流體輸配管網(wǎng)第三版重點(diǎn)課后習(xí)題及答案

1、.1-4 試比較氣相、液相、多相流這三類(lèi)管網(wǎng)的異同點(diǎn)。答：相同點(diǎn)：各類(lèi)管網(wǎng)構(gòu)造上一般都包括管道系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、調(diào)節(jié)裝置、末端裝置以及保證管網(wǎng)正常工作的其它附屬設(shè)備。不同點(diǎn)：各類(lèi)管網(wǎng)的流動(dòng)介質(zhì)不同；管網(wǎng)具體型式、布置方式等不同；各類(lèi)管網(wǎng)中動(dòng)力裝置、調(diào)節(jié)裝置及末端裝置、附屬設(shè)施等有些不同。說(shuō)明隨著課程的進(jìn)一步深入，還可以總結(jié)其它異同點(diǎn)，如：相同點(diǎn)：各類(lèi)管網(wǎng)中工質(zhì)的流動(dòng)都遵循流動(dòng)能量方程；各類(lèi)管網(wǎng)水力計(jì)算思路基本相同；各類(lèi)管網(wǎng)特性曲線(xiàn)都可以表示成P=SQ2+Pst；各類(lèi)管網(wǎng)中流動(dòng)阻力之和都等于動(dòng)力之和，等等。不同點(diǎn)：不同管網(wǎng)中介質(zhì)的流速不同；不同管網(wǎng)中水力計(jì)算的具體要求和方法可能不同；不同管網(wǎng)系統(tǒng)用

2、計(jì)算機(jī)分析時(shí)其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入不同，等等。1-5 比較開(kāi)式管網(wǎng)與閉式管網(wǎng)、枝狀管網(wǎng)與環(huán)狀管網(wǎng)的不同點(diǎn)。答：開(kāi)式管網(wǎng)：管網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)的流體介質(zhì)直接與大氣相接觸，開(kāi)式液體管網(wǎng)水泵需要克服高度引起的靜水壓頭，耗能較多。開(kāi)式液體管網(wǎng)內(nèi)因與大氣直接接觸，氧化腐蝕性比閉式管網(wǎng)嚴(yán)重。閉式管網(wǎng)：管網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)的流體介質(zhì)不直接與大氣相通，閉式液體管網(wǎng)水泵一般不需要考慮高度引起的靜水壓頭，比同規(guī)模的開(kāi)式管網(wǎng)耗能少。閉式液體管網(wǎng)內(nèi)因與大氣隔離，腐蝕性主要是結(jié)垢，氧化腐蝕比開(kāi)式管網(wǎng)輕微。枝狀管網(wǎng)：管網(wǎng)內(nèi)任意管段內(nèi)流體介質(zhì)的流向都是唯一確定的；管網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，初投資比較節(jié)??；但管網(wǎng)某處發(fā)生故障而停運(yùn)檢修時(shí)，該點(diǎn)以后所有用戶(hù)都將停

3、運(yùn)而受影響。環(huán)狀管網(wǎng)：管網(wǎng)某管段內(nèi)流體介質(zhì)的流向不確定，可能根據(jù)實(shí)際工況發(fā)生改變；管網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，初投資較節(jié)枝狀管網(wǎng)大；但當(dāng)管網(wǎng)某處發(fā)生故障停運(yùn)檢修時(shí)，該點(diǎn)以后用戶(hù)可通過(guò)令一方向供應(yīng)流體，因而事故影響范圍小，管網(wǎng)可靠性比枝狀管網(wǎng)高。1-6 按以下方面對(duì)建筑環(huán)境與設(shè)備工程領(lǐng)域的流體輸配管網(wǎng)進(jìn)行分類(lèi)。對(duì)每種類(lèi)型的管網(wǎng)，給出一個(gè)在工程中應(yīng)用的實(shí)例。（）管內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)；（）動(dòng)力的性質(zhì)；（）管內(nèi)流體與管外環(huán)境的關(guān)系；（）管道中流體流動(dòng)方向的確定性；（）上下級(jí)管網(wǎng)之間的水力相關(guān)性。答：流體輸配管網(wǎng)分類(lèi)如下表：?jiǎn)栴}編號(hào)類(lèi)型及工程應(yīng)用例子（1）按流體介質(zhì)氣體輸配管網(wǎng)：如燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)液體輸配管網(wǎng)：如空調(diào)冷熱水

4、輸配管網(wǎng)汽-液兩相流管網(wǎng)：如蒸汽采暖管網(wǎng)液-氣兩相流管網(wǎng)：如建筑排水管網(wǎng)氣-固兩相流管網(wǎng)：如氣力輸送管網(wǎng)（2）按動(dòng)力性質(zhì)重力循環(huán)管網(wǎng)：自然通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)械循環(huán)管網(wǎng)：機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)（3）按管內(nèi)流體與管外環(huán)境的關(guān)系開(kāi)式管網(wǎng)：建筑排水管網(wǎng)閉式管網(wǎng)：熱水采暖管網(wǎng)（4）按管內(nèi)流體流向的確定性枝狀管網(wǎng)：空調(diào)送風(fēng)管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)：城市中壓燃?xì)猸h(huán)狀管網(wǎng)（5）按上下級(jí)管網(wǎng)的水力相關(guān)性直接連接管網(wǎng)：直接采用城市區(qū)域鍋爐房的熱水采暖管網(wǎng)，如圖1-3-4，a,b,d,e,f間接連接管網(wǎng)：采用換熱器加熱熱水的采暖管網(wǎng)，如圖1-3-4，c,g,h.2-2如圖 2-1-1是某地下工程中設(shè)備的放置情況，熱表示設(shè)備為發(fā)熱物體，冷表示設(shè)備

5、為常溫物體。為什么熱設(shè)備的熱量和地下室內(nèi)污濁氣體不能較好地散出地下室？如何改進(jìn)以利于地下室的散熱和污濁氣體的消除？圖2-1-1 圖2-1-2圖2-1-3 圖2-1-4答：該圖可視為一 U型管模型。因?yàn)閮蓚?cè)豎井內(nèi)空氣溫度都受熱源影響，密度差很小，不能很好地依靠位壓形成流動(dòng)，熱設(shè)備的熱量和污濁氣體也不易排出地下室。改進(jìn)的方法有多種：（1）將冷、熱設(shè)備分別放置于兩端豎井旁，使豎井內(nèi)空氣形成較明顯的密度差，如圖 2-1-2；（2）在原冷物體間再另掘一通風(fēng)豎井，如圖 2-1-3；（3）在不改變?cè)O(shè)備位置和另增豎井的前提下，采用機(jī)械通風(fēng)方式，強(qiáng)制豎井內(nèi)空氣流動(dòng)，帶走地下室內(nèi)余熱和污濁氣體，如圖 2-1-4

6、。2-3 如圖 2-2，圖中居室內(nèi)為什么冬季白天感覺(jué)較舒適而夜間感覺(jué)不舒適？答：白天太陽(yáng)輻射使陽(yáng)臺(tái)區(qū)空氣溫度上升，致使陽(yáng)臺(tái)區(qū)空氣密度比居室內(nèi)空氣密度小，因此空氣從上通風(fēng)口流入居室內(nèi)，從下通風(fēng)口流出居室，形成循環(huán)。提高了居室內(nèi)溫度，床處于回風(fēng)區(qū)附近，風(fēng)速不明顯，感覺(jué)舒適；夜晚陽(yáng)臺(tái)區(qū)溫度低于居室內(nèi)溫度，空氣流動(dòng)方向反向，冷空氣從下通風(fēng)口流入，床位于送風(fēng)區(qū)，床上的人有比較明顯的吹冷風(fēng)感，因此感覺(jué)不舒適。2-4 如圖 2-3是某高層建筑衛(wèi)生間通風(fēng)示意圖。試分析冬夏季機(jī)械動(dòng)力和熱壓之間的作用關(guān)系。答：冬季室外空氣溫度低于通風(fēng)井內(nèi)空氣溫度，熱壓使通風(fēng)井內(nèi)空氣向上運(yùn)動(dòng)，有利于氣體的排除，此時(shí)熱壓增加了機(jī)械動(dòng)

7、力的通風(fēng)能力；夏季室外空氣溫度比通風(fēng)豎井內(nèi)空氣溫度高，熱壓使用通風(fēng)井內(nèi)空氣向下流動(dòng)，削弱了機(jī)械動(dòng)力的通風(fēng)能力，不利于衛(wèi)生間排氣。2-5簡(jiǎn)述實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)的條件。怎樣實(shí)現(xiàn)這些條件答：根據(jù)教材推導(dǎo)式（2-3-21）式中送風(fēng)口計(jì)算送風(fēng)量 ，m3/h；送風(fēng)口流量系數(shù)；送風(fēng)口孔口面積，m2；送風(fēng)管內(nèi)靜壓，Pa； 送風(fēng)密度，kg/m3。從該表達(dá)式可以看出，要實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)，可以有以下多種方式：（1） 保持送風(fēng)管斷面積F和各送風(fēng)口面積不變，調(diào)整各送風(fēng)口流量系數(shù)使之適應(yīng)的變化，維持不變；（2）保持送風(fēng)各送風(fēng)口面積和各送風(fēng)口流量系數(shù)不變，調(diào)整送風(fēng)管的面積F，使管內(nèi)靜壓基本不變，維持不變；（3）保持送風(fēng)管的面積F和各

8、送風(fēng)口流量系數(shù)不變，根據(jù)管內(nèi)靜壓的變化，調(diào)整各送風(fēng)口孔口面積，維持不變；（4）增大送風(fēng)管面積F，使管內(nèi)靜壓增大，同時(shí)減小送風(fēng)口孔口面積， 二者的綜合效果是維持不變。實(shí)際應(yīng)用中，要實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)，通常采用以上第（2）中種方式，即保持了各送風(fēng)口的同一規(guī)格和形式（有利于美觀(guān)和調(diào)節(jié)），又可以節(jié)省送風(fēng)管的耗材。此時(shí)實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)的條件就是保證各送風(fēng)口面積、送風(fēng)口流量系數(shù)、送風(fēng)口處管內(nèi)靜壓均相等。要實(shí)現(xiàn)這些條件，除了滿(mǎn)足采用同種規(guī)格的送風(fēng)口以外，在送風(fēng)管的設(shè)計(jì)上還需要滿(mǎn)足一定的數(shù)量關(guān)系，即任意兩送風(fēng)口之間動(dòng)壓的減少等于該兩送風(fēng)口之間的流動(dòng)阻力，此時(shí)兩送風(fēng)口出管內(nèi)靜壓相等。3-1 計(jì)算例題3-1中各散熱器所在環(huán)

9、路的作用壓力tg=95，tg1=85，tg2=80，tn=70。題3-1解：雙管制：第一層：P1=gh1(h-g)=9.83(977.81-961.92)=467.2Pa 第二層：P2=gh2(h-g)=9.86(977.81-961.92)=934.3Pa 第三層：P3=gh3(h-g)=9.88.5(977.81-961.92)=1323.6Pa單管制：Ph=gh3(tg1-tg)+gh2(tg2-tg1)+gh1(h-g2)=9.88.5(968.65-961.92)+9.86(971.83-968.65)+9.83(977.81-971.83)=923.4Pa4-11 物料的“沉降速度

10、”、“懸浮速度”、“輸送風(fēng)速”這三個(gè)概念有何區(qū)別與聯(lián)系？答：物料顆粒在重力作用下，豎直向下加速運(yùn)動(dòng)。同時(shí)受到氣體豎直向上的阻力，隨著預(yù)粒與氣體相對(duì)速度增加豎直向上的阻力增加，最終阻力與重力平衡，這對(duì)物料與氣體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度Vt，若氣體處于靜止?fàn)顟B(tài)，則Vt是顆粒的沉降速度，若顆粒處于懸浮狀態(tài)，Vt是使顆粒處于懸浮狀態(tài)的豎直向上的氣流速度，稱(chēng)懸浮速度。氣固兩相流中的氣流速度稱(chēng)為輸送風(fēng)速。輸送風(fēng)速足夠大，使物料懸浮輸送，是輸送風(fēng)速使物料產(chǎn)生沉降速度和懸浮速度，沉降速度和懸浮速度宏觀(guān)上在水平風(fēng)管中與輸送風(fēng)速垂直，在垂直風(fēng)管中與輸送風(fēng)速平行。為了保證正常輸送，輸送風(fēng)速大于沉降或懸浮速度，一般輸送風(fēng)速為懸

11、浮速度的2.44.0倍，對(duì)大密度粘結(jié)性物料甚至取510倍。4-12 簡(jiǎn)述氣固兩相流的阻力特征和阻力計(jì)算的基本方法。答：氣固兩相流中，既有物料顆粒的運(yùn)動(dòng)，又存在顆粒與氣體間的速度差，阻力要比單相氣流的阻力大，對(duì)于兩相流在流速較小時(shí)阻力隨流速增大而增大，隨著流速增大，顆粒過(guò)渡到懸浮運(yùn)動(dòng)，總阻力隨流速增大而減小，流速再增大，顆粒完全懸浮，均勻分布于某個(gè)風(fēng)管，阻力與單排氣流相似，隨流速增大而增大。氣固兩相流的阻力還受物料特性的影響，物料密度大。粘性大時(shí)，摩擦作用和懸浮速度大，阻力也大，顆粒分布不均勻時(shí)顆粒間速度差異大，互相碰撞機(jī)會(huì)多，因而阻力也大。阻力計(jì)算的基本方法把兩相流和單相流的運(yùn)動(dòng)形成看作相同，

12、物料流看作特殊的流體，利用單相流體的阻力公式計(jì)算，因此兩相流的阻力可以看作單相流體阻力與物料顆粒引起的附加阻力之和。在阻力構(gòu)成上，氣固兩相流須考慮喉管或吸嘴的阻力、加速阻力、物料的懸浮阻力、物料的提升阻力、管道的摩擦阻力、彎管阻力、設(shè)備局部阻力等多項(xiàng)因素，各項(xiàng)阻力都有相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)和公式。氣固兩相流阻力計(jì)算一般可確定輸送風(fēng)速、料氣比、輸送管徑及動(dòng)力設(shè)備。4-13 氣固兩相流水平管道內(nèi)，物料依靠什么力懸?。控Q直管道呢？答：氣固兩相水平管道內(nèi)，物料依靠以下幾個(gè)作用力懸?。海?）紊流氣流垂直方向分速度產(chǎn)生的力；（2）管底顆粒上下的氣流速不同產(chǎn)生靜壓差而形成的力；（3）顆粒轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)與周?chē)沫h(huán)流速度迭加

13、形成速度差在顆粒上下引起靜壓差產(chǎn)生的引力；（4）因顆粒形狀不規(guī)則引起空氣作用力垂直分力；（5）顆粒之間或顆粒與管壁之間碰撞時(shí)受到的垂直分力。豎直管道內(nèi)，物料依靠與氣流存在相對(duì)速度而產(chǎn)生的向上的阻力懸浮。4-14氣力輸送管道中，水平管道與豎直管道哪個(gè)需要的輸送風(fēng)速大？為什么？答：輸送風(fēng)速指氣固兩相流管中的氣流速度，氣力輸送管道中，水平管道比豎直管道需要的送風(fēng)速大，因?yàn)樵诖怪惫艿乐校瑲饬魉俣扰c物料速度方向一致，只要?dú)饬魉俣壬源笥趹腋∷俣?，就可輸送，而在水平管道中，物料懸浮?lái)自紊流分速度，靜壓差等多種因素，懸浮速度與輸送風(fēng)速垂直，為保證物料處于懸浮流而正常輸送，要有比懸浮速度大得多的輸送風(fēng)速，才能使

14、物料顆料完全懸浮，因此水平管輸送風(fēng)速大。4-15 什么是料氣比？料氣比的大小對(duì)哪些方向有影響？怎樣確定料氣比？答：料氣比是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道的物料量與空氣量的比值，也稱(chēng)料氣流濃度，料氣比的大小關(guān)系到系統(tǒng)工作的經(jīng)濟(jì)性、可靠性的輸料量較大小。料氣比大，所需送風(fēng)量小，因而管道設(shè)備小動(dòng)力消耗少，在相同的輸送風(fēng)量下輸料量大，所以在保證正常運(yùn)行的前提下，力求達(dá)到較高的料氣比。料氣比的確定，受到輸送經(jīng)濟(jì)性、可靠性（管道堵塞）和氣源壓力的限制，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。低壓吸送式系統(tǒng)，料氣比=110，循環(huán)式系統(tǒng)=1左右，高真空吸送式系統(tǒng)=2070。物料性能好，管道平直，喉管阻力小時(shí)，可采用較高的料氣比，反之取用較低值

15、。5-1 離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成？每部分的基本功能是什么？答：（1）離心式風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成及其基本功能：1）葉輪。一般由前盤(pán)、中（后）盤(pán)、葉片、軸盤(pán)組成，其基本功能是吸入流體，對(duì)流體加壓并改變流體流動(dòng)方向。2）機(jī)殼。由渦殼、進(jìn)風(fēng)口和風(fēng)舌等部件組成。蝸殼的作用是收集從葉輪出來(lái)的氣體，并引導(dǎo)到蝸殼的出口，經(jīng)過(guò)出風(fēng)口把氣體輸送到管道中或排到大氣中去。進(jìn)風(fēng)口又稱(chēng)集風(fēng)器，它保證氣流能均勻地充滿(mǎn)葉輪進(jìn)口，使氣流流動(dòng)損失最小。3）進(jìn)氣箱。進(jìn)氣箱一般只使用在大型的或雙吸的離心式風(fēng)機(jī)上，其主要作用是使軸承裝于風(fēng)機(jī)的機(jī)殼外邊，便于安裝與檢修，對(duì)改善鍋爐引風(fēng)機(jī)的軸承工作條件更為有利。對(duì)進(jìn)風(fēng)口直接裝

16、有彎管的風(fēng)機(jī)，在進(jìn)風(fēng)口前裝上進(jìn)氣箱，能減少因氣流不均勻進(jìn)入葉輪產(chǎn)生的流動(dòng)損失。4）前導(dǎo)器。一般在大型離心式風(fēng)機(jī)或要求特性能調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口或進(jìn)風(fēng)口的流道內(nèi)裝置前導(dǎo)器。改變前導(dǎo)器葉片的角度，能擴(kuò)大風(fēng)機(jī)性能、使用范圍和提高調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性。大型風(fēng)機(jī)或要求性能調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)用，擴(kuò)大風(fēng)機(jī)性能，使用范圍和提高調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性。（2）離心式水泵的基本結(jié)構(gòu)組成及其基本功能：1）葉輪。吸入流體，對(duì)流體加壓。2）泵殼。匯集引導(dǎo)流體流動(dòng)，泵殼上螺孔有充水和排氣的作用。3）泵座。用于固定泵，聯(lián)接泵與基座。4）軸封裝置。用于密封泵殼上的軸承穿孔，防止水泄漏或大氣滲入泵內(nèi)。5-2離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理是什么？主要性能參數(shù)有哪些？

17、答：離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理是：當(dāng)泵與風(fēng)機(jī)的葉輪隨原動(dòng)機(jī)的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，處在葉輪葉片間的流體也隨葉輪高速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)流體受到離心力的作用，經(jīng)葉片間出口被甩出葉輪。這些被甩出的流體擠入機(jī)（泵）殼后，機(jī)（泵）殼內(nèi)流體壓強(qiáng)增高，最后被導(dǎo)向泵或風(fēng)機(jī)的出口排出。與此同時(shí)，葉輪中心由于流體被甩出而形成真空，外界的流體沿泵或風(fēng)機(jī)的進(jìn)口被吸入葉輪，如此源源不斷地輸送流體。泵（風(fēng)機(jī)）不斷將電機(jī)電能轉(zhuǎn)變的機(jī)械能，傳遞給流體，傳遞中有能量損失。主要性能參數(shù)有：揚(yáng)程（全壓）、流量、有效功率、軸功率、轉(zhuǎn)速、效率等。5-3歐拉方程的理論依據(jù)和基本假定是什么？實(shí)際的泵與風(fēng)機(jī)不能滿(mǎn)足基本假定時(shí)，會(huì)產(chǎn)生什么影響？答：歐拉方程的理論依

18、據(jù)是動(dòng)量矩定理，即質(zhì)點(diǎn)系對(duì)某一轉(zhuǎn)軸的動(dòng)量對(duì)時(shí)間的變化率等于作用于該質(zhì)點(diǎn)系的所有外力對(duì)該軸的合力矩。歐拉方程的4點(diǎn)基本假定是：（1）流動(dòng)為恒定流；（2）流體為不可壓縮流體；（3）葉輪的葉片數(shù)目為無(wú)限多，葉片厚度為無(wú)限薄；（4）流動(dòng)為理想過(guò)程，泵和風(fēng)機(jī)工作時(shí)沒(méi)有任何能量損失。上述假定中的第（1）點(diǎn)只要原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變是基本上可以保證的，第（2）點(diǎn)對(duì)泵是完全成立的，對(duì)建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)常用的風(fēng)機(jī)也是近似成立的。第（3）點(diǎn)在實(shí)際的泵或風(fēng)機(jī)中不能滿(mǎn)足。葉道中存在軸向渦流，導(dǎo)致?lián)P程或全壓降低，且電機(jī)能耗增加，效率下降；第（4）點(diǎn)也不能滿(mǎn)足，流動(dòng)過(guò)程中存在各種損失，其結(jié)果是流量減小，揚(yáng)程或全壓降低，流體所

19、獲得的能量小于電機(jī)耗能量，泵與風(fēng)機(jī)的效率下降。5-9簡(jiǎn)述相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)的含義和用途，指出兩者的區(qū)別。答：相似律是指：當(dāng)幾何相似的兩臺(tái)泵（或風(fēng)機(jī)）的工況，滿(mǎn)足流量系數(shù)相等（即表明速度三角形相似），以及雷諾數(shù)相等（或處于雷諾自模區(qū)）的條件時(shí)，它們的流動(dòng)過(guò)程相似，對(duì)應(yīng)的運(yùn)行工況稱(chēng)為相似工況。在相似工況下，它們的全壓系數(shù)、功率系數(shù)與效率彼此相等，性能參數(shù)之間存在如下相似換算關(guān)系。全壓換算：流量換算：功率換算：相似律的用途主要是進(jìn)行幾何相似的泵（或風(fēng)機(jī)）相似工況之間的性能換算；可以用無(wú)因次性能曲線(xiàn)反映一系列進(jìn)行幾何相似的泵（或風(fēng)機(jī)）的性能。兩個(gè)幾何相似的泵與風(fēng)機(jī)，它們?cè)谧罡咝庶c(diǎn)的性能參數(shù)、組成的綜合特

20、性參數(shù) 稱(chēng)為比轉(zhuǎn)數(shù)，相似泵（或風(fēng)機(jī)）的比轉(zhuǎn)數(shù)相等。比轉(zhuǎn)數(shù)的用途有：比轉(zhuǎn)數(shù)反映了某系列泵或風(fēng)機(jī)的性能特點(diǎn)。比轉(zhuǎn)數(shù)大，表明其流量大而壓頭小，比轉(zhuǎn)數(shù)小則表明其流量小而壓頭大。比轉(zhuǎn)數(shù)反映了某系列泵或風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。比轉(zhuǎn)數(shù)越大，流量系數(shù)越大，葉輪的出口寬度b2與其直徑D2之比就越大，比轉(zhuǎn)數(shù)越小，流量系數(shù)越小，則相應(yīng)葉輪的出口寬度b2與其直徑D2之比就越小。比轉(zhuǎn)數(shù)可以反映性能曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)。低比轉(zhuǎn)數(shù)的泵或風(fēng)機(jī)的曲線(xiàn)比較平坦，曲線(xiàn)較陡，即機(jī)器的軸功率隨流量增大上升較快；而曲線(xiàn)則較平坦。低比轉(zhuǎn)數(shù)的泵與風(fēng)機(jī)則與此相反。曲線(xiàn)較陡，隨增大下降較快，上升較緩，當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù)大到一定程度時(shí)，曲線(xiàn)會(huì)出現(xiàn)S形狀，曲線(xiàn)甚至隨增大而

21、下降。比轉(zhuǎn)數(shù)可用于泵或風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)。比轉(zhuǎn)數(shù)還可用于指導(dǎo)泵與風(fēng)機(jī)的選型。當(dāng)已知泵或風(fēng)機(jī)所需的流量和壓頭時(shí)，可以組合原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算需要的比轉(zhuǎn)數(shù)，從而初步確定泵或風(fēng)機(jī)的型號(hào)。5-18一臺(tái)普通風(fēng)機(jī) n=1000r/min時(shí)，性能如下表，應(yīng)配備多少功率電機(jī)？全壓（Pa）2610255024702360221020301830流量(m3/h)47710534925927665058708417662482407全效率(%)82.687.588.289.088.085.780.4解：由式求出該風(fēng)機(jī)在各工況點(diǎn)下的功率如表所示。全壓（Pa）2610255024702360221020301830流量(m3/

22、h)47710534925927665058708417662482407流量（m3/s）13.2514.8616.4718.0719.6821.2822.89全效率82.687.588.289.088.085.780.4功率（kw）41.8843.3146.1247.9249.4250.452.10以各工況下最大的為選擇電機(jī)的依據(jù)；參考教材表5-4-1，確定電機(jī)容量?jī)?chǔ)備系數(shù)K，取K=1.15，所配電機(jī)kw，即取定60kw電機(jī)。5-20已知4-72-11No.6C型風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速為1250rpm時(shí)的實(shí)測(cè)參數(shù)如下表所列，求：（1）各測(cè)點(diǎn)的全效率；（2）繪制性能曲線(xiàn)圖；（3）寫(xiě)出該風(fēng)機(jī)最高效率點(diǎn)的性能

23、參數(shù)。計(jì)算及圖表均要求采用國(guó)際單位制。序號(hào)12345678H（mmH2O）8684838177716559P（N/m2）843.4823.8814.0794.3755.1696.3637.4578.6Q（m3/h）5920664073608100880095001025011000N（kW）1.691.771.861.962.032.082.122.15解：（1）全效率計(jì)算公式為各測(cè)點(diǎn)全效率計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：序號(hào)12345678（N/m2）843.4823.8814.0794.3755.1696.3637.4578.6（m3/s）1.6441.8442.0442.2502.4442.6392.8

24、473.056（kW）1.691.771.861.962.032.082.122.15（%）82.0785.8489.4791.1890.9388.3485.6082.23繪制性能曲線(xiàn)圖如圖。（2）該風(fēng)機(jī)最高效率點(diǎn)性能參數(shù)如下：流量 m3/s；全壓Pa；功率kW；全效率。6-1什么是管網(wǎng)特性曲線(xiàn)？管網(wǎng)特性曲線(xiàn)與管網(wǎng)的阻力特性有何區(qū)別與聯(lián)系？答：枝狀管網(wǎng)中流體流動(dòng)所需的能量與流量之間的關(guān)系為，反映了外界環(huán)境對(duì)管網(wǎng)流動(dòng)的影響，包含重力作用及管內(nèi)流體與外界環(huán)境交界面的壓力作用，當(dāng)管網(wǎng)處于穩(wěn)定運(yùn)行工況時(shí)，與流量變化無(wú)關(guān)。為管網(wǎng)的總阻抗。將這一關(guān)系在以流量為橫坐標(biāo)、壓力為縱坐標(biāo)的直角坐標(biāo)圖中描繪成曲線(xiàn)，

25、即為管網(wǎng)特性曲線(xiàn)，見(jiàn)習(xí)題6-1圖。而管網(wǎng)的阻力特性則反映了管網(wǎng)中流體的流動(dòng)阻力與流量之間的關(guān)系，可用表示。當(dāng)時(shí)，管網(wǎng)特性曲線(xiàn)為“狹義管網(wǎng)特性曲線(xiàn)”，與阻力特性曲線(xiàn)重合。（a）廣義管網(wǎng)特性曲線(xiàn) （b）狹義管網(wǎng)特性曲線(xiàn)與阻力特性曲線(xiàn)習(xí)題6-1圖 管網(wǎng)特性曲線(xiàn)與阻力特性曲線(xiàn)6-2廣義管網(wǎng)特性曲線(xiàn)與狹義管網(wǎng)特性曲線(xiàn)有何區(qū)別？答：廣義管網(wǎng)特性曲線(xiàn)與狹義管網(wǎng)特性曲線(xiàn)分別如習(xí)題6-1圖所示。廣義管網(wǎng)特性曲線(xiàn)，反映在Y軸上有一截距，反映了外界環(huán)境對(duì)管網(wǎng)流動(dòng)的影響，包含重力作用及管內(nèi)流體與外界環(huán)境交界面的壓力作用，管網(wǎng)處于穩(wěn)定運(yùn)行工況時(shí)，與流量變化無(wú)關(guān)。時(shí)，需要提供壓力能量克服其影響；當(dāng)時(shí)，它可以為管網(wǎng)流動(dòng)提供

26、能量。管網(wǎng)流動(dòng)所需能量的另一部分用來(lái)克服流體沿管網(wǎng)流動(dòng)產(chǎn)生的阻力，與流量的平方成正比。當(dāng)泵或風(fēng)機(jī)的工況沿廣義管網(wǎng)特性曲線(xiàn)變化時(shí)（如調(diào)節(jié)泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，不改變管網(wǎng)特性曲線(xiàn)），工況點(diǎn)之間不滿(mǎn)足泵或風(fēng)機(jī)的相似律。而具有狹義管網(wǎng)特性曲線(xiàn)的管網(wǎng)，流動(dòng)所需的全部能量為流體沿管網(wǎng)流動(dòng)產(chǎn)生的阻力，與流量的平方成正比，當(dāng)泵或風(fēng)機(jī)的工況沿管網(wǎng)特性曲線(xiàn)變化時(shí)遵守相似泵或風(fēng)機(jī)的相似律。6-3分析影響管網(wǎng)特性曲線(xiàn)的因素。答：影響管網(wǎng)特性曲線(xiàn)的形狀的決定因素是管網(wǎng)的阻抗S。S值越大，曲線(xiàn)越陡。當(dāng)流量采用體積流量單位時(shí)，管段阻抗S的計(jì)算式為： kg/m7根據(jù)S的計(jì)算式可知，影響S值的參數(shù)有：摩擦阻力系數(shù)、管段長(zhǎng)度、直徑（或

27、當(dāng)量直徑）、局部阻力系數(shù)、流體密度。其中取決于流態(tài)。由流體力學(xué)知，當(dāng)流動(dòng)處于阻力平方區(qū)時(shí)，僅與 （管段的相對(duì)粗糙度）有關(guān)。在給定管路條件下，若值可視為常數(shù)，則有。由此可知，當(dāng)管網(wǎng)系統(tǒng)安裝完畢，管長(zhǎng)、管徑、局部阻力系數(shù)在不改變閥門(mén)開(kāi)度的情況下，都為定數(shù)，即S為定值，對(duì)某一具體的管網(wǎng)，其管網(wǎng)特性就被確定。反之，改變式中的任一參數(shù)值，都將改變管網(wǎng)特性。由于S正比于、，反比于，所以當(dāng)管網(wǎng)系統(tǒng)較長(zhǎng)、管徑較小、局部阻力（彎頭、三通、閥門(mén)等）部件較多、閥門(mén)開(kāi)度較小、管內(nèi)壁粗糙度較大、流體密度較大都會(huì)使S值增加，管網(wǎng)特性曲線(xiàn)變陡；反之則使S值減小，管網(wǎng)特性曲線(xiàn)變緩。在管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，都常常通過(guò)調(diào)整管路布

28、置、改變管徑大小或調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度等手段來(lái)達(dá)到改變管網(wǎng)特性，使之適應(yīng)用戶(hù)對(duì)流量或壓力分布的需要。外界環(huán)境對(duì)管網(wǎng)流動(dòng)的影響反映在項(xiàng)上，包含重力作用及管內(nèi)流體與外界環(huán)境交界面的壓力作用，在管網(wǎng)特性曲線(xiàn)圖上反映在Y軸上有一截距，管網(wǎng)處于穩(wěn)定運(yùn)行工況時(shí)，與流量變化無(wú)關(guān)。重力或管內(nèi)流體與外界環(huán)境交界面的壓力作用與流體流動(dòng)方向一致時(shí)，推動(dòng)流體流動(dòng)，反之則阻礙流體流動(dòng)。6-4什么是系統(tǒng)效應(yīng)？如何減小系統(tǒng)效應(yīng)？答：由于泵（風(fēng)機(jī)）是在特定管網(wǎng)中工作，其出入口與管網(wǎng)的連接狀況一般與性能試驗(yàn)時(shí)不一致，將導(dǎo)致泵（風(fēng)機(jī)）的性能發(fā)生改變（一般會(huì)下降）。例如，入口的連接方式不同于標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)狀態(tài)時(shí)，則進(jìn)入泵、風(fēng)機(jī)的流體流向和速度

29、分布與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)有很大的不同，因而導(dǎo)致其內(nèi)部能量損失增加，泵、風(fēng)機(jī)的性能下降。由于泵、風(fēng)機(jī)進(jìn)出口與管網(wǎng)系統(tǒng)的連接方式對(duì)泵、風(fēng)機(jī)的性能特性產(chǎn)生的影響，導(dǎo)致泵（風(fēng)機(jī)）的性能下降被稱(chēng)為“系統(tǒng)效應(yīng)”。減小系統(tǒng)效應(yīng)最主要的方法是在泵或風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口與管網(wǎng)連接時(shí)采用正確的連接方式，如進(jìn)出口接管保證足夠長(zhǎng)的直管段、選擇正確的流動(dòng)轉(zhuǎn)彎方向、采用專(zhuān)門(mén)的引導(dǎo)流體流動(dòng)的裝置等。6-5什么是管網(wǎng)系統(tǒng)中泵（風(fēng)機(jī)）的工況點(diǎn)？如何求取工況點(diǎn)？答：管網(wǎng)系統(tǒng)中泵（風(fēng)機(jī)）的工況點(diǎn)是泵或風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)中的實(shí)際工作狀態(tài)點(diǎn)。將泵或風(fēng)機(jī)實(shí)際性能曲線(xiàn)中的（或）曲線(xiàn)，與其所接入的管網(wǎng)系統(tǒng)的管網(wǎng)特性曲線(xiàn)，用相同的比例尺、相同的單位繪在同一直角坐標(biāo)圖上

30、，兩條曲線(xiàn)的交點(diǎn)，即為該泵（風(fēng)機(jī)）在該管網(wǎng)系統(tǒng)中的運(yùn)行工況點(diǎn)，如習(xí)題6-5圖（1）中，曲線(xiàn)I為風(fēng)機(jī)的曲線(xiàn)，曲線(xiàn)II為管網(wǎng)特性曲線(xiàn)。A點(diǎn)為風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。在這一點(diǎn)上，泵或風(fēng)機(jī)的工作流量即為管網(wǎng)中通過(guò)的流量，所提供的壓頭與管網(wǎng)通過(guò)該流量時(shí)所需的壓頭相等。習(xí)題6-5解答圖（1） 風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)中的工況點(diǎn)當(dāng)管網(wǎng)有多臺(tái)水泵或風(fēng)機(jī)聯(lián)合（并聯(lián)或串聯(lián)）工作時(shí)，應(yīng)先求出多臺(tái)水泵聯(lián)合運(yùn)行的總性能曲線(xiàn)，此總性能曲線(xiàn)與管網(wǎng)特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)為管網(wǎng)系統(tǒng)的聯(lián)合運(yùn)行工況點(diǎn)；然后再求各臺(tái)水泵或風(fēng)機(jī)各自的工況點(diǎn)。此時(shí)應(yīng)特別注意單臺(tái)水泵或風(fēng)機(jī)的性能曲線(xiàn)與管網(wǎng)特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)不是該水泵在聯(lián)合運(yùn)行時(shí)的工況點(diǎn)。習(xí)題6-5解答圖（2）是兩臺(tái)相同型號(hào)

31、的水泵并聯(lián)運(yùn)行的工況分析。圖中曲線(xiàn)I為單臺(tái)水泵的性能曲線(xiàn)，曲線(xiàn)II為兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行的總性能曲線(xiàn)，曲線(xiàn)III為管網(wǎng)特性曲線(xiàn)，a點(diǎn)為管網(wǎng)的總工況點(diǎn)，b為單臺(tái)水泵在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的工況點(diǎn)，此時(shí)；習(xí)題6-5解答圖（3）是兩臺(tái)相同型號(hào)的水泵串聯(lián)運(yùn)行的工況分析，各曲線(xiàn)及符號(hào)的含義與圖（2）中相同，此時(shí)。習(xí)題6-5解答圖（2） 水泵并聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn) 習(xí)題6-5解答圖（3） 水泵串聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)除運(yùn)用作圖的方法外，還可應(yīng)用數(shù)解法求解泵與風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)中的工況點(diǎn)。即把表示水泵或風(fēng)機(jī)的性能曲線(xiàn)和管網(wǎng)特性曲線(xiàn)的代數(shù)方程聯(lián)合求解。6-6什么是泵或風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定工作區(qū)？如何才能讓泵或風(fēng)機(jī)在穩(wěn)定工作區(qū)工作？答：如果泵或風(fēng)機(jī)的QH（P）

32、曲線(xiàn)是平緩下降的曲線(xiàn)，它們?cè)诠芫W(wǎng)中的運(yùn)行工況是穩(wěn)定的。如果泵或風(fēng)機(jī)的QH（P）曲線(xiàn)呈駝峰形，則位于壓頭峰值點(diǎn)的右側(cè)區(qū)間是穩(wěn)定工作區(qū)，泵或風(fēng)機(jī)在此區(qū)間的運(yùn)行工況是穩(wěn)定的；而在壓頭峰值點(diǎn)的左側(cè)區(qū)間則是非穩(wěn)定工作區(qū)，泵或風(fēng)機(jī)在此區(qū)間設(shè)備的工作狀態(tài)不穩(wěn)定。泵或風(fēng)機(jī)具有駝峰形性能曲線(xiàn)是其產(chǎn)生不穩(wěn)定運(yùn)行的原因，對(duì)于這一類(lèi)泵或風(fēng)機(jī)應(yīng)使其工況點(diǎn)保持在QH（P）曲線(xiàn)的下降段，以保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。6-7試解釋喘振現(xiàn)象及其防治措施。答：當(dāng)風(fēng)機(jī)在非穩(wěn)定工作區(qū)運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)一會(huì)兒由風(fēng)機(jī)輸出流體，一會(huì)兒流體由管網(wǎng)中向風(fēng)機(jī)內(nèi)部倒流的現(xiàn)象，專(zhuān)業(yè)中稱(chēng)之為“喘振”。當(dāng)風(fēng)機(jī)的性能曲線(xiàn)呈駝峰形狀，峰值左側(cè)較陡，運(yùn)行工況點(diǎn)離峰值較遠(yuǎn)時(shí)，易發(fā)生喘振。喘振的防治方法有：1）應(yīng)