《流体输配管网》考试题及答案

哈尔滨工业大学《流体输配管网》考试题及答案2009
一、填空题（每空1.5分，共40分）
1、管网构成的三个基本要素是（管段）、（节点）、和（动力源）。

管网系统在各节点处，（断面尺寸或流量）发生改变。

2、克契霍夫第一定律表述为（管网内通过任一节点的各流量的代数和为零），克契霍夫第二定律表述为（管网内任一环内，各管段水头损失的代数和为零）。

环状管网水力计算的方法主要有（解管段方程法）、（解节点方程法）和（解环方程法）。

3、某系列水泵的比转数n s越大，其所提供的扬程（越小）、流量（越大），水泵形状（粗胖），H-Q曲线呈现（陡降）的趋势。

4、空调建筑的卫生间排风竖井顶部装有排风机，冬季比夏季排风能力强，其原因是由于（冬季竖井内位压的存在增加了排风的动力，而夏季竖井内位压的存在成为排风的阻力）。

5、通风空调空气输送管网，沿流动方向风道内的全压（沿程下降），静压（可能上升、下降或相等）。

实现风管侧壁孔口均匀送风的基本条件是（保持各侧孔静压相等）、（保持各侧孔流量系数相等）和（增大出流角α）。

6、水力失调度是（管段实际流量与设计流量）的比值，水力稳定性系数是（管段规定流量与工况变化后管段最大流量）的比值。

提高管网水力稳定性的只要方法是（尽可能减小网路干管压降，而增大用户系统的压降）
7、泵或风机的实际运行工况点是（泵或风机的性能）曲线和（管路性能）曲线的交叉点。

若想改变管网系统的工作点，常用的调节手段有（阀门调节）、（转速调节）和（切削叶轮调节）等办法。

二、简答和分析题（每题8分，共40分）
1、试画出两台型号相同的水泵并联运行工况图示，并联后的流量是否为单台泵工作时流量的2倍？何种类型的水泵和管路性能更适合并联工作？
答：
如图所示，管路性能曲线为Ⅰ，并联后的工作点1，单台泵工作时的工作点2，可见并联后的总流量小于单台泵工作时流量的2倍。

并联的意义就是为了增加流量，因此管路性能曲线越平坦（管路阻抗小）、泵的性能曲线越平坦（比转数小），并联后增加的流量越大，越适合并联工作。

2、以水泵为例，写出其相似律的数学表达式，并说明相似律的意义。

答：流量比 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=m n m
n m n n n D D Q Q
3
22 扬程比 2
2
22⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=m n m n m n n n D D H H 轴功率比
3
5
22⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=m n m n m n sm
sn n n D D N N γγ 效率比 m n ηη= 相似律的意义：
● 建立同一系列（几何相似）的泵与风机工作参数之间的关系。

● 水泵制造时，先做小模型，取得设计参数，再推广到实型设备。

● 对泵与风机进行运行调节的理论依据。

●
3、何谓比摩阻，简要说明确定经济比摩阻的意义。

答：单位长度摩擦阻力，称为比摩阻。

经济比摩阻的确定涉及管径的选取，是一个技术经济问题。

如选用较大的比摩阻值（流速较大），则管径可减小，管网系统初投资降低，但同时系统压力损失增加，水泵动力消耗增加，运行费增加；反之亦然。

因此经济比摩阻的确定需经过全面的技术经济比较，对设计实践有指导意义。

4、下图中虚线为阀门B 全开时串并联管路1-2-3-4的测压管水头线。

1）关小阀门B以后，说明各管段流量的增减情况及其增减原因。

2）试画出关小阀门B以后，各管段测压管水头线的变化情况。

（用实线画在原图上）答：图中所示为串、并联混合管路，关小阀门B以后，并联管路阻抗S并增加，管路总阻抗S总增加，导致总流量减少，则管段1-2和管段3-4的流量减少（该段测压管水头线变缓）。

并联管段上的压降增大，S21不变，则管段21的流量增加（该段测压管水头线变陡），管段22的流量减少（阀门处产生集中的能量损失，阀门前后测压管水头线变缓）。

5、分别举例说明实际工程中什么管网属于开式枝状管网、闭式枝状管网和环状管网？枝状管网与环状管网的主要水力特征差别？开式枝状管网与闭式枝状管网的主要水力特征差别？
答：通风空调空气输送管网、建筑室内给水管网等属于开式枝状管网；室内热水供暖管网、室内闭式空调冷热水管网等属于闭式枝状管网；城市供水、供燃气管网的干线通常布置成环状管网。

枝状管网与环状管网水力特征差别如下：
1）只要是枝状管网，各管段内的流量大小和流动方向就可以预先确定；而环状管网内管段的实际流量大小和流动方向均未知，需经水力计算确定，这也正是环状管网的复杂所在。

2）枝状管网初投资小、水力可靠性差；环状管网初投资较大、水力可靠性好。

开式枝状管网与闭式枝状管网的水力特征差别如下：
1）开式枝状管网有开口与大气相通，管路内各断面压强可以确定；闭式枝状管网没有开口与大气相通，管路内各断面压强为不定值，必须人为确定定压点。

2）与闭式液体管网相比，开式液体管网的动力设备（如水泵）除了克服流体在管网内的流动阻力外，还应克服一定高度的静水压力。

三、计算题（每题10分，共20分）
1、已知4-72型 NO 6C 离心风机在转速为n=1250转/分 时实测参数如下表所示：
管路性能曲线经过原点。

1）求出各点效率，并画出该风机性能曲线图（P-Q 、N-Q 、η-Q 曲线）
2）设风机原来在Q=9500 m 3/h 下工作，现需将其流量减少15％，若采用阀门调节，
求调节后的轴功率；若采用转速调节，求调节后的轴功率及风机转速？ 解：1） 由 N
PQ
=
η 有 η1=0.821、η2=0.858、η3=0.895、η4=0.912、η5=0.909、η6=0.883、
η7=0.856、η8=0.822（性能曲线图略）
2）采用阀门调节（风机性能曲线不变，管路性能曲线变化）
风机原来风量9500 m 3/h （工况点6）
调整后的风量为8075)15.01(9500=-⨯ m 3/h ≈8100 m 3/h （接近工况点4） 则采用阀门调节后的轴功率应为1.96 kW
若采用转速调节（管路性能曲线不变，风机性能曲线变化）
因为管路性能曲线经过原点，所以转速调节后新的工作点6’与原工作点6为相似工况点，则有
根据相似律，
10639500
1250
807566=⨯='⇒'='n n n Q Q 转/分
28.1)
1063/1250(08
.2)(3
6366=='⇒'='N n n N N kW
2、有一台进口直径D 1=600 mm 的单级泵，输送常温清水，其工作流量Q =800 l / s ，允许真空高度[ H s ]=3.5 m ，吸水管水头损失h w 吸=0.4 m ，试问 1）如果水泵的几何安装高度h 几吸=3 m ，该水泵能否正常工作？
2）若将该泵安装在海拔1000 m 的地区（当地大气压为9.2 mH 2O ），输送40℃清水（其汽化压力为0.75 mH 2O ），此时该泵的允许几何安装高度应为多少？ 解：1） 83.26.04
8
.04
2
2
1
1=⨯=
=
π
πD Q
v m / s
[][]m 69.24.0283
.25.3 22
2
1=--
=--=g
h g
v H H w s 吸
几吸
如果水泵的几何安装高度h 几吸=3 m ，则超过了上述允许安装高度，会使水泵吸入口处真空度增加，产生气蚀，影响水泵正常工作。

2） 此时允许真空高度发生变化
[][])24.0()33.10(----='t a s s
h H H H 86.1)24.075.0()2.933.10(5.3=----= m
则
[][]m 05.14.0283
.286.1 22
2
1=--
=--'=g
h g
v H H w s 吸
几吸。