流体输配管网简述

流体输配管网简述
三、简述
1、热水采暖系统间接连接方式的优缺点？
答：优点：采用直接连接，由于热用户系统漏损水量大，造成热源水处理量增大，影响热网的供热能力和经济性。

采用间接连接方式，虽然造价增高，但热源的补水率大大减小，同时热网的压力工况和流量工况不受用户的影响，便于热网运行管理。

对于小型的热水供热系统，特别是低温水低热系统，直接连接仍是最主要的形式。

缺点：间接连接方式需要在建筑物用户入口处或热力站内设置表面式水—水换热器和采暖系统热用户冻得循环水泵等设备，造价比上述直接连接要高得多。

循环水泵需经常维护，并消耗电能，运行费用增加。

2、高层建筑给水系统才去竖向分区的原因？
答：整幢高层建筑若采用同一给水系统，低层管道中的静水压
力很大，必然带来以下弊病：需要采用耐高压管材、附件和配水器材，费用高；启闭龙头、阀门易产生水锤，不但会引起噪声，还可能损坏管道、附件，造成漏水；由于低层配水龙头前压力过大，出流速度过快，出流量过大，不但会产生水流噪声，还浪费水量，影响使用。

因此，高层建筑给水系统必须解决低层管道中静水压力过大的问题，为克服低层管道中静水压力过大的弊端，高层建筑给水系统采取竖向分区供水，即在建筑物的垂直方向上分区，分别组成各自的给水系统。

3、凝结水回收系统的分类？
答：1、凝结水回收系统按是否与大气相通，分为开式系统和闭式系统。

2、按凝结水的相态组分，可分为单相流和两相流两大类。

单相流又可分为满管流和非满管流两种流动方式。

3、按驱使凝水的动力不用，可分为重力回水和机械回水
4、余压回水系统的特点？
答：余压回水系统设备简单，根据疏水器的背压大小，系统作用半径一般可达500~1000m，并对地势起伏有较好的适应性。

余压回水系统是应用最广泛的一种凝结水回收方式，适用于全厂耗气量较少，用气点分散，用气参数（压力）比较一致的供热系统。

5、流体输配管网的基本组成？
答：1、末端装置：它的作用是按要求从管道获取一定量的流体或将一定量的流体送入管道
2、源和汇：源向管道中输送流体，汇从管道接受流体
3、管道：它是源或汇与末端装置之间输送和分配流体的
通道。

6、流体输配管网水力计算的主要目的？
答：根据要求的流量分配，确定管网的各段管径（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（设计计算）；或者根据已定的动力设备，确定保证流量分配的管道尺寸（校核计算）。

7、写出孔口送风量的计算公式，并分析实现均匀送风可采取的措施？
答：L0=3600μ·f0·√（2Pj/ρ）
措施：（1）送风管段面积F和孔口面积f0，管内静压会不断增大，可根据静压变化，在孔口上设置不同的阻体，使不同的孔口具有不同的阻力（即改变流量系数）
（2）孔口面积f0和μ值不变时，可采用锥形风管改变送风管断面积，使管内静压基本保持不变
（3）送风管断面积F及孔口μ值不变时，可根据管内静压变化改变孔口面积f0 8、经济流速？
答：管内的流速对通风、空调系统的经济性有较大的影响，对系统的技术条件也有影响，流速高，风管断面小，占用空间小，材料耗用少，建造费用小；但是系统的阻力大，动力消耗增大，运行费用增加且增加噪声。

若气流中含有粉尘等，会增加设备和管道的磨损。

反之，流速低，阻力小，动力消耗少；但是风管断面大，材料和建造费
用大，风管占用的空间也增大。

流速过低会使粉尘沉积而堵塞管道。

因此，必须通过全面的技术经济比较选定合理的流速。

52页表2-3-1 53页表2-3-2 表2-3-3
9、如何划分管段？
答：通常按流量和断面变化划分管段，一条管段内流量和管段断面不变，即流量和断面二者之一或二者同时发生变化之处是管段的起点或终点。

10、压损平衡及其一般做法？
答：压损平衡：能量方程表明，只有在设计流量条件下，管路
的计算压力损失等于管理库的作用压力，管网运行时的实际流量才与设计流量相等，因此，在水力计算中，需要通过调整管径、设置调节阀等技术手段，使管路在设计流量下的计算压力损失与其作用压力相等。

工程上习惯将此称为“压损平衡”或“平衡压力损失”。

一般做法：由于共用管路的压力损失涉及若干并联管路，在进行某一并联环路（最不利环路除外）的压力损失平衡时，一般是通过调整独用管路的压力损失，使整个环路的计算压力损失与环路资用压力相平衡。

并联环路压力损失平衡常用方法如下：
1）确定该环路总的资用压力△P’
2）确定公用管路的压力损失△PG
3) 计算独用管路的自用压力△P’D
△P’D=△P’—△PG
4）根据△P’D确定独用管路的管径，调节装置等，尽可能
在经济合理的条件下，使独用管路在设计流量下的计算
压力损失△PD与△P’D相等
5）计算压力损失不平衡率，检查是否满足要求
只有当各并联环路的资用压力相等时，“压力损失平衡”才能简化为各并联管路之间的“阻力平衡”。

11、建筑内部给水系统所需压力计算公式?
答：H=H1+H2+ H3+H4
H—建筑给水管网所需水压，kPa
H1—引入管起点至配水最不利点位置高度所要求的静水压，kPa H2—引入管起点至配水最不利点给水管路的沿程与局部水头损失之和，kPa
H3—水流通过水表时的水头损失，kPa
H4—配水最不利点给水配件（用水器具）所需的流出水头，可从给水排水设计手册中查取，kPa
12、稳定立管压力，增大通水能力的措施
答：当管径一定时，在影响立管压力波动的因素中，可以调
整改变的主要因素是中线流速和水舌阻力系数
1）减小终限流速。

在排水立管内采取一些增阻消能的
措施，减小水流下降速度，一方面可以减小立管内的负压，防止水封破坏，另一方面可以增加水膜厚度，增大通水能力，常见的措施有：
A、增加管材内壁粗糙高度Kp ,使水膜与管壁间的界面力增加，减小水流下降速度
B、立管上隔一定距离设已字弯（5~6层）消能，有实验表明可以减小流速50%左右
C、利用横支管与立管连接处的特殊构造，发生溅水现象，使下落水流与空气混合，形成密度小的水沫状水气混合物，减小下降速度
D、由横支管排出的水流沿切线方向进入立管，在重力与离心力的共同作用下，水流旋流而下，其垂直下落速度大幅度降低。

E、对立管内壁作特殊处理，增加水与管内壁间的附着力
2）减小水舌阻力系数。

通过改变水舌形状，或向负压区
补充的空气不经过水舌两种途径来实现
A、设置通气立管，常用的有专用通气立管，主通气立管和副通气立管三种，其中，专用通气立管在通气系统中属中级标准。

设置通气立管后，向负压区补充的空气不经过水舌，水舌阻力系数趋近于0，立管内负压减小
B、在横支管上设单路进气阀，单路进气阀是用优质塑料和橡胶经
过精密加工制成的灵敏度较高、经久耐用的只进气不出气的通气阀。

当某一支管排水时，立管内形成负压，其他支管上的进气阀打开补气，不经过水舌，水舌阻力系数趋近于0
C、在排水横管与立管连接处的立管内设置挡板，使横支管排出的冲激流被挡板阻挡，不会射到立管对面形成水舌，使水舌阻力系数减小
D、将排水立管内壁制成有螺旋导流突起，立管内的水流在螺旋线导流下，旋转下落，立管中心形成一个通畅的空气柱，避免形成水舌
E、排水立管轴线与横支管轴线错开半个管径连接，使水流沿切线方向流入立管，形成的水膜密实而稳定，气液界面清晰，管中心形成一个畅通的空气柱，加大了气流断面，减小了水舌阻力系数
F、对于一般建筑，应采用形成水舌面积小，两侧气孔面积大的斜三通或异径三通。

13 排水计算必须满足的基本规定。

答：为保证管网系统有良好的水力条件，稳定管内气压，防止水封破坏，保证良好的室内环境卫生，在哼干管和横支管的设计计算中，须满足下列规定
（1）充满度：建筑内部排水横管按非满流设计，以便使污废水放出的有毒有害气体能自由排除；调节排水管道的系统内的压力；接纳意外的高峰流量。

（2）自净流量：污水中含有固体杂质，如果流速过小，固体物会在管内沉淀，减小过水断面积，造成排水不畅或堵塞管道，为此规定一个最小流速，即自净流速
（3）管道坡度：管道设计坡度与污废水性质、管径和管材有关。

（4）最小管径
14、空调凝结水管路系统的设计要点？
答：（1）风机盘管凝结水盘的泄水支管坡度，不宜小于0.01，其他水平支管，沿水流方向，应保持不小于0.002，且不允许有积水部位。

如受制条件限制，无坡度敷设时，管内流速不得小于0.25m/s。

（2）当凝结水盘位于机组内的负压区段时，凝水盘的出水口处必
须设置水封，水封的高度应比凝水盘处的负压（相当于水柱高度）大50%左右。

水封的出口应与大气相通（3）凝结水管道宜采用聚氯乙烯塑料管或镀锌钢管，不宜采用焊接钢管。

采用聚氯乙烯塑料管是，一般可以不加防二次结露的保温层；采用镀锌钢管
时，应设置保温层
（4）凝结水立管的顶部，应设计通向大气的透气管。

（5）设计和布置凝结水管路时，必须认真考虑定期冲洗的可能性（6）凝结水管的立管管径，应根据通过凝结水的流量，按水膜流计算确定。

也可参照表4-1-9确定
15、蒸汽系统中，减小水击的措施？
答：为了减轻水击现象，（1）水平敷设的供汽管路，必须具
有足够的坡度，并尽可能保持汽、水同向流动。

蒸汽干
管汽水同向流动时，坡度i=0.01~0.02。

（2）供汽干管向
上拐弯处，必须设置耐水击的疏水装置，定期排出沿途
流来的凝水。

（3）当供汽压力低时，也可用水封装置。

在下供式系统的蒸汽立管中，汽水呈逆向流动，蒸汽立
管要采用比较低的流速，以减轻水击现象。

16、蒸汽供暖与热水供暖，由节点压力不平衡而产生水平失调现象的不同点。

简述供暖系统水平失调的自调性
答：不同点：蒸汽供暖系统远近立管并联环路节点压力不平衡，由此而产生水平失调的现象与热水供暖系统相比，有不同的地方。

（1）在热水供暖系统中，如不进行调节，责通过远近立管的流量比例是不会发生变化的。

（2）在蒸汽供暖系统中，疏水器工作正常的情况下，当近处散热器流量增多后，疏水器阻汽作用使近处散热器内蒸汽压力升高，进入的近处散热器的蒸汽量就自动减少；待近处疏水器正常排水后，进入近处散热器的蒸汽量又再增多。

因此，蒸汽供暖系统水平失调具有自调性和周期性的特点
自调性：蒸汽供暖系统中，疏水器正常工作的条件下，当近处疏水器流量正加后，疏水器阻器作用使近处散热器内蒸汽压气升高，进
入的近处散热器的蒸汽量就自动减少，待近处疏水器正常排水后，进入的近处散热器的蒸汽量就自动增多。

17、推导当量长度计算公式，并给水定义，分析当量长度的影响因素，总结本书有几处用当量长度计算。

18、气固两相流管道布置应注意的事项？
（1）布置生产工艺时，要为气力输送创造条件，尽量缩小输送距离和提升高度
（2）管路尽量简单，避免支路叉道
（3）减少弯管数量，采用较大的曲率半径
（4）避免管道由水平弯向垂直，
（5）喉管后的直管长度不小于（15~20）D，使物料顺利加速
19.P141的4.4.3～P144的4.4.7重点内容：/4章（自己总结）
答：管网中的动力有压力（静压），惯性力（动压），和重力三种
1.环路中的全压通常有以下几种来源：
（1）由泵、风机等动力机械提供
（2）由上级管网提供
（3）由压力容器提供
（4）由环境流体的动压提供
若全压作用断面在共用管路，所有共用管路的环路所受全压动力相同。

2.重力提供动力大小取决于环路的空间走向和环路中的流体密度分布；开式管网输送与环境流体密度相同流体，或闭式管网内流体密度不变，或在水平流动的管路上，重力作用为零；向上流动的管段内流体密度大于向下流动的管段内流体密度时重力阻碍环路流动，反之重力
推动环路流动；若不同环路的独用管段内流体密度分布不同，其重力形成的环路动力一般不同。

3.稳态流动时任一环路的流体动力与流体阻力相等，当全压待定，则计算出环路流动阻力和算得的重力作用形成的环路流动动力做差，
所得即环路需用压力，需用压力与重力作用动力的和为环路的资用动力;选管路长、部件多，重力推动作用小的环路为最不利环路；全压相同各环路资用压力不同。

４.目前工程上通常按长度（或当量长度）平均分配资用动力（压损平均法）。

最不利环路约束其他任一环路资用压力分配，任一环路只在独用管路上自由分配资用动力。

５.独用管路压损平衡：设计中通过对管路几何参数的调整，改变管内流速使独用管路在要求流量下，流动阻力等于资用动力以使流量达到要求值。

６.并联管路阻力平衡以动力相等的并联管路为前提，此时其流动阻力也相等。

通过调整管路尺寸使各并联管路在各自要求的流量下计算阻力相等，保证各并联管路流量分配满足要求。

７.“阻力平衡”只适用于各环路重力作用相等的情况，而“压损平衡”普遍适用。

８.各枝状管网水力计算步骤：
（1）绘制管网轴测图，对各管段进行编号，标明其空间位置（如起点终点的空间坐标）和长度，确定设计流量。

（2）若是开式管网，进行虚拟闭合。

（3）逐一计算各环路中重力作用形成的作用动力。

（4）根据各环路中的重力作用大小和管路长度及复杂程度确定最不利环路
（5）若压力已定，已定压力与最不利环路的重力作用之和即为最不利环路的资用动力。

将资用压力分配给最不利环路的每一管段，确定该管段断面尺寸。

（6）计算其他环路独用管路的资用动力。

（7）将资用动力分配给独用管路的每一段。

（8）按所分资用动力和设计流量，根据“压损平衡”，确定独用管路的断面尺寸。

不同流体枝状管网水力计算比摸阻的计算公式及计算图表不同。

20.离心式泵与风机的工作原理150/5
答：当泵或风机叶轮随原动机的轴旋转时，叶轮间的流体也随之
高速旋转并受到离心力作用，经叶片出口被甩出叶轮。

被甩出的流体挤入机（泵）壳，使机（泵）壳内流体压强增高，最后被导向泵或风机的出口排出。

同时叶轮中心由于流体被甩出形成真空，外界流体在大气压作用下，沿泵或风机进口吸入叶轮，如此源源不断输送流体。

离心式泵与风机的工作过程实质上是把电动机高速旋转的机械能转化为被输送流体的动能和势能，并伴随能量损失的过程。

21.写出理想条件下的欧拉方程，简述推导时的基本假设。

152/5
答：理想条件下欧拉方程：
推导时的基本假设：
（1）流体是恒定流
（2）流体为不可压缩流体
（3）叶片数目无限多，厚度无限薄
（4）流体在整个叶轮中流动过程为一理想过程（无能量损失）
22.有限多叶片数时泵与风机的理论扬程的两种表达式，并说明其物理意义。

Ｐ153,Ｐ155
答：表达形式１: )(11122T u T T u T T v u v u g
H ?-?=)(11122∞∞∞∞∞?-?=T u T T u T T v u v u g
H
物理意义：（1）用动量矩定理推导基本能量方程时，并未分析流体在叶轮流道中途的运动过程，于是流体所获得的理论扬程HT ∞，仅与流体在叶片进、出口处的速度三角形有关，与流动过程无关。

（2）流体所获得的理论扬程HT ∞与被输送流体的种类无关。

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气柱高度（扬程）。

表达形式２:
物理意义：第一项是单位重量流体在叶轮旋转时产生的离心力所作的功，使流体自进口到出口产生一个向外的压能（静压水头）增量。

第二项是由于叶片间流道展宽、相对速度降低而获得的压能增量，它代表叶轮中动能转化为压能的份额。

由于相对速度变化不大，故其增量较小。

第三项是单位重量流体的动能增量。

利用导流器及蜗壳的扩压作用，可取得一部分静压。

23.前向叶型风机效率低的原因？163/5
答：动压头成分大，则流体在扩压器中的流速大，动静压转换损失较大。

在其它条件相同时，前向叶型的泵或风机的总的扬程较大，但它们的损失也大，因此前向叶型风机效率较低。

24.几种叶片形式的比较？164/5
答（1）从流体所获得的扬程看，前向叶片最大，径向叶片稍次，后向叶片最小。

（2）从效率观点看，后向叶片最高，径向叶片居中，前向叶片最低。

（3）从结构尺寸看，在流量和转速一定时，达到相同的压力，前向叶轮直径最小，而径向叶轮直径稍次，后向叶轮直径最大。

（4）从工艺观点看，直叶片制造最简单。

25.前向叶轮、后向叶轮性能曲线的特性165/5
答：后向叶轮具有相对平坦的H-Q 曲线，当流量变动很大时能保持基本恒定的扬程。

而前向叶轮具有驼峰型H-Q 曲线，当流量自零逐渐增加时，相应的扬程最初上升达到最高值后开始下降，在一定运行条件可能出现不稳定工作，应当避免。

26.简述轴流风机在性能曲线方面的特性177/5
答：轴流风机在性能曲线方面的特点可归纳为如下三点:
1.H-Q 曲线大都是属于陡降型曲线。

2.N-Q 曲线在流量为零时N 最大，当流量增大时，H 下降很快，轴功率N 也有所降低，这样往往使轴流式风机在零流量下启动时轴功率最大。

因此，与离心式风机相反，轴流式风机应当在管路畅通下开动。

尽管如此，当启动与停机时，总是会经过最低流量的，所以轴流风机所配用的电机要有足够的余量。

3.η-Q 曲线也在最高效率点附近迅速下降，所以轴流式风机最佳工作范围较窄。

一般都不设置调节阀门来调节流量。

大型轴流风机常用可调节叶片安装角或改变转速方法来达到调节流量的目的。

27.简述广义特性曲线、狭义特性曲线随水泵转数改变时相似规律的特性187/6
答：广义管网特性曲线表明这类管网的阻力由两部分组成，一部分不随流量变化，另一部分与流量的平方成正比。

由于这两部分阻力的变化规律不一致，当水泵转数改变时，工况点之间不满足泵的相似规律。

而狭义管网特性曲线表明这类管网的全部阻力与流量的平方成正比，当水泵转数改变时遵守相似泵的相似律，流量比值与转速比值成正比，压力比值与转速比值平方成正比，功率比值与转速比值三次方成正比。

28.如何确定泵、风机在管网系统中的工作状态点191/6
答：将泵(风机) 的实际H-Q 性能曲线与其所在管网系统的管网特性曲线，用相同的比例尺、相同的单位绘在同一直角坐标图上，两条曲线的交点，即为该泵（风机）在该管网系统中的g v v g w w g u u H T 222212222212122-+-+-=
工作状态点，或称运行工况点。

29.喘振的防治方法？192/6
答：（1）应尽量避免设备在非稳定区工作；（2）采用旁通或放空法；（3）增速节流法。

30.何为稳定工作区和非稳定工作区？191/6
对于具有驼峰形性能曲线的泵（风机），在其压头峰值点的右侧区间运行时，设备的工作状态能保持平衡，稳定工作，成为稳定工作区。

而在其压头峰值的左侧区域运行，设备的工作状态不稳定，为非稳定工作区。

31.简述工况调节方法及节能特点？197/6
答:
1.变速调节
用降低转速来调小流量，节能效果非常显著；用增加转速来增大流量，能耗增加剧烈。

在理论上可以用增加转数的方法来提高流量，但是转数增加后，使叶轮圆周速度增大，因而可能增大振动和噪声，且可能发生机械强度和电机超载问题，所以一般不采用增速方法来调
节工况。

2.进口导流器调节
采用导流器的调节方法，增加了进口的撞击损失，从节能角度看，不如变速调节，但比阀门调节消耗功率小，也是一种比较经济的调节方法。

3切削叶轮调节
切削叶轮的调节方法，不增加额外的能量损失，设备的效率下降的很少，是一种节能的调节方法。

32．泵的吸水管、压水管连接要点。

吸水管：1.不漏气。

2.不积气。

3.不吸气。

压水管：1.承受高压，要求坚固而不漏水，通常采用钢管，并尽量采用焊接接口，为便于拆装与检修，在适当地点应设法兰接口。

2.避免应力，设置伸缩节或可曲绕的橡胶接头；承受推力，设置专门的支墩或拉杆。

3.不允许液体倒流的管路，设置止回阀。

4.当直径D≥400mm时，闸阀大都采用电动或水力闸阀。

33.风机与管网连接的注意事项。

答：1.风机进口装置：应尽量保证气流均匀地进入叶轮，并使其能够均匀地充满叶轮进口截面。

因此，风机入口管以平直管段为佳。

对于变径入口管，应尽量采用角度较小的渐扩管，要避免采用突扩管和突缩管，以免气流速度和方向的突然变化。

2.风机出口装置：必须必须避免过分的扩大、突然扩大、限制或束缚气流的断突然转弯或曲率半径很小的弯头。

34.分析风系统空气吸入管内的流动规律。

答：1.风机吸入段的全压和静压均为负值，在风机入口负压最大。

2.在吸入管段中静压绝对值为全压绝对值与动压值之和，即吸入口静压绝对值大于吸入口全压绝对值，这正与压出段相反。

3.风机的风压（全压）等于风机进入口的全压差，或者说是等于风管的阻力及出口动压损失之和。

当管网系统中只有吸入管段而无压出管段时，风机的风压等于吸入管网的阻力及出口动压损失之和。

35.分析液体吸入管道压力计算公式的各项含义。

答：液体自由液面上的压头Pa∕γ和泵壳内最低压头Pk∕γ之差，用来提供：把液体提升高度Hss；克服吸入管中压头（Σhs）；产生流速压头v12∕、流速压头差值C。

－v12∕2g
和供应叶片背面k点的压力下降值λw。

2∕2g。

公式左边Pa∕λ－Pk∕λ表示吸入管段中的能量余裕值。

而Pa一般情况下就是当地的大气压，Pk是个条件值，它不能低于该处流体温度下的饱和压力。

公式右边各项，实际上可分为泵壳外与泵壳内两项压头的降落。

以真空表为界，真空表所指示的是泵壳进口外部的压力下降值（Hss＋v12∕2g＋Σhs），它反映了真空表安装点的实际压头下降值Hv，而C。

－v12∕2g＋λw。

2∕2g反映了泵壳进出口内部的压头下降值，它的变化很大，是由泵的构造和工况而定的。

36.热水网路压力状况的基本技术要求。

答：1.在与热水网路直接连接的用户系统内，压力不应超过改用户系统用热设备及其管道构件的承压能力。

2.在高温网路和用户系统内，水温超过100℃的地点，热媒压力应不低于该水温下的汽化压力。

3. 与热水网路直接连接的用户系统，无论在网路循环水泵运转或停止工作时，其用户系统回水管出口处的压力，必须高于用户系统的充水高度，以防系统倒空吸入空气，破坏正常运行和腐蚀管道。

4.网路回水管内任何一点的压力，都应比大气压力至少高出50kPa,以免吸入空气。

5.在热水网路的热力站或用户引入管处，供、回水管的资用压差，应满足热力站或用户所需的作用压头。

37.常用的几种定压方式，总结其特点。

答：1.高位水箱定压方式。

2.补给水泵定压方式。

（1）补给水泵连续补水定压方式；（2）补给水泵间歇补水定压方式。

3.旁通管定压点补水定压方式。

4.变频调速泵补水定压。

38.阀权度对调节阀工作特性的影响分析。

答：1.当管道阻抗为零时，Sv=1，管道的总压差全部降落在调节。