流体输配管网

选择题1.在下列答案中选择： 属于流体输配管网基本组成中的末端装置。

A ．燃气罩 B. 锅炉 C. 管道 D. 阀门2. 在下列答案中选择： 属于闭式管网。

A ．建筑给排水管网 B. 燃气管网 C. 通风管网 D. 蒸汽供热管网3．以厨房排烟管网为例，当没有开启排风机、且未设防倒流阀，夏季室外空气经竖井进入室内。

其原因是： 。

A ．竖井中密度高于空气密度 B. 竖井中密度低于空气密度 C. 竖井中密度等于空气密度 D. 竖井中密度大于等于空气密度∆P 1-2为闭式管一个循环的流动阻力；ρ1、ρ2分别为闭式管两立管中流体的密度；H 1、H 2分别为闭式管底部和顶部位置高度；g 为重力加速度。

4．在管道内流体流动时，可以通过改变流速，在一定范围内调整 。

A ．静压 B. 温度 C. 密度 D. 全压5．已知管网系统的布置、风道断面的尺寸和通风系统的动力设备，验证各末端设备的风量是否满足要求和动力匹配是否合理，此种计算属于 。

A ．校核计算 B. 设计计算 C. 设计或校核计算 D. 设计校核计算 6．管网中流体稳定流动的条件是管网的流动动力 管网流动总阻力。

A ．大于 B. 小于 C. 等于 D. 小于等于 7. 几乎不会发生电机超载现象。

（P162）A ．后向型叶片 B. 前向型叶片 C. 径向型叶片 D. 每种叶片都8. 离心式泵与风机的工作过程：流体受到离心力的作用——经叶片被甩出叶轮——挤入机（泵）壳——流体压强增高——排出——叶轮中心形成真空——外界的流体吸入叶轮——不断地输送流体。

计算与说明题：一、假定某建筑的热水采暖系统和给水系统的管径、管网高度相同，管内流速也相同，两系统所需的水泵扬程是否相同？为什么？答：两系统所需水泵扬程不相同。

热水采暖系统是闭式管网，给水系统是开式管网。

开式管网水泵扬程应包括高差，而闭式管网水泵扬程不含次项。

因此，即使其他条件相同，热水采暖系统和给水系统水泵扬程也不相同。

复习：开式管网与闭式管网的区别 闭式管网压能与阻力特点：H=Z 2-Z 1+(P 2 -P 1)/r+(V 22-V 21)/2g+h 12● 闭式液体管网水泵一般不需要考虑高度引起的静水压头，比同规模的开式管网耗能少。

● 闭式液体管网内因与大气隔离，腐蚀性主要是结垢，氧化腐蚀比开式管网轻微。

开式管网与闭式管网其他区别：供暖空调冷热水管网中通常会有少量气体（空气）产生，这些气体汇集后会减少管道的过流断面，甚至产生气塞，影响管网的正常运行，加快管网的腐蚀。

因此，通常需要对气体进行集中排放，排气装置设在系统的最高处。

建筑给水管网是开式管网，各水龙头防水时，管网中的气体可一并排出，因此给水管网不需要设排气装置。

二、图中阀A 、B 、C 分别关小后，流量Q 、Q 1~Q 4怎样变化，说明理由。

211221P )H H )((g -∆=--ρρ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Q 1～Q 4各段资用压力减小，Q 1～Q 4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，Q 1、Q 3、 Q 4上的资用压力均增大，因此流量Q 1、Q 3、 Q 4均增大；而Q 2由于阀门B 的节流而减少，其减少量大于Q 1、Q 3、 Q 4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，Q 1、Q 2资用压力增大，而Q 3、 Q 4资用压力降低，故Q 1、Q 2增大，Q 3、Q 4减少，并且Q 3、Q 4减少量大于Q 1、Q 2增加量，才能使Q 减少。

复习：资用压力、并联管路阻力平衡 独用管段资用压力P i2=P zhi -△P i1水泵扬程不变时, P zhi 不变。

Q 1～Q 4独用管段资用压力随着△P i1增大而减小，Q 1～Q 4均减少；三、泵与风机的理论扬程方程为：()T u T T u T T v u v u gH 11221⋅-⋅=。

请回答：在什么条件下理论扬程方程可简化为：T u T T v u gH 221⋅=，这有何指导意义？ 答：当进口切向分速度0cos 111==αT T u v v 时，理论扬程方程可简化为T u T T v u gH 221⋅=。

这说明在泵或风机的设计时，使进口绝对速度1v 与圆周速度1u 之间工作角0190=α时，可以获得最大的理论扬程，此时流体按径向进入叶片的流道。

习题5-17第二问：U1=9.2; W1=5;因W1》U1，能使工作角0190=α的速度三角形不存在。

四、有两个完全相同的机械通风管网，一个在成都，一个在拉萨。

这两个管网运行时，风机的转速也相同。

问：两个管网的风量是否一样？风机耗用的电功率呢？答：因管道系统相同，匹配的风机也相同，风量相同。

成都的这个管网耗用的电功率大。

因为这两个管网运行时，风机的工况相似。

根据相似率，1>==拉萨成都拉萨成都拉萨成都；ρρN NQ Q 。

复习：性能参数Q ，H ，N 、工作状态点五、简述欧拉方程gv v g w w g u u H T 222212222212122-+-+-=的物理意义。

答：第一项是离心力作功，使流体自进口到出口产生一个向外的压能增量；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。

六、风机的实际性能曲线不同于理想性能曲线，这是如何造成的？ 答：风机实际性能曲线不同于理想性能曲线，造成这种差异的原因有：a 风机叶片数量与厚度不满足欧拉方程“叶片数量无限多，叶片厚度无限薄”的假设，实际风机叶片影响风机的流量和扬程；b 流体流经风机进口至出口的整个流道中将产生流动损失、轮阻损失、泄露损失等多种损失，不满足欧拉方程“流动为理想流动”的假设；C 风机安装产生的局部损失，如进口气流有涡漩或预漩作用，使气流有冲击地进入叶片，降低了风机性能。

复习：欧拉方程假设条件、物理意义七、在n=2900rpm 的条件下实测一离心泵的结果为：Q=0.2m3/s ，扬程H=100m ，轴功率Ns=240kw ，其输送流体的密度为1000kg/m3。

试求:1）该泵的全效率η？已知机械传动效率m η=90%，求该泵的内效率i η 为多少？2）有一几何相似的水泵，其叶轮直径比上述泵的叶轮大一倍，输送流体的密度为960kg/m3，在n=2000rpm 的条件下运行，求在效率相同的工况点的流量、扬程和有效功率各为多少？答：1）泵的全效率η=（有效功率Ne ）/（轴功率Ns ）=（ρ.g.H.Q ）/240=(1000×9.8×100×0.2)/240=0.8167，即为81.67%； 泵的内效率i η=η/m η=0.8167/0.9=0.9074，即为90.74%。

2）根据相似律换算公式可得：H/H ’=(ρ/ρ’)(D2/D2’)2(n/n ’)2=(1000/960)(1/2)2(2900/2000)2=0.5475；得：H ’=182.6m Q/Q ’=(D2/D2’)3(n/n ’)=(1/2)3(2900/2000)=0.181； 得：Q ’=1.105m3/sNe/Ne ’=（ρ/ρ’).(D2/D2’)5.(n/n ’)3=(1000/960).(1/2)5.(2900/2000)3=0.099； 得：Ne ’=1979KW复习：相似律、无因次数(P171)八、问调节管网流量的方法有哪些？哪种方法最节能？为什么？图中Ⅰ为水泵性能曲线；Ⅱ为管网特性曲线；交叉点A 为工况点。

答：（1）调节管网流量到7.5h m 3的方法有：a.改变管网特性曲线（可关小阀门）至性能曲线Ⅱ‘；b.减小水泵转速n ；c.采用水泵进口导流器调节；d.切削叶轮调节。

（2）在以上四种调节方法中，减小水泵转速的方法最节能。

因为水泵功率N 与转速n 成三次方关系，n 减小后，水泵功率下降非常明显；调节阀门开度则增加了额外的压力损失，水泵耗能有大部分消耗在阀门上，是不经济的；采用进口导流器调节，使进水产生预旋，会降低水泵的性能，增加进口损失，不如变速调节的节能效果好；采用切削叶轮的方法调节，虽然达到改变水泵性能曲线的目的，但水泵的效率已下降，其节能效果不及转速调节。

复习：工况调节九、如图所示通风系统，各管段的设计流速和计算阻力如下表。

（1） 系统风机的全压和风量应为多少？（2） 各设计风量能否实现？若运行时，测得1#排风口的风量为4000h m 3，2#、3#排风口的风量是多少？ （3） 若运行中需要增加1#排风口的风量，应怎样调节？答：（1）最不利环路选择为：1—4—5—6—7—8，最不利环路计算阻力：a p p p p p p 6102501206018087655441=+++=∆+∆+∆+∆=∆----， 考虑10%的富裕量，风机全压a p p 6706101.1≈⨯=；系统所有风量之和为15000h m 3，考虑10%的富裕量，选用风机风量h m Q 3165000150001.1=⨯=。

（2）各设计风量不能实现，因为各并联环路未实现压力平衡。

当1#风口风量为4000h m 3时，可知a p p 18041=∆-；因为管段1—4与管段2—4并联，所以a p p 18042=∆-； 从而，对管段2—4有：1206000242=⋅-S ；18024242=⋅--Q S ；计算可得734842=-Q m 3。

∴ 管段4—5中风量113484000734854=+=-Q h m 3；从而，同理可计算得到a p p 6454=∆-。

∴a p p 24464180541=+=∆--∴a p p 24453=∆-从而，同理可计算得到552353=-Q m 3。

综上，当1#风口风量为4000h m 3时，2#为7348h m 3，3#为5523h m 3。

(3)运行中如要增加1#风口的排风量，可以提高风机转速或在保持风机全压和流量不变的前提下，关小并联支路2—4的阀门开度，增大支路2—4的阻力；当关小支路3—5的阀门开度时，同样也可以部分增大1#排风口风量（2#排风口风量也同时增加）；同时关小2—4、3—5支路阀门开度，则1#排风口增加排风量更加明显。

十、矩形风管水力计算中采用“流速当量直径”和“流量当量直径”，简述这两种当量直径的概念和计算方法，以及采用这两种当量直径查平均摩阻线算图时要注意的对应关系。

答：1）流速当量直径DV ：假设某一圆形风管中的空气流速与矩形风管中的空气流速相等，且两者的单位长度摩阻相等，则该圆形风管的直径就称为矩形风管的流速当量直径：b a ab D V +=22）流量当量直径DL ：假设某一圆形风管中的空气流量与矩形风管中的空气流量相等，且两者的单位长度摩阻相等，则该圆形风管的直径就称为矩形风管的流量当量直径：25.0625.0)()(3.1b a ab D L +=3）查平均摩阻线算图时要注意的对应关系：采用流速当量直径时，必须用矩形风管的流速去查阻力；采用流量当量直径时，必须用矩形风管的流量去查阻力。