmD2m 则说明两机相似。比转数是用来描述同一类型的泵或风机不论其尺 寸大小而反映其 流量Q,扬程H和转数n之间关系的类型性能代表量。相以委 描述的是同一类型的风机之间的关系，比转数是不同类型的风机之间比较的基 础。 2-12无因次性能曲线 何以能概括同一

30、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？ 答：因为同一系列的风机的相似工况点的流量，压力，功率虽不一样，但是它们的对应 的无因次量却是相等的，故由无因次量作出的曲线能概括它们的性能。应用时要注意, 它只适用于同一系列的风机，而且对同一系列的风机如果机器的大小过分悬 殊也会引起很大误差。 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？ 答：前向叶型，径向叶型，后向叶型 的扬程依次减小，但是所消耗的功率却依次增大。 由公式Nt = gA-BQTCtg空)可知对前向型，公式的二次项系数为正，随 着流量的增大，风机要求的功率增加很快，故而容易

31、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。 答：重载起动会引起很大的冲击电流，离心式泵或风机的轴功率随流量的增加而 增加，所以离心泵或风机在 Q=0时N最小，所以应零流量下起动。 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？ 答：因为存在机械损失以及泄流损失，故不为零。不可以使风机长期在零流量下工作，因 为机械损失引起发热，热量不能被流体及进带走，将导致烧毁风机。 再选另一个转速下 2-16下表所列4-72-11型风机中的数据任选某一转速下折三个工况点, 三个工况点，验证

32、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： +系列1 系列2 n=1450r/min P(Pa) 3 Q(m /h) P Q 点1 800 3976 0.464 0.148 点4 740 5402 0.429 0.202 点8 500 7310 0.290 0.273 n=2900r/min P(Pa) 3 Q(m /h) P Q 点1 3200 7942 0.463 0.148 点4 2960 10840 0.428 0.202 点8 2010 14620 0.291 0.273 绘出两条无因次曲线 如下图: 由图可知，同一系列的风机在同一条无因次曲线上

33、。 2-17泵与风机所产生的理论扬程Ht，与流体种类无关。这个结论应该如何理欧拉方程指出 解？在工程实践中，泵在启动前必须预先想泵内充水，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？ 1 答：不矛盾。Ht=( U2VU2-U1VU1)，泵或风机所产生的理论扬程Ht与流体种类无关, g 也就是说无论输送的流体是水或是空气， 所乃至其他密度不同的流体，只要叶片进、出口处 的速度三角形相同，都可以得到相同的液柱或者气柱高度； 而此时被输送的流体不是水，是 空气，因此打上来的也是空气。 2-18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,

34、此压头H与扬程H及压头P有何异同？ 答：风机样本上表示风机的压头H与水头为同一个概念， 与扬程H为不同概念。而在描 述水头时，P= H，此H为扬程。 2-19你能否说明相似律中和式 有什么使用价值。 答：该式说明流量与转速为一次方比；扬程与转速的二次方成正比例；功率与速度的三次方 成正比例；因此，可根据不同的 Q、H和N的要求，选择合适的转速。 2-20计算泵或风机的轴功率时，我国常用下列公式: N= rQH n N= ； 102 N= Qp 其中， N的单位为 kW， 你呢感否说明每个公式中， r、Q、H及p都应采用什么单位。 答： 第一个公式 r kN/m3 Q 3. m /s Hm 第二

35、个公式 Q- m /sH 马力 第三个公式 Q- 3. m /sp kpa 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。 答：不正确。因为只有相似工况点之间才遵循相似律，而同一条性能曲线上的不同点都不是 相似工况点，其效率也都不相等。 2-22当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 Qo及po ?上述两种做法，哪种最佳？ 答：用温度修正

36、式：Q=Qo = 0 pB273to =X p0101.325t NB273t0 =X N。101.325t 可以将实际条件下的 Q及p换算成样本条件下的 Q0及p0。 2-23泵与风机的理论基础，都包括哪些内容？ 答：其理论基础包括：泵与风机的工作原理及性能参数一一理想流体理想叶轮欧拉方程 理想流体实际叶轮欧拉方程一一理想性能曲线一一实际性能曲线一一泵与风机的实际 性能曲线相似律无因次性能曲线相似律的实际应用（密度变化、转速改变、叶 轮直径改变、叶轮转速和直径都改变时的性能曲线的换算） 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。

37、 答：泵的扬程和出口水头不是一回事。泵的扬程是泵所输送的单位重量流量的流体从进 口至出口的能量增量。泵出口水头仅表示泵所输送的单位重量流体出口的能量。 当流体入口的能量为零时，两者相等，当入口为负压时，扬程大与出口总水头，当入口 为正压时，扬程小于出口总水头。 2-25在实际工程中，是在许压迫的流量下计算出管路阻力，即已知Q和，此时如何确 定管路系统特征曲线。 Ny h 答：得S= 2-，p2 一卩1和H2略去不计。给出不同的Q值，得到不同的a h， Q2r 即为H，由此绘出管路特性曲线。 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n -Q曲线的焦点是何含 意？机器功率N、效

38、率n如何确定。 答：管路特曲线与机械性能曲线的交点为泵或者风机的稳定工作点，从而得到工作点的 Q。接着根据工作点的 Q从N-Q与n -Q图中找出对应的效率 N和功率 ，则为机器的效率 和功率。 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qi与q2之 和。 答：因为两机并联都受了“需共同压头”的限制，两机并联运行时均不能发挥出单机的 能力，并联总流量 Q小于各机单独工作所能提供的流量qi和q2。 2-28两机联合运行时，其功率如何确定。 答：两机联合运行时，应做出两机的联合运行曲线，该曲线的下降段与管路性能曲线的 交点为工作点，得到工作点的流量 Q和压头H，从而其功

39、率N= QH,且该功率等于两机各 自运行的功率和。 2-29试简述泵产生气蚀的原因和产生气蚀的具体条件。 答：由于泵吸入侧管段的沿程阻力损失和动压损失，使泵入口处的压力低于大气压，即 具有一定的真空度， 当入口处压力低于液体的汽化压强时，液体气化，产生空气泡，从而产 生气蚀。泵的最低压强点在叶片进口的背部 k点处，当Pk = r2=500;r3=200;r4=100; r5=400;r6=300;r7=400;r8=300; ha=50;hb=30; hc=q(1);hd=q (2) ;he=q (3);hf=q(4);hg=q(5); q1= q( 6);q2=q 7);q3=q(8);q4

40、=q(9);q5=q(10);q6=q(11);q7=q(12);q8=q(13); f(1)=ha-hc-r1*q1*abs(q1); f(3)=hd-he-r3*q3*abs(q3); f(5)=he-hg-r5*q5*abs(q5); f(7)=hf-hg-r7*q7*abs(q7); f(9)=q1-q2-q6; f(11)=q3-q4-q5; f(2)=hc-hd-r2*q2*abs(q2); f(4)=he-hb-r4*q4*abs(q4); f(6)=hc-hf-r6*q6*abs(q6); f(8)=hd-hg-r8*q8*abs(q8); f(10)=q2-q3-q8; f(

41、12)=q6-q7-0.15;f(13)=q7+q8+q5-0.15; 在MatLab命令窗口中输入： clear option=optimset( Precondbandwidth nf); q=35,35,35,35,35,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5; % 初始值 fsolve(fu nc,q,opti on) (3)计算结果为： Hc=39.8616m , HD=30.8144m , HE=30.0339m , HF=29.7167m , HG=29.2573m , 3333 Q1=0.3184m /s, Q2=0.1345 m /s, Q3=0.06

42、25 m /s,Q4=0.0184 m /s, 3333 Q5=0.0441 m /s, Q6=0.1839 m /s, Q7=0.0339 m /s , Q8=0.0720 m /s。 9-3 应用EPANET 2软件求解上例 解：EPANET 2是一个模拟压力管网内湍流和水质的应用程序。其计算压力管网内湍流 时使用的算法是梯度方法。摩擦阻力损失的计算提供了Darcy-Weisbach、Hazen-Williams、 Chezy-Manning三种方法。具体的算法读者可以参考其软件手册。该程序的源文件和用户手 册可以直接从 EPA的网站上下载。 (1) 在EPANET中

43、建立如下的管网图(图2 ); (2) 按照表3所示输入各支路的长度参数和管路的直径和水库的压力水头； 检查参数无误后，进行求解(菜单Project/Run Analysis)，计算的结果分别为表4和表 5所示。 表3输入参数 管路编号 长度(m) 直径(mm ) 管路1 66 250 管路2 330 250 管路3 130 250 管路4 66 250 管路5 260 250 管路6 200 250 管路7 200 250 管路8 260 250 表4各节点计算结果 节点编号 需水量(l/s) 压力水头(m) 节点2 0.00 40.45 节点3 0.00 30.96 节点4 0.00 30.

44、05 节点5 0.00 29.16 节点6 150.00 29.82 水库1 -319.72 50.00 水库7 19.72 30.00 表5各管路计算结果 管路编号 流量(l/s) 流速(m/s) 单位损失(m/km) 管路1 319.72 6.52 144.71 管路2 133.59 2.72 28.75 管路3 62.19 1.27 6.98 管路4 19.72 0.40 0.83 管路5 42.47 0.87 3.44 管路6 71.40 1.46 9.01 管路7 186.12 3.79 53.13 管路8 36.12 0.74 2.55 9-4编写教材例9-8解算源程序 !INTG

45、ER NN,NJ,NF,NK,NZ,MI,E !NN 分支数 NJ 节点数 NF 风机数 NK 固定风量分支数 !NZ 自然风压标志符 0 无风压 MI 最大迭代数 PARAMETER(NN0=100,NJ0=100,NF0=100) PARAMETER(NK0=100,NZ0=100,E0=1.0E-4) PARAMETER(NN4=4*NN0,NJ2=2*NJ0,NM0=10) DIMENSION NA(NN4),JC(NJ2),BR(NN0),R(NN0),Q(NN0),RR(NN0),J1(NN0) DIMENSION ME(NM0),NP(NN0),SP(NM0),DD(NK0+NF

46、0),HH(NN4),NT(NN0) DIMENSION X(3),FX(3),C(NM0,3),FQ(NF0),J2(NN0) INTEGER BR OPEN(1,FILE=DATA.TXT) READ(1,*) NN,NJ,NF,NK,NZ,MI,E NM=NN-NJ+1 WRITE(*,*) NN NJ NM NF NK NZ MI E WRITE(*,100) NN,NJ,NM,NF,NK,NZ,MI,E 100 FORMAT(7(I4,1X),E8.2) DO I=1,NN READ(1,*) J1(I),J2(I),R(I) BR(I)=I RR(I)=R(I) END DO WR

47、ITE(*,*) J1 J2 R DO I=1,NN WRITE(*,(I8,1X,I8,1X,F8.4) J1(I),J2(I),R(I) END DO KF=NK+NF IS=KF+1 IE=NN-1 JE=IE DO I=IS,IE DO J=IS,JE IF(RR(J+1)JC(JB) GOTO 150 IF(JC(JA)=0) GOTO 145 JJ=JC(JB) !BEGIN 195 DO J=1,NJ IF(JC(J)=JJ) JC(J)=JC(JA) END DO !END OF 195 GOTO 185 145 JC(JA)=JC(JB) GOTO 185 150 IF(JC

48、(JB)=0) GOTO 165 JJ=JC(JB) !BEGIN 195 DO J=1,NJ IF(JC(J)=JJ) JC(J)=JC(JA) END DO!END OF 195 GOTO 185 165 JC(JB)=JC(JA) GOTO 185 170 IF(JC(JA)=0) GOTO 180 NT(I)=1 N=N+1 GOTO 185 180 L=L+1 JC(JA)=L JC(JB)=L 185 CONTINUE END DO IF(N+NK+NF=NM) GOTO 220 WRITE(*,*) N=,N,KF=,KF STOP 220 IF(KF0) GOTO 230 GO

49、TO 240 230 DO I=1,KF NT(I)=1 END DO 240 JK=0 JE=0 L=0 DO I=1,NN IF(NT(I)0) GOTO 255 GOTO 365 255 K=BR(I) L=L+1 JK=JK+1 NA(JK)=K JA=J1(K) JB=J2(K) N=I+1 260 CONTINUE DO J=N,NN IF(NT(J)=0) GOTO 270 GOTO 305 270 K=BR(J) IF(JB=J1(K) GOTO 290 IF(JB=J2(K) GOTO 285 GOTO 305 285 JB=J1(K) JK=JK+1 NA(JK)=-K G

50、OTO 295 290 JB=J2(K) JK=JK+1 NA(JK)=K 295 IF(JA=JB) GOTO 315 NT(J)=-1 GOTO 260 305 CONTINUE END DO GOTO 335 315 CONTINUE DO W=N,NN IF(NT(W)=0) GOTO 325 NT(W)=0 325 CONTINUE END DO ME(L)=JK JE=JK GOTO 365 335 K=ABS(NA(JK) IF(NA(JK)=0) GOTO 350 JB=J2(K) GOTO 352 350 JB=J1(K) 352 JK=JK-1 IF(JKJE) GOTO

51、260 K=BR(I) WRITE(*,*) K=,K STOP 365 CONTINUE END DO ML=ME(NM) WRITE(*,*) MESH BR NA JE=0 DO I=1,NM JS=JE+1 JE=ME(I) L=JE-JS+1 !WRITE(*,*) WRITE(*,(15(I6,1X) I,L,(NA(J),J=JS,JE) !END DO END DO WRITE(*,*) TOTAL=,ML IF(NZ=0) GOTO 500 DO I=1,NN NP(I)=0 END DO SP WRITE(*,*) MESH SP MESH JE=0 DO I=1,NM J

52、S=JE+1 JE=ME(I) SP=0 DO J=JS,JE K=ABS(NA(J) READ(1,*) NP(K) WRITE(*,*) I=,I,NP(,K,)=,NP(K) SP(I)=SP(I)+NP(K) END DO WRITE(*,*) I,SP(I) END DO 500 CONTINUE IF(NF=0) GOTO 560 WRITE(*,*) COEFFICIENTS OF FAN C WRITE(*,*) FANA B DO I=1,NF IB=NK+1 K=ABS(BR(IB) DO J=1,3 READ(1,*) X(J),FX(J) END DO T1=X(1)-

53、X(2) T2=X(2)-X(3) T3=X(3)-X(1) C(I,1)=-(T1*FX(3)+T2*FX(1)+T3*FX(2)/(T1*T2*T3) C(I,2)=(FX(1)-FX(2)/T1-(X(1)+X(2)*C(I,1) C(I,3)=FX(1)-(C(I,1)*X(1)+C(I,2)*X(1) DD(IB)=X(2) WRITE(*,12344) I,C(I,1),C(I,2),C(I,3) 12344 FORMAT(I3,3(1X,F10.4) END DO WRITE(*,*) INITIAL V ALUES 560 CONTINUE DO I=1,NN Q(I)=0 E

54、ND DO JE=0 DO I=1,NM I2=I-NK I3=I-(NK+NF) IF(I20) GOTO 580 READ(1,*) DD(I) Q(I)=DD(I) GOTO 595 580 IF(I30) GOTO 590 Q(I)=DD(I) GOTO 595 590 K=ME(I-1) M=NA(K+1) Q(M)=30 GOTO 600 595 M=I 600 JS=JE+2 JE=ME(I) DO J=JS,JE K=ABS(NA(J) IF(NA(J)=0) THEN Q(K)=Q(K)-Q(M) GOTO 620 END IF Q(K)=Q(K)+Q(M) 620 CONT

55、INUE END DO END DO IB=NK+1 DO IT=1,MI IF(NK=0) GOTO 650 JE=ME(NK) GOTO 655 650 JE=0 655 L=0 SD=0.0 DO I=IB,NM JS=JE+1 JE=ME(I) SH=-SP(I) SU=0.0 IF(KF1) GOTO 695 IW=I-NK HH(I)=(C(IW,1)*Q(I)+C(IW,2)*Q(I)+C(IW,3) DH=2*C(IW,1)*Q(I)+C(IW,2) SH=SH-HH(I) SU=SU-DH 695 CONTINUE DO J=JS,JE K=ABS(NA(J) DH=R(K)

56、*ABS(Q(K) HH(J)=DH*Q(K) SU=SU+2*DH IF(NA(J)0) GOTO 715 SH=SH+HH(J) GOTO 720 715 SH=SH-HH(J) 720 CONTINUE END DO D=-SH/SU DO J=JS,JE K=ABS(NA(J) IF(NA(J)0) GOTO 750 Q(K)=Q(K)+D GOTO 755 750 Q(K)=Q(K)-D 755 CONTINUE END DO SD=SD+ABS(D) IF(ABS(D)E) GOTO 775 L=1 775 CONTINUE END DO IF(L=0) GOTO 790 END

57、DO WRITE(*,*) IT=,IT STOP 790 WRITE(*,12345) IT,SD H 12345 FORMAT(IT=,I4,1X,SigamQ=,F8.4) WRITE(*,*) BR J1- J2 R Q DO I=1,NN HH(I)=R(I)*ABS(Q(I)*Q(I) WRITE(*,12346) I,J1(I),J2(I),R(I),Q(I),HH(I) 12346 FORMAT(I3,1X,I3,-,I3,1X,F8.4,1X,F8.4,1X,F8.4) END DO IF(NK=0) GOTO 885 WRITE(*,*) BRR Q SUM H JE=0

58、DO I=1,NK JS=JE+2 JE=ME(I) SH=-SP(I) DO J=JS,JE K=ABS(NA(J) IF(NA(J)0) GOTO 865 SH=SH+HH(K) GOTO 870 865 SH=SH-HH(K) 870 CONTINUE END DO R(I)=ABS(SH/Q(I)/Q(I) WRITE(*,*) I,R(I),Q(I),SH END DO 885 CONTINUE IF(NF=0) GOTO 935 FQ WRITE(*,*) FAN J1 J2 Q DO K=1,NF J=K+NK FQ(K)=(C(K,1)*Q(J)+C(K,2)*Q(J)+C(K

59、,3) WRITE(*,12347) K,J1(J),J2(J),Q(J),FQ(K) 12347 FORMAT(3(I3,1X),2(F8.4,1X) END DO 935 SH=0.0 DO I=1,NJ RR(I)=0.0 DO K=1,NN IF(J1(K)1) GOTO 955 RR(I)=RR(I)+Q(K) GOTO 965 955 CONTINUE IF(J2(K)1) GOTO 965 RR(I)=RR(I)-Q(K) 965 CONTINUE END DO IF(SHABS(RR(I) GOTO 972 GOTO 975 972 SH=RR(I) 975 CONTINUE

60、END DO WRITE(*,*) MOST ERROR Q=,SH SH=0.0 DO I=KF+1,NM JS=ME(I-1)+1 JE=ME(I) DH=0.0 DO J=JS,JE K=ABS(NA(J) IF(NA(J)0) GOTO 1020 DH=DH+HH(K)-NP(K) GOTO 1025 1020 DH=DH-HH(K)-NP(K) 1025 CONTINUE END DO IF(SHABS(DH) GOTO 1032 GOTO 1035 1032 SH=ABS(DH) 1035 CONTINUE END DO WRITE(*,*) MOST ERROR H=,SH CL