流体输配管网试卷

（A卷）（1999级）一、什么是开式管网？什么是闭式管网？各举两例。（5分）二、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？（5分）三、为什么供暖空调冷热水管网要设排气装置？排气装置设在什么地方？为什么建筑给水管网不设排气装置？（5分）四、什么说管内流速是流体输配管网设计和运行的重要参数？在确定管内流速时，应考虑哪些因素？空调风管和除尘风管哪个的管内流速高？为什么？（10分）五、确定图中管网的最不利环路。（5分）六、泵与风机的理论扬程方程为：TuTTuTTvuvugH11221。请回答：在什么条件下理论扬程方程可简化为：TuTTvugH221，这有何指导意义？（10分）七、述风机性能试验的标准方法，并回答为什么试验风机的吸入管段中要设阻尼网和蜂窝器。（10分）八、3台相同的风机并联运行，单台风机性能如下表：全压（ap）530510490460410流量（hm3）19902540282030903370当1台风机运行时，风量为2820hm3。问；（1）请作出3台风机并联运行的性能表；（2）3台风机同时运行时的风量为多少？（15分）九、流体输配管网为什么要进行水力计算？水力计算有哪些主要步骤？不同流体的输配管网，水力计算的主要区别是什么？（15分）十、写出泵与风机的流量系数、全压系数、功率系数。写出流量、全压、功率换算公式。分析泵与风机提高转速后有哪些利弊？（10分）十一、为什么风机进出口与弯头连接会使风机性能下降？（6分）十二、图中阀A、B、C分别关小后，流量Q、Q1~Q4怎样变化，说明理由。（14分）《流体输配管网》课程试题（A卷）参考答案一、开式管网——与大气直接相通的管网，如；建筑给排水管网、冷却水管网；闭式管网——不与大气直接相通的管网，如：空调冷冻水管网、热水采暖管网；二、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。三、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。四、管内流速的取定，对系统的经济性和技术性都有关系。合理的管内流速能够保证系统正常、经济地运行，达到设计的流量要求。确定管内流速应考虑以下几个因素：（1）管内流体种类不同流体的流速范围不同，取定合理的流速范围；（2）经济性流速大，管道断面小，占用空间小，基建费用少，但相应系统阻力大，动力消耗多，运行费用高；反之亦然。从而，在选择流速时，应使初投资和运行费的综合效果最佳。（3）运行可靠性流速的选定与阻力、噪声都有关，选定的流速应使阻力容易平衡，达到设计的流量，并且尽量减少运行噪声。空调风管和除尘风管内流速相比，除尘风管流速高。因为除尘风管需要将尘粒输送至除尘设备，防止尘粒在风管内聚积，堵塞风道；而空调风管为考虑噪声要求和风量分配平衡，大多属低速风管。五、最不利环路：通风管网：1—2—3—4—7或1—2—5—6—10；燃气管网：a—b—e—f—j六、当进口切向分速度0cos111TTuvv时，理论扬程方程可简化为TuTTvugH221。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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。七、泵与风机性能试验的标准方法：采用吸入式试验装置，吸入管前端微压计用来测风量Q，风机吸入口前的微压计测入口静压，用来计算全压P。电机电路上连接功率表用来计算轴功率N，电机轴头上用闪光测速仪测转速n。试验步骤：（1）试验前先检查仪表，使之处于正常状态，关闭吸风口，启动风机，待正常运转后打开全部吸风口面积，开始测定。（2）记录最大流量maxQ下的各参数1P、1stP、电N、n；（3）在节流网处用贴纸片的方法，改变流量Q（从maxQ逐渐减小到0），不少于7次流量调整。在不同的流量下，记录各自1P、1stP、电N、n并记录各自进气参数（干球温度和大气压力）。（4）测定完毕，关闭吸风口和微压计，停机整理仪器。（5）整理实验数据，将结果换算成标准状态的性能曲线图或表。在风机吸入管段中设置阻尼网地的作用是使进口气流均匀稳定，设置蜂窝器的作用是将大旋涡变成小旋涡，并对气流进行梳直导向，减小进气扰动涡流对性能的影响。八、（1）3台风机并联运行性能表全压530510490460410单台流量（m3/h）19902540282030903370并联流量（m3/h）597076208460927010110（2）按上述性能表作出性能曲线，对并联运行进行工况分析。0100200300400500600700020004000600080001000012000Q(m3/h)H(pa)图中A点为工作状态点，从图中知3台并联运行风量约为3600m3/h；每台风量各1200m3/h，可见并联运行时总风量小于单台运行风量的3倍，但比单台运行风量大。九、流体输配管网进行水力计算的原因：根据设计要求的流量分配，通过水力计算，确定管网各管段的管径或断面尺寸，计算出各管段阻力，求得管网的特性曲线，为管网动力设备的选定作准备。同时，通过水力计算也可以提高管网运行的可靠性和经济性。水力计算的主要步骤有：（1）绘制管网轴侧图，对管段进行标定端号；（2）确定合理的管内流速；（3）根据流量和流速，确定各管段断面尺寸；（4）计算各A单台曲线并联曲线管网特性曲线管段阻力；（5）对各并联环路进行阻力平衡计算和调整；（6）计算管网总阻力，求取管网特性曲线；（7）根据管网特性曲线，要求输送流体流量及种类、性质等因素，确定管网动力设备。不同流体的输配管网，水力计算的方法基本相同，其主要的区别有（1）不同管网对阻力平衡的效核。有的管网需要阻力平衡计算，有的则不需要。需要进行阻力平衡计算的管网，其不平衡率要求也不尽相同；（2）不同管网对流体流速要求不同；（3）不同管网对局部阻力的处理不尽相同，有的采用阻力系数，有的采用当量长度；（4）不同管网对单位长度比摩阻要求不尽相同。十、流量系数：2224uDQQ全压系数：22uPP功率系数：32224102uDNQPN流量换算公式：'3'22nnDDQQ全压换算公式：2'2'22''nnDDpp功率换算公式：3'5'22''nnDDNN泵与风机提高转速后，可以提高流量和扬程（或全压），但转速提高后功率也显著增加，使电机有烧毁的危险。十一、风机进出口与弯头连接使风机性能下降，其原因是：弯头使风机进出口流场不均，叶轮内流动恶化，有涡旋产生，并且气流未按径向流入（流出）叶轮，增加了对叶轮的冲撞，增加了流动阻力，降低了风机功率。除此之外，由于进口流场不均，进口切向分速度，此时按欧拉方程，风机扬程将不可能达到理论最大扬程，导致风机性能降低。十二、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。