流体输配管网试题及答案

一、什么是枝状管网？什么是环状管网？分别画一个枝状管网和一个环状管网的示意图，说明其主要区别。（10分）二、高层建筑竖向液体输配管网为什么要竖向分区？画出1个竖向分区的示意图，说明其作用。（5分）三、说明公式lRPmml的使用条件。为什么不同的管网，的计算公式可能会不相同？（5分）四、简述均匀送风管道设计的原理和主要步骤。（10分）五、影响建筑排水管网的排水能力的主要因素有哪些？怎样提高排水能力？六、以气力输配管网为例，描述气—固两相流管网的水力特征。气—固两相流管网水力计算的主要特点是什么？（10分）七、写出比转数sn的数学表达式。比转数sn有什么应用价值？高比转数泵与风机和低比转数泵与风机有什么主要区别？（10分）八、某空调冷冻水管网的循环水泵转速2900minr，所配电机功率2.2KW。流量—扬程性能如下表：流量（hm3）7.512.515扬程（m）222018.5管网在设计工况下运行时，流量为15hm3，扬程为18.5m。（1）画出设计工况下水泵的性能曲线和管网特性曲线，并标出工况点。（2）在部分负荷时，只需流量7.5hm3。有哪些方法可将管网流量调节到7.5hm3？（3）哪种方法最节能？为什么？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4000hm3，2#、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？管段1—42—44—53—55—67—8设计流量（hm3）400060001000050001500015000设计流速（sm）661081012计算阻力（ap）18012060200120250一、枝状管网：管网有起点和终点、主管和支管，如图1；环状管网：管网起点和终点重合，构成闭合回路，如图2；图1图2区别：枝状管网：系统简单，运行管理方便，但管网后备性差，管网某处发生故障时，该点后面管网部分将受影响而不能正常工作；环状管网：管网系统比较复杂，管网后备性好；某处发生故障时，流体可以通过环状管网从另一个方向流动，因此故障影响范围小。二、高层建筑高度大，底层管道中的静水压力较大。为了克服静水压力过大的弊病，保证管网正常运行和设备可靠性，对高层建筑竖向流体输配管网进行分区。以高层建筑给水为例，竖向按串联式分为高、中、低三区,如图3。水箱1、2、3分别向低、中、高三区供水，各区管网中的静水压力都适中，系统耐压要求降低，费用减小，启停时产生水锤的危险性减小，水流噪音小，运行稳定可靠。三、公式lRPmml的使用条件为：管网特性（如：管道材料、断面尺寸、连接方式等）不变，并且流体密度和流速也不随流程变化。从流体力学知识知：是雷诺数和相对粗糙度的函数，即：dKfRe,，在不同的流态下，的计算式不同。实际工程中各种流体输配管网的流态有明显差别，雷诺数范围不相同，造成了不同管网的计算式可能不同。四、均匀送风管道设计的原理：保证各送风口流量系数相等，并且使各送风口处静压相等，使两送风口间的动压降等于两送风口间的流动阻力。实现均匀送风的主要步骤：a.根据送风量确定送风口个数、间距、风口风量等，画出均匀送风系统图，对各段编号；b.选定系统起始端静压、动压，计算初始全压，确定初始断面尺寸；c.计算第1、2风口间阻力，求出风口2处全压2qP；d.根据2qP计算风口2处动压2dP，求风口2处断面尺寸；e.计算风口2—3间阻力，求出风口3处全压3qP；f.根据3qP计算风口3处动压3dP，求出风口3处断面尺寸；g.其余类推，参照步骤c~d。五、影响建筑排水管网排水能力的主要因素有：管径、过水断面与管道断面之比、管网壁粗糙度。要提高其排水能力，应想法稳定排水立短中的压力，减小其压力波动。可从以下两方面入手：（1）减小终限流速。具体措施有：增加管内壁粗糙度；立管上隔一定距离（如5层）消能；在横支管与立管连接处采用特殊构造，发生溅水现象，减小水下降流速；横支管排出水流沿切线进入立管，使水旋流而下；对立管作特殊处理，增加水与管内壁的附着力。（2）减小水舌阻力系数。具体措施有：设置通气立管；在横支管上设单路进气阀；在横支管与立管连接处设挡板；横支管与立管错开半个管径连接，水流沿切线方向进入立管；立管与横支管连接处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。六、气固两相流体管网的水力特征：管网中流动介质为物料与空气形成的两相流体；物料颗粒在悬浮状态下进行输送；输送管内气固两相的运动状态随气流速度和料气比的不同而改变，可能出现悬浮流、底密流、疏密流、停滞流、部分流和柱塞流等几种不同的输送状态；两相流的流动阻力比单相流的阻力要大，并且二者阻力与流速的关系也不同。单相流阻力与流速成单调递增关系，气固两相流阻力随流速增大先增大，再减小，最后再增大。气固两相流管网水力计算的主要特点是：把两相流和单相流的运动形式看作是相同的，物料被看作是一种特殊的流体，利用单相流的阻力公式进行计算，两相流的阻力可以看作是单相流的阻力与物料颗粒引起的附加阻力之和，计算中在阻力系数加入料气比1项。七、4321PQnns。比转数sn是表明泵与风机性能参数n、Q、p的综合特性指标；可用来划分泵与风机的类型，反映叶轮的几何形状以及用来指导泵与风机的相似设计；高比转数的风机，说明风机的流量大、压力低，叶轮出口相对宽度22Db大；低比转数的风机，说明流量小、压力高，叶轮出口相对宽度22Db小。高低比转数的泵与风机其性能曲线形状也有差异。八、（1）01020300102030Q(m3/h)H(pa)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。（2）调节管网流量到7.5hm3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。（3）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。九、（1）最不利环路选择为：1—4—5—6—7—8，最不利环路计算阻力apppppp6102501206018087655441，考虑10%的富裕量，风机全压app6706101.1；系统所有风量之和为15000hm3，考虑10%的富裕量，选用风机风量hmQ3165000150001.1。（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4000hm3时，可知app18041；因为管段1—4与管段2—4并联，所以app18042；从而，对管段2—4有：1206000242S；18024242QS；计算可得ⅠⅡⅡ’A734842Qhm3。管段4—5中风量113484000734854Qhm3；从而，同理可计算得到app6454。app24464180541app24453从而，同理可计算得到552353Qhm3。综上，当1#风口风量为4000hm3时，2#为7348hm3，3#为5523hm3。(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。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？\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？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？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。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，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、1