流体输配管网考试重点-第三版

第一章通风工程的主要任务：控制室内空气污染物,保证良好的室内空气品质,并保护大气环境。通风工程的风管系统分类：排风系统:、送风系统:空调工程的主要任务：控制空气污染物,保证空气品质,保护大气环境;舒适性,或使室内热环境满足生产工艺的要求。空调系统的两个功能：控制室内空气污染物浓度和热环境质量。供暖空调冷热水管网型式：一.按循环动力分:重力(自然)循环系统、机械循环系统二.按水流路径：同程系统、异程系统同程式系统除了供回水管路以外，还有一根同程管。由于各并联环路的管路总厂度基本相等，阻抗差异较小，则流量分配以满足要求。异程式水系统管路简单，不需采用同程管，系统投资较少，但当并联环路阻抗相差较大时，水量分配、调节较难。三.按流量变化分为:定流量系统、变流量系统四.按水泵设置分为:单式泵系统、复式泵系统单式泵水系统的冷（热）源侧和负荷侧用同一组循环水泵，因为要保证冷（热）源对水流量的要求，这种水系统不能完全按负荷变化调节水泵流量，不利于节省水泵输送能量。复式泵水系统的冷（热）源侧和负荷侧分别设置循环水泵，可以实现负荷侧的水泵变流量运行，能节省输送耗能，并能适应供水分区不同压降的需要，系统总压低。五.按与大气接触情况分为:开式系统、闭式系统闭式系统：与外界只有能量交换而没有质量交换的系统。热水集中供热管网型式：枝状管网、环状管网（要求画图说明，课本P13图1-2-6）重点图:热水集中供热管网用户连接方式与装置（图1-2-8）重点图：蒸汽供热管网与热用户的连接方式（图1-3-4）第二章气体管流水力特征（计算题）P45流体输配管网水力计算的目的：根据要求的流量分配确定管网的管径或阻力；求得管网特性曲线，为匹配管网动力设备准备条件，进而确定动力设备；或者根据已定的动力设备，确定管道尺寸。流体输配管网水力计算的理论依据：流体力学一元流体流动连续性方程和能量方程及串、并联管路流动规律。动力设备提供的压力等于管网总阻力，串联管路总阻力等于各段管路阻力之和。管段中的流动阻力包括沿程阻力和局部阻力。常用的水力计算方法的定义、步骤（课本P51）：1、假定流速法先按技术经济要求选定管内流速（经济流速），再结合所输送的流量，确定管道断面尺寸，进而计算管道阻力，得出需要的动力。计算前，完成管网布置，确定流量分配绘草图，编号确定流速确定管径计算各管段阻力平衡并联管路计算总阻力，计算管网特性曲线根据管网特性曲线，选择动力设备2、压损平均法将已定的总资用动力，按干管长度平均分给每一管段，以此确定管段阻力，再根据每一管段的流量确定管道端面尺寸。计算前，完成管网布置，确定流量分配绘系统图，编号，标管段L和Q，定最不利环路。根据资用动力，计算其平均Rm。根据Rm和各管段Q，确定其各管段管径。确定各并联支路的资用动力，计算其Rm。根据各并联支路Rm和各管段Q，确定其管径。3、静压复得法通过改变管道断面尺寸，降低流速，克服管段阻力，维持所需的要管道内静压。计算前，完成管网布置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。顺流向定第一孔口处管内流速、全压和管道尺寸。计算第一孔口到第二孔口的阻力P1·2。计算第二孔口处的动压Pd2。计算第二孔口处的管内流速，确定该处的管道尺寸。以此类推，直到确定最后一个孔口处的管道断面尺寸。均匀送风管道设计设计原理静压产生的流速为：空气在风管内的流速为：空气从孔口出流时的流速为：如图所示：出流角为α：第三章课本P75（图3-1-1），要求类似的图会计算课本P79，例题3-1P94，例题3-3第四章汽液两相流管网水力特征：状态参数变化大，伴随相变，压降导致饱和温度降低，凝水管“二次汽化”会产生“水塞”、“水击”减轻“水击”的方法：1、蒸汽管路有足够坡度，汽、水同相；2、设置疏水装置；3、防止立管“水击”，下供式立管流速要低；jjpv2DDpv2sinjvvDjDjPPvvtg第五章离心式风机的基本结构：离心式风机的主要部件有叶轮和机壳一、叶轮：由前盘、后盘、叶片和轮毂组成。前盘的形式有多种。叶片是主要部件。按叶片的出口安装角分类：有前向叶片、后向叶片、径向叶片三种。叶片的形状有：平板型、圆弧型和中空机翼型。二、机壳：由蜗壳、进风口和风舌等零部件组成。1）蜗壳：蜗壳是由蜗板和左右两块侧板焊接或咬口而成。作用：1、是收集从叶轮出来的气体；2、引至蜗壳的出风口，把风输送到管道中或排到大气；3、有的风机将风的一部分动压通过蜗壳转变为静压。2）进风口：进风口又称集风器，它保证气流能均匀地充满叶轮进口，使气流流动损失最小。离心式泵与风机的进口有圆筒形，圆锥形、弧形、锥筒形、弧筒形、锥弧形等多种。离心式泵的基本结构三．进气箱：一般只在大型或双吸的离心式风机上使用。四．前导器：在大型离心式风机或要求性能调节的风机的进风口或进风口的流道内装置前导器。前导器有轴向式和径向式两种。五、扩散器：扩散器装于风机机壳出口处，其作用是降低出口流体速度，使部分动压转变为静压，有圆形截面和方形截面两种。一、叶轮叶轮分为单吸叶轮和双吸叶轮两种；目前多采用铸铁、铸钢和青铜制成；叶轮按其盖板情况又可分为封闭式叶轮、敞开式叶轮和半开式叶轮三种形式。二、泵壳三、泵座四、轴封装置离心式泵与风机的性能参数一、流量：单位时间内泵与风机所输送的流体的量称为流量。常用体积流量并以字母Q表示，单位是m3／s或m3／h。二、泵的扬程与风机的全压：流经泵的出口断面与进口断面单位重量流体所具有总能量之差称为泵的扬程。用字母H表示，其单位为m。流经风机出口断面与进口断面单位体积的气体具有的总能量之差称为风机的全压或（压头）。用字母P表示，单位为Pa。三．功率（1）有效功率：有效功率表示在单位时间内流体从离心式泵与风机中所获得的总能量。用字母Ne表示，它等于重量流量和扬程的乘积：Ne＝γQH＝QP（w或kw）（2）轴功率：原动机传递到泵与风机轴上的输入功率为轴功率，用字母N表示。四．泵与风机总效率：泵与风机的有效功率与轴功率之比为总效率，常用字母η表示。η＝Ne／N五．转速：转速指泵与风机的叶轮每分钟的转数即r／min，常用字母n表示。绝对速度与相对速度：绝对速度是指运动物体相对于静止参照系的运动速度；相对速度则是指运动物体相对于运动参照系的速度；牵连速度是指运动参照系相对于静止参照系的速度。欧拉方程的特点：1．推导基本能量方程时，未分析流体在叶轮流道中途的运动过程，得出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，而与流动过程无关。2．流体所获得的理论扬程HT∞与被输送流体的种类无关。欧拉方程的物理意义在速度三角形中，由余弦定理得：w2=u2+v2-2uvcosα=u2+v2-2uvu，于是u2vu2=（u22+v22–w22）/2u1vu1=（u12+v12–w12）/2代入欧拉方程得：第一项表示流体在叶轮内旋转时产生的离心力所做的功；第二项表示由于叶道展宽，相对速度降低而获得的压能；第三项表示动压水头增量（课本P155）流动损失与流动效率1、流动损失根本原因：流体具有粘性A、进口损失——流体进入叶道之前发生了预旋转，叶片做功减小，使气流角发生了旋转，理论扬程下降。B、撞击损失——当实际运行流量与额定流量不同时，相对速度的方向不再与叶片进口安装角的方向一致，从而发生撞击损失。它与流量差的平方成正比。C、叶轮中的水力损失——包括摩擦损失和流速大小、方向改变及离开叶片时的局部损失。D、动压转换和流体离开机壳时的损失E、流动总损失2、流动效率实际扬程或全压与其理论扬程或全压之比叫做流动效率。内功率Ni：包括流动损失、轮阻损失和内泄漏损失等实际消耗于流体的功率为内功率。轴功率Ns：泵与风机的输入功率称为轴功率，它等于内功率Ni与机械传动损失Nm之和，即Ns=Ni+Nm（kw）性能曲线：课本P162泵与风机相似律课本P167相似条件A、几何相似B、运动相似gvvgwwguuHT222212222212122gvHvPiihiih2222或ThThThThPPPHHH或C、动力相似。雷诺数相等（惯性力与粘性力之比）：欧拉数相等（压差与惯性力之比）：课后习题：课本P1845-24、5-25第六章广义和狭义特性曲线：泵、风机与管网系统匹配的工作状态点1.泵或风机的运行工况点：泵、风机与管网系统运行的平衡点；泵、风机与管网系统的合理匹配。流量和压力匹配；泵、风机在其特性曲线上稳定工作的点称之为工况点。（191页图6-1-9）2.泵、风机的稳定工作区和非稳定工作区：稳定工作区，P-Q曲线是平缓的；非稳定工作区，P-Q曲线是驼峰形的，E点不稳定，D点稳定；驼峰形P-Q曲线应使工作点在下降段。（图6-1-10）3.喘振及其防止方法定义：在非稳定工作区运行时，离心泵、风机出现一会输出流体，一会流体倒流的现象，称为“喘振”。危害：喘振发生，设备运行声音发生突变，Q、P急剧波动，发生强烈振动。不及时停机或消除，将会造成机器严重破坏。喘振的防治方法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减速节流法。喘振发生的条件：出口接有管网，且具有一定压力出口流量变小，达到不稳定区，管网压力大于泵出口压力管网系统中泵、风机的联合运行（课本P193）曲线：多台设备并联运行（图6-1-15）（图6-1-16）不同性能设备并联的工况分析1.常用泵的性能及使用范围离心泵：单级单吸、单级双吸、多级、管道泵等。电动机与泵的连接方式:直接耦合式、皮带传动式、直连式、湿转子型等离心泵的性能分为：平坦型，驼峰型，陡降型泵应在高效区（η＞0.90ηmax）的工作。2.常用风机的性能及适用范围有离心式和轴流式两大类。还有混流式、贯流式等。具体见表6-4-2。泵、风机的选用原则1.泵的选用原则：（1）按输送液体物理化学性质选适用种类；（2）泵的Q和H满足要求,有10％～20％的富裕量；（3）使工作点处于较高效率值范围内；（4）Q较大，宜并联,并联台数不宜多，尽量用同型号泵并联。（5）选泵时考虑系统静压，工作压力应在泵壳体和填料的承压能力范围之内。2.风机的选用原则（1）根据输送气体的物理、化学性质的不同(如有清洁气体、易燃、易爆、粉尘、腐蚀性等气体)，选用不同用途的风机。（2）风机的流量和压头能满足运行工况的要求。并应有10％～20％的富裕量。（3）使风机的工作点经常处于高效率区，在流量—压头曲线最高点的右侧下降段上，保证工作的稳定性和经济性。（4）对有消声要求的通风系统，应首先选择效率高、转数低的风机，并应采取相应的消声减振措施。（5）尽可能避免采用多台并联或串联的方式。当不可避免时，应选择同型号的风机联合工作1、风管系统分为两类：排风系统和送风系统；主要功能：室内外空气交换。排风系统：排除室内的污染空气。送风系统：将清洁的空气送入室内。2、空调系统的基本功能：控制室内空气污染物浓度和热环境质量。两个系统为：控制室内污染物浓度的新风系统（送风系统）和控制室内热环境的系统（如冷热风系统）主要组成管道：送风管道、回风管道、新风管道和排风管道。主要装配：风机、风阀、风口、三通、弯头、变径管和新风处理设备。风机：空气输配管网的动力装置。风阀：空气输配管网的控制、调节机构，截断或开通空气流通的管路，调节或分配管路流量。风口：将气体吸入或排出官网，分为新封口，排风口，送风口，回风口。空气处理设备：对空气惊醒净化处理和热湿处理。3、冷热水管网分类按循环动力可分为：重力（自然）循环系统和机械循环系统；按水流路径可分：同程式和异程式系统；按流量变化可分为：定流量和变流量系统；按水泵设置可分：单式泵和复式泵系统；按与大气接触情况分：开式和闭式系统。4、采暖空调冷热水管网装置（1）膨胀水箱：用来储存冷热水系统水温上升时的膨胀水量，另一个作用是恒定水系统的压力。安装位置：在重力循环系统中，接在供水总立管的顶端；机械循环系统中，接至循环水泵吸入口前。其循环管应接到系统定压点前的水平回水干管上。（2）排气装置：系统的水被