流体输配管试题

一、 填空题〔每道题2分〕流体输配管网水力计算的目的是根据要求的流量分配，计算确定管网各管段管径〔或断面尺寸〕和阻力,求得管网特性曲线，为匹配管网动力设备准备好条件,进而确定动力设备〔风机、水泵等〕的型号和动力消耗；或者是根据已定的动力设备，确定保证流量分配要求的管网尺寸规格。气体输送系统常用的水力计算方法：假定流速法，压损平均法和静压复得法在气体输送系统中，当系统的布置已确定，实现阻力平衡的方法有:调整泵或风机的性能曲线，调整管路的性能曲线。风机和泵的常用三种性能曲线是：1〕流量和扬程或压头曲线,2〕流量和轴功率曲线，3〕流量和效率曲线。我国热水集中供热系统的最常用型式是:双管闭式热水供热系统。冷热水输配管网系统型式，按循环动力可分为:重力循环管网和机械循环管网；按流体介质可分为气体输配管网，液体输配管网，气-固两相流管网，汽-液两相流管网，液-气两相流管网。只具有控制功能的风阀有止回阀，放火阀，排烟阀等。常用的空调风系统型式有一次回风，二次回风，双风道，变风量。离心式风机的出口安装角卩2>90度是前向型叶片,卩2<90度是后向型叶片,卩2=90度是径向型叶片。泵的入口与管网系统的连接有三个根本要求：不漏气、不积气、不吸气。二、 简答题〔每道题10分〕1、什么是枝状管网？什么是环状管网？分别画一个枝状管网和一个环状管网的示意图，说明其主要区别。〔10分〕答：枝状管网：管网有起点和终点、主管和支管，如图1；环状管网：管网起点和终点重合，构成闭合回路，如图2；

图1图2图1图2区别：枝状管网：系统简单，运行管理方便，但管网后备性差，管网某处发生故障时，该点后面管网局部将受影响而不能正常工作；环状管网：管网系统比拟复杂，管网后备性好；某处发生故障时，流体可以通过环状管网从另一个方向流动，因此故障影响范围小。2、高层建筑竖向液体输配管网为什么要竖向分区？画出1个竖向分区的示意图，说明其作用。答：由于高层建筑高度高，底层管道中的静水压力较大。为了克制静水压力过大的弊病，保证管网正常运行和设备可靠性，对高层建筑竖向流体输配管网进展分区。以高层建筑给水为例，竖向按串联式分为高、中、低三区如下图。商区水箱水泵**低区 林01-65低、中、高三区分别设置水箱供水，各区管网中的静水压力都适中，系统耐压要求降低，费用减小，启停时产生水锤的危险性减小，水流噪音小，运行稳定可靠。3、 说明公式AP二R•l的使用条件。为什么不同的管网，九的计算公式可能会不一样？mlm答：公式AP=R・1=纟畔-1的使用条件为：管网特性〔如：管道材料、断面尺寸、连接方式等〕不变,mlmd2并且流体密度和流速也不随流程变化。从流体力学知识知：由于九是雷诺数和相对粗糙度的函数，即：九二f也,』，因此在不同的流态下，d九的计算式将不同。在实际工程中，各种流体输配管网的流态有明显差异，因而Re数范围将不同，从而造成不同管网九的计算式可能不同。4、 简述均匀送风管道设计的原理和主要步骤。答：均匀送风管道设计的原理：根据送风管侧壁孔流量公式q=3600卩f.'2PT7，V0 0*j其中q—送风孔口流出风量，m3/hV0卩一送风孔口的流量系数f—送风孔口面积，m20P—送风官内静压，PaP—送风密度，kg/m3从该表达式可以看出，要实现均匀送风，可以有以下多种方式:（1） 当送风管面积F和各送风孔口面积f不变时，调整各送风孔口流量系数卩使之适应p的变化，维0j持q不变；V0（2） 当f和卩不变时，调整送风管面积F,使管内静压p根本不变，维持q不变；0 j V0（3） 当F和卩不变时，根据管内静压P的变化，调整各送风孔口面积f，维持q不变；j0f V0（4） 增大送风管面积F,减小送风孔口面积f。即“静压箱"送风，要求f0<0.40F均匀送风管设计的主要步骤：根据设计条件确定送风孔口个数、间距，画出均匀送风系统图，对各段编号；确定管道上各孔口的出流速度；计算各孔口处的管内静压Pj和流量；顺着管内流向，确定第1孔口处管道断面流速，计算此处管内全压P和管道断面尺寸；q1计算第1到第2孔口间阻力AP；1—2计算第2孔口处的管内断面动压P二P-AP-P；d2q1 1-2j确定第2孔口处的管内流速和断面尺寸；以此类推，直到确定最后一个孔口处的管道断面尺寸。5、 以气力输配管网为例，描述气—固两相流管网的水力特征。气—固两相流管网水力计算的主要特点是什么？答：气固两相流体管网的水力特征：管网中流动介质为物料与空气形成的两相流体；物料颗粒在悬浮状态下进展输送；输送管内气固两相的运动状态随气流速度和料气比的不同而改变，可能出现悬浮流、

底密流、疏密流、停滞流、局部流和柱塞流等几种不同的输送状态；两相流的流动阻力比单相流的阻力要大，并且二者阻力与流速的关系也不同。单相流

阻力与流速成单调递增关系，气固两相流阻力随流速增大先增大，再减小，最后再增大。气固两相流管网水力计算的主要特点是：把两相流和单相流的运动形式看作是一样的，物料被看作是一种特殊的流体，利用单相流的阻力公式进展计算，两相流的阻力可以看作是单相流的阻力与物料颗粒引起的附加阻力之和，计算中在阻力系数参加料气比卩］项。6、 写出比转数n的数学表达式。比转数n有什么应用价值？高比转数泵与风机和低比转数泵与风机有什ss么主要区别？答：n二n红。比转数n是说明泵与风机性能参数n、q“、H的综合特性指标；可用来划分泵与风机的sH34 s V类型，反映叶轮的几何形状以及用来指导泵与风机的相似设计；高比转数的风机，说明风机的流量大、bb压力低，叶轮出口相对宽度寸大；低比转数的风机，说明流量小、压力高，叶轮出口相对宽度寸小。22上下比转数的泵与风机其性能曲线形状也有差异。什么是水封？它有什么作用？举出实际管网中应用水封的例子。答：水封是利用一定高度的静水压力来抵抗排水管内气压的变化，防止管内气体进入室内的措施。因此水封的作用主要是抑制排水管内臭气窜入室内，影响室内空气质量。另外，由于水封中静水高度的水压能够抵抗一定的压力，在低压蒸汽管网中有时也可以用水封来代替疏水器，限制低压蒸汽逸出管网，但允许凝结水从水封处排向凝结水回收管。实际管网中应用水封的例子很多，主要集中建筑排水管网，如：洗练盆、大/小便器等各类卫生器具排水接收上安装的存水弯〔水封〕。此外，空调末端设备〔风机盘管、吊顶或组合式空调器等〕凝结水排水管处于空气负压侧时，安装的存水弯可防止送风吸入排水管网内的空气。

什么是泵或风机的稳定工作区？如何才能让泵或风机在稳定工作区工作？答：如果泵或风机的Q-H〔P〕曲线是平缓下降的曲线，它们在管网中的运行工况是稳定的。如果泵或风机的Q-H〔P〕曲线呈驼峰形，那么位于压头峰值点的右侧区间是稳定工作区，泵或风机在此区间的运行工况是稳定的；而在压头峰值点的左侧区间那么是非稳定工作区，泵或风机在此区间设备的工作状态不稳定。泵或风机具有驼峰形性能曲线是其产生不稳定运行的原因，对于这一类泵或风机应使其工况点保持在Q-H〔P〕曲线的下降段，以保证运行的稳定性。为什么要考虑水泵的安装高度？答：假设水泵内部压力最低值低于被输送液体工作温度下的气化压力，那么会发生气蚀现象，使水泵损坏。水泵的安装位置距吸水面的高度对水泵内部的压力有直接影响，为防止发生气蚀现象，需要考虑水泵的安装高度，保证水泵内压力最低点的压力高于工作温度对应的饱和蒸汽压力，且应保证一定的富裕值。10•如下图，泵的性能曲线I,管网特性曲线为S,10•如下图，泵的性能曲线I,管网特性曲线为S,判断泵的工作点A、B哪一个为稳定工作点或不稳定工作点，并加以分析？〔提示：考虑流量变化干扰〕答：B点是稳定的工况点。A点是不稳定工况点。对A点来说，当设备受干扰时，流量向增大方向偏离时，设备的压头大于管路所需要的压头，管路中流速加大，流量增加，工况点继续向流量增大的方向移动到达B点，当从A点向流量减小方向偏离时，工况点就继续向流量减小的方向移动，直至流量等于零为止。因此A点称为不稳定工况点。B点与此相反，为稳定工况点。三、 计算题〔每道题12分〕1、如下图的空调送风管网，A、B、C三个风口完全一样。A风口处管内的静压为100Pa,假设要保证3个

送风口的送风量一样，B、C风口处的管内静压应为多少？如何才能使B、C风口处的管内静压到达要求值？A BcTTT空调机组答：要使3个送风口的送风量一样，B、C风口处的管内静压近似等于100Pa。由P+P二P+P+AP可知，欲使P二P,须有：P-P二AP；jAdAjBdB A〜B jAjB dAdB A〜BB〜C之间应有：P-P二APdBdC B~C2、有一转速为n=1480r/min的水泵，理论流量Q=0.0833m3/s，叶轮外径D2=360mm,叶轮出口有效面积A=0.023m2,叶片出口安装角B2=300,试作出口速度三角形。假定流体进入叶片前没有预旋运动，即U=0u1试计算此泵的理论扬程Ht。〔提示：先求出口绝对速度的径向分速度U=0u1解。〕答：Q_答：Q_0.0833A_0.023_3.62m/s2兀nD 2兀x1480360x10-3u_®r_ x—2_ x _27.9m/sTOC\o"1-5"\h\z2 2 60 2 60 2u_u-uxctgP_27.9一3.62xctg300o_29.98m/su2 2 r2 2而u_0u1所以：H_丄uu_丄x27.9x39.98_85.37mtg2u2 9.83、某段圆形通风除尘系统风管的设计流量Q=6300m3/h,风管最小风速u=15m/s,可选的管径为340mm、380mm、420mm,试选择适宜的管径D,并利用线算图确定单位长度摩擦阻力Rm〕解：Q_6300/3600_1.75m3/s〕AQ1.75A_—_ _0.11667m2〕u15

选择管径为380mm。u=Q—= 175 =15.44m/s1d 0.25x3.14x0.382选择管径为380mm。u=Q—= 175 =15.44m/s1d 0.25x3.14x0.382兀d24根据选择管径和实际流速，查线图得：Rm=7.0Pa/m皿斗o.to.a]im解：Q二6300/3600二1.75m3/sA=+罟=°.11667m2。'4Ad二二0.386mn.i选择管径为380mm。u=Q—= 175 =15.44m/s1d 0.25x3.14x0.382兀d24根据选择管径和实际流速，查线图得：Rm=7.0Pa/m4—台普通风机n=1000r/min时，性能如下表，应配备多少功率电机？全压〔Pa〕2610255024702360221020301830流量(mWh)47710534925927665058708417662482407全效率(%)82.687.588.289.088.085.780.4解：由式求出该风机在各工况点下的功率如表所示全压〔Pa〕2610255024702360221020301830流量(m3/h)47710534925927665058708417662482407流量〔m3/s〕13.2514.8616.4718.0719.6821.2822.89全效率82.687.588.289.088.085.780.4功率〔kw〕41.8843.3146.1247.9249.4250.452.10以各工况下最大的为选择电机的依据；确定电机容量储藏系数K取K=1.15，所®电机^=1.15x52.10=60^即取甸咖电机.5上题那台风机，当转速提到n=1500r/min和降到n=700r/min时，性能如何变化？列出性能表。分别应配备多大功率的电机？解：由题育，叶轮直径门和密庫戸不变，各相愎工况点满足Q幵—=—4-'e1却p5*—-—由两式分别计算改变转速后风机的性能5、图中阀A、B、C分别关小后，流量Q、Q~Q怎样变化，说明理由。1 41[ ,Q1 、C1\<Q2 \CC 1答：阀门A关小后，管网总阻抗增大，水泵扬程不变时，系统总流量Q减少，并联支路Q1~Q4各段用压力减小，Q1~Q4均减少；阀门B关小后，管网总阻抗增大，因此总流量Q减小；管网压降递度减小，Q1、Q3、Q4上的资用压力均增大，因此流量Q1、Q3、Q4均增大；而Q2由于阀门B的节流而减少，其减少量大于Q1、Q3、Q4的总增加量，才能使Q减少；阀门C关小后，同理Q减小，因总流量减少后，Q1、Q2资用压力增大，而Q3、Q4资用压力降低，故Q1、Q2增大，Q3、Q4减少，并且Q3、Q4减少量大于Q1、Q2增加量，才能使Q减少。6、3台一样的风机并联运行，单台风机性能如下表：全压〔P〕530510490460410a流量