流體輸配管網(wǎng)計(jì)算題

1、1、如圖所示 hi=3.2m, h2=h3=3.0m,散熱器：Qi=700w, Q2=600w, Q3=800w。供 水溫度tg=95C，回水溫度th=70C .求：2）單管系統(tǒng)各層之間立管的水溫。（1）供水溫度tg=95 C ,1）雙管系統(tǒng)的重力循環(huán)作用壓力。3）單管系統(tǒng)的重力循環(huán)作用壓力。'' =977.8 kg/m3。八=961.85kg/m3 ;回水溫度 th=70 C ,第一層.昇 訶S - p8)=9.81 x 3.2 x (977.8 - 961.85) = 500.7第二層：碣=刃血 + h2 )ph -Pp=Olxp.2+ 3.0) x (977.8-961.

2、85) = 970J Pa第三層：(檢 + + /?5)(ph -) = 9.81 x (3.2 + 3 + 3)x (977.8 -961.85) = 439,5Pa2) 第 三 層 散 熱 器 出 水 溫 度：一炭"宀)*需妙"?0)= 85 5'968.2 kg/m3第二層散熱器出水溫度:'972.8 kg/m3N迪巴=£歐3=-心)+ 血(宀 - Pj + hg -Pjl3)=9.8 lx 3.2x(977.8-961.85) + 3.0x(972.8-961.85) + 3x(9682-961.85)= 1009.佃2、一臺(tái)普通風(fēng)機(jī)n=1

3、000r/min時(shí)，性能如下表，應(yīng)配備多少功率電機(jī)？當(dāng)轉(zhuǎn)速提 到n=1500r/min，性能如何變化？列出性能表。分別應(yīng)配備多大功率的電機(jī)？電機(jī) 容量?jī)?chǔ)備系數(shù)K取1.15。以各工況下最大的N選擇電機(jī)的依據(jù)，K=1.15，所配電機(jī)Nm=1.15< 52.10=60kW 即取定60kW由題意，葉輪直徑和密度不變，各相似工況點(diǎn)滿足Q'亦P1 I燈丿由兩式分別計(jì)算改變轉(zhuǎn)速n=1500r/min時(shí)的性能參數(shù)，列于表中:全壓48605737.55557.553104972.54567.54117.5(Pa)流量(m3/h)71565802388891497587106261.51149361

4、23610.5全效率（%）82.687.588.289.088.085.780.4功率(kW117.0146.1155.6161.7166.8170.2175.8以各工況下最大的N選擇電機(jī)的依據(jù)， K=1.15 ,所配電機(jī)Nm=1.15< 175.8=202.2kW按電機(jī)系列可配 200kW電機(jī)3、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，試求4-72-11系列風(fēng)機(jī)的無因次性能參數(shù)，從而繪制該系列風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線。計(jì)_ PCT =亦 口算中葉輪直徑 D2= 0.6m。解：全壓系數(shù)宀；流量系數(shù) :;功率系數(shù)" 廣一亠 一-m/s。列表計(jì)算

5、如下:序號(hào)12345678p (N/m2):843.4 :323.8814.0794.3755.1696.3637.4578.6Q (m3/s)1.6441.8442.0442.2502.4442.6392.8473.056N (kW):1.691.771.861.962.03:2.082.122.15n (%)82.0785.8489.4791.1890.9388.3485.6082.23流量系數(shù)0.1480.1660.1840.2030.2200.2380.2560.275全壓系數(shù)10.4540.4540.4540.4540.454 :0.4540.3430.312功率系數(shù)0.0820.0

6、880.0930.1010.1100.1220.1030.1044、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）繪制性能曲線圖；（3）寫出該風(fēng)機(jī)最高效 率點(diǎn)的性能參數(shù)。計(jì)算及圖表均要求采用國(guó)際單位制。（1）全效率計(jì)算公式為n=PQ/N各測(cè)點(diǎn)全效率計(jì)算結(jié)果見下表:丿序號(hào)12345678尸（N/簾）843.4823.8814.0794.3755.1696.3637.4578.6° (m/s)1.6441.8442.0442.2502.4442.6392.8473.056N (kW1.691.771.861.962.0

7、32.082.122.15乞(%82.0785.8489.4791.1890.9388.3485.6082.23（3）該風(fēng)機(jī)最高效率點(diǎn)性能參數(shù)：流量 Q=2.250m3/s；全壓P=794.3Pa功率N=1.96kW ;全效率為 n =91.83%5、如圖所示的泵裝置從低水箱抽送容重 =980kgf/m3的液體，已知條件如下：x=0.1m, y=0.35m，z=0.1m，M1 讀數(shù)為 1.24kgf/cm2，M2 讀數(shù)為 10.24kgf/cm2，Q=0.025m3/s, n =0.80試求此泵所需的軸功率為多少？解：水泵的揚(yáng)程應(yīng)為其出口和進(jìn)口之間的測(cè)壓管水頭之差。壓力表的讀數(shù)反映了壓力表位置

8、靜壓，壓力表與 管道連接處測(cè)壓管水頭應(yīng)為壓力表讀數(shù)與位置水頭之和（1分）。則水泵揚(yáng)程應(yīng)為：H 3曲工十?田） （丹血十7酬）式中；廠分別為壓力表讀數(shù)折合成液柱高度的壓力。因10.249S0X101 =104491 24= 1265m則H =(用血 +-(丑黨1 + 込Ml) =-+(?妙-=(104.49 -12.65) + (0 35 + 0.1-0 1)=92 19m水泵軸功率:980x92.19x0 025102x0.30=27.68kW6、某管網(wǎng)中，安裝有兩臺(tái)12sh-6B型水泵,單臺(tái)性能參數(shù)如下表所示:（1）不改變管網(wǎng)，兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行，求解此時(shí)管網(wǎng)的總工作流量；每臺(tái)水泵 的工況點(diǎn)（

9、2）不改變管網(wǎng)，兩臺(tái)水泵串聯(lián)運(yùn)行，求解此時(shí)的水泵聯(lián)合運(yùn)行曲 線、串聯(lián)運(yùn)行的工況點(diǎn)；每臺(tái)水泵的工作流量、揚(yáng)程。解：（1）首先求兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的性能曲線，對(duì)單臺(tái)性能曲線I上的3個(gè)性能參數(shù)點(diǎn)（見表），按相同揚(yáng)程時(shí)流量疊加的方法獲得，見解答圖中曲線II。管網(wǎng)的阻抗："-''： ： mH2O/（m3/h）2。即管網(wǎng)特性曲線方程為：，作管網(wǎng)特性曲線，見解答圖中曲線III。曲線II與III的交點(diǎn)2為兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行的工況點(diǎn)。由圖可知，管網(wǎng)的總工作流量為756.7m3/h,每臺(tái)水泵的工作流量為378.4 m3/h,揚(yáng)程為73.9mH2O。（2）此兩臺(tái)水泵串聯(lián)時(shí)，按照相同流量下?lián)P程

10、疊加的方法獲得總的性能曲線，見 圖中曲線IV,曲線III和IV的交點(diǎn)3為管網(wǎng)總工作點(diǎn)，由圖可知，管網(wǎng)總工作流量889 m3/h,總揚(yáng)程115.47 mH2O;每臺(tái)水泵流量 889 m3/h,揚(yáng)程57.7 mH2O。miI 4曰1 3-46-75*75-1 nTnrii ns nir叫n1 son9、在n = 2000rpm的條件下實(shí)測(cè)以離心式泵的結(jié)果為：Q = 0.17m3/s, H 104m, N = 184kW。如有一與之幾何相似的水泵，其葉輪比上述泵的葉輪大一 倍，在1500rpm之下運(yùn)行，試求在效率相同的工況點(diǎn)的流量、揚(yáng)程及效率各為多 少？解：此時(shí)泵的工作參數(shù)計(jì)算如下：c = em3/

11、se = e流量104x2JxH'=H-揚(yáng)程八黑f 3/m3/s<1500<2000=234= 184x2J x功率ri5Q0<2000J3= 2484kW流量184X103.17x109.807x104 Q942. 效率.'11、某閉式空調(diào)冷凍水管網(wǎng)并聯(lián)有兩臺(tái)相同的循環(huán)水泵。單臺(tái)水泵性能參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速2900r/min ,所配電機(jī)功率2.2kW。流量一一揚(yáng)程性能如下表。管網(wǎng)中開 啟一臺(tái)水泵時(shí)，流量為15nVh，揚(yáng)程為18.5m。（1）畫出單臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)水泵的性能曲線和管網(wǎng)特性曲線，并標(biāo)出工況點(diǎn)；（2）若管網(wǎng)只需流量10nVh，,比較采用這兩種方法耗用電能的情

12、況；（3）若管網(wǎng)需要增加流量，讓這兩臺(tái)水泵并聯(lián)工作，管網(wǎng)系統(tǒng)流量能否達(dá)到 30nn/h ?此時(shí)每臺(tái)水泵的流量和揚(yáng)程各是多少？解：（1）如解答圖，單臺(tái)水泵的性能曲線為曲線I。管網(wǎng)阻抗S=18.5/152=0.08222mh2O/（m3/h） 2,作管網(wǎng)特性曲線為曲線II，二者的交點(diǎn)1為水泵的工況點(diǎn)，輸出流 量為15 m3/h,揚(yáng)程為18.5m°（ 2）關(guān)小閥門時(shí)，要求的輸出流量是 10 m3/h,水 泵的性能曲線不變，仍為曲線I,由橫坐標(biāo)Q=10 m3/h作垂線，與曲線I交點(diǎn)2為 要求的工況點(diǎn)，此時(shí)，流量10 m3/h，揚(yáng)程21.2 m。管網(wǎng)的阻抗S=21.2/iO2=0.212 mH

13、O/（m3/h） 2，增加阻抗為：，-:二-:mHO/（m3/h） 2,采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法時(shí)，管網(wǎng)特性曲線仍為 II，由橫坐標(biāo)Q=10 m3/h 作垂線，與曲線II交點(diǎn)3為要求的工況點(diǎn)。由于曲線II上的點(diǎn)滿足，-:即曲線II是過單臺(tái)水泵性能曲線I上點(diǎn)1的相似工況曲線，點(diǎn)3與點(diǎn)2900x = 19331是相似工況點(diǎn)，所以轉(zhuǎn)速iLr/min。設(shè)水泵效率基本不變，調(diào)節(jié)閥門的耗功率和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速時(shí)的耗功率對(duì)比情況如下：'，即采用調(diào)節(jié)閥門的方法耗用電能是采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的2.59倍。（3）按照水泵并聯(lián)工作的聯(lián)合運(yùn)行工作性能曲線的求解方法，作出此2臺(tái)水泵并聯(lián)工作的聯(lián)合運(yùn)行工作性能曲線，如圖中曲線 III，

14、與管網(wǎng)特性曲線II交點(diǎn)4 為聯(lián)合運(yùn)行的工作點(diǎn)，此時(shí)總流量16.2 m3/h，不能達(dá)到 30 m3/h，揚(yáng)程為22.0mH2O。12、有一泵裝置的已知條件如下：Q=0.24m3/s,吸入管徑 D= 0.3m,水溫為40C（密度992kg/m3飽和蒸汽壓力 7.5 k Pa ） ,Hs=5m,吸水面標(biāo)高100m 水面為1 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，吸入管段阻力為 0.79m.試求：（1）泵軸的標(biāo)咼最咼為多少？ （ 2）如此泵裝在昆明地區(qū)，海拔咼度為 1750m （當(dāng) 地大氣壓力為85k Pa）,輸送水溫為40C （汽化壓力0.75m水柱），求泵的最大安 裝咼度Hss。（3）設(shè)此泵輸送水溫不變，安裝位置有何限制？

15、 解：（1）先計(jì)算修正后的允許吸上真空高度H / s:已知水溫為40?C時(shí)，水的飽和蒸汽壓力為 Pv=7500Pa,則hv=0.75m,安裝地點(diǎn) 的大氣壓力為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，大氣壓力水頭ha為10.33 m。根據(jù)H7 s = Hs (10.33-ha)+(0.24-hv )求得:H7 s = 5-(10.33-10.33)+(0.24-0.75 )= 4.49 m由Q=VXD2X n4，代入已知數(shù)據(jù)0.24= V 1X 0.3 2X 3.14/4 ，求得水泵吸入口 處平均流速V =3.4m/s再求泵的最大安裝高度Hss:已知Ihs=0.79 m，根據(jù)Hss= H ' s-( V 1/2g

16、+ 2hs)代入數(shù)據(jù)求得泵的最大安裝高度Hss = 4.49- 3.42/2g -0.79 = 3.11 m所以泵軸的標(biāo)高最高為 3.11+100 = 103.11 m (2)此泵裝在昆明地區(qū)時(shí)，海拔高度為 1750m當(dāng) 地大氣壓力為85k Pa，大氣壓力水頭ha為8.5m根據(jù)H' s = Hs - (10.33- ha)+ (0.24-hv )求得H 7 s = 5-(10.33-8.66)+(0.24-0.77 )= 2.8 m(3)當(dāng)泵為凝結(jié)水泵時(shí)冷凝水箱內(nèi)壓強(qiáng)低于大氣壓，泵必須安裝于液面下才 不會(huì)發(fā)生氣蝕(1分)求安裝于液面下的高度為Hg； Hg氓Pv-Po)/ Y?h+ 藝

17、hs=(Pv-Po)/ 丫+ ( imin +0.3 )+ 藝 hs = (7500-9000)/(992*9.807)+(1.9+0.3 ) +0.79=2.84 m，所以泵軸和水箱液面的高差必須不小于2.84米.13、 有一泵裝置的已知條件如下：Q=0.24m3/s吸入管徑D = 0.3m,水溫為40C (密度992kg/m3飽和蒸汽壓力7.5 k Pa) ,Hs=5m,吸水面標(biāo)高100m，水面為1標(biāo)準(zhǔn) 大氣壓，吸入管段阻力為0.79m.試求：(1)泵軸的標(biāo)高最高為多少？ ( 2)如此 泵裝在昆明地區(qū)，求泵的最大安裝高度Hs 0 ( 3)設(shè)此泵輸送水溫不變，。泵的安裝位置有何限制？解：(1

18、)如下圖，曲線II為兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行的性能曲線(在曲線I上任取3個(gè)以上的參數(shù)點(diǎn)，按等揚(yáng)程、流量加倍的方法可獲得對(duì)應(yīng)的一組參數(shù)點(diǎn)，并光滑連S 二一亍=0.001538mH.O/(m3/h)2接)；(2)管網(wǎng)的總阻抗是|(2分)，作管網(wǎng)特性曲線，與曲線II的交點(diǎn)b工況點(diǎn)為兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行的工況點(diǎn)(1分)，工況點(diǎn) 管網(wǎng)總流量152m3/h (3)過c作水平線，與曲線I的交點(diǎn)c是每臺(tái)水泵工作點(diǎn)(1 分)，流量76 m3/ho14、 某通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量為750m3/h，系統(tǒng)阻力為675Pa，預(yù)選風(fēng)機(jī)的特性曲線如 圖所示。試計(jì)算(1)風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作點(diǎn)；(2)該風(fēng)機(jī)是否滿足設(shè)計(jì)要求？如不 滿足可采取什么措施

19、？( 3)當(dāng)系統(tǒng)阻力減少26%時(shí)，風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作點(diǎn)如何變 化？ 解 :(1)由 P=S® 得占=厶=色篤= i*2d(r它q2 7502在圖上做出曲線 P=SQ2,和風(fēng)機(jī)的特性曲線交于A實(shí)際工作點(diǎn)(2分)，工作點(diǎn)A為QA=675m3/h，PA=550Pa。(2)該風(fēng)機(jī)實(shí)際工作流量小于設(shè)計(jì)要求，不能滿足要求，可采用開大閥門、減小管網(wǎng)阻抗的方法來滿足要求。(1分)根據(jù)該風(fēng)機(jī)的性能曲線，在流量為750m3/h時(shí)，能夠提供的壓頭是500Pa,( 1分)因此系統(tǒng)阻抗應(yīng)減小到：小V 門”心則通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量為750m3/h，系統(tǒng)阻力為500Pa,由 P=SQ2 得5'= = - = 8.

20、9x lO-3 -/?2/750-“所以在圖上做出曲線 P=SQ2，和風(fēng)機(jī)的特性曲線交與實(shí)際工作點(diǎn) B點(diǎn)，工作點(diǎn)B為QB=750m3/h，PB=500Pa?？梢姶藭r(shí)風(fēng)機(jī)工 作點(diǎn)右移，風(fēng)量增大，壓力減小。15、已知：某水泵的性能曲線用如下多項(xiàng)式表示：其中，A1、A2、A3為已知數(shù)值的系數(shù)。求這樣的兩臺(tái)水泵并聯(lián)及串聯(lián)時(shí)聯(lián)合工 作性能曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式、解：（1）兩臺(tái)相同的水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，聯(lián)合運(yùn)行的性 能曲線可由相同揚(yáng)程下流量加倍的方法獲得，因此有：H = 4 (203(20+4 = A +& Q +島可得：丄匸芻蟲=¥蟲=4、/、/厶、因此并聯(lián)運(yùn)仃的聯(lián)合運(yùn)仃性能曲線可表示為:丹二處

21、+生Q+堆42（ 2）兩臺(tái)相同的水泵串聯(lián)運(yùn)行時(shí)，聯(lián)合運(yùn)行的性能曲線可由相同流量下?lián)P程加倍的方法獲得，因此有:4 Ga+4 £+4 = 2（4+& £+地）*一=因此串聯(lián)運(yùn)行的聯(lián)合運(yùn)行性能曲線可表示為：16、'- 亠'16、一臺(tái)水泵裝置的已知條件如下：Q=0.88 m3/s，吸入管徑D=0.6米，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫茷?個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，輸送20E清水。泵 的允許吸上真空高度為Hs=3.5m，吸入段的阻力為0.4m。求：該水泵在當(dāng)?shù)剌斔?清水時(shí)的最大安裝高度。若實(shí)際安裝高度超過此最大安裝高度時(shí)，該泵能否正常 工作？為什么v _ g _0 88m/s。解：該水

22、泵吸入管中的平均速度為-該水泵在當(dāng)?shù)剌斔颓逅畷r(shí)的最大安裝高度為：挖方三= 3.50.4 = 2.61m若實(shí)際安裝高度超過此最大安裝高度時(shí)，該泵不能正常，因?yàn)榇藭r(shí)泵內(nèi)最低壓力點(diǎn) 的壓力將可能低于該水溫下的氣化壓力，可能發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。六、分析題1、某熱水供暖管網(wǎng)，水泵運(yùn)行時(shí)管網(wǎng)動(dòng)水壓圖如圖。開大調(diào)節(jié)閥C,繪制管網(wǎng)調(diào)節(jié)后動(dòng)水壓圖和靜水壓圖，說明用戶 A、B、C流量將如何變化？解答：開大調(diào)節(jié)閥 C后，水壓圖如下，虛線表示調(diào)節(jié)后動(dòng)水壓圖，靜水壓圖在調(diào) 節(jié)前后不變，如j j所示。由于調(diào)節(jié)后管網(wǎng)總阻抗變小，總流量將變大。調(diào)節(jié)后 供、回干管水壓線均比調(diào)節(jié)前變陡（），A、B用戶資用壓力減少，流量將變?。挥钟捎诳偭髁吭龃?，故 C用戶流量將增大。對(duì)于用戶 A和B，將是不等比的一致 失調(diào)3、下圖為一熱水網(wǎng)路圖和相應(yīng)的水壓圖，當(dāng)只對(duì)閥門C關(guān)閉時(shí)，管網(wǎng)的水壓圖如何變化（在原圖上繪制）？定性說明關(guān)閉閥門C時(shí)管網(wǎng)的水力工況如何變化？解答：閥門C關(guān)閉（熱用戶3停止工作）時(shí)的水力工況：閥門 C關(guān)閉后， 網(wǎng)路的總阻抗將增加，總流量 Q將減少。從熱源到用戶3之間的供水和回水管的水 壓線將變得平緩一些，在用戶 3處供回水管之間的壓差，相當(dāng)于用戶 4和5的總作 用壓差增加，因而使用戶4和5的流量按相同的比例增加，并使用戶 3以后的供水 管和回水管的水壓線變得陡峭一些。變化后的水壓線將成為下圖中虛線所示。在整