流體輸配管試題

一、 填空題〔每道題2分〕流體輸配管網水力計算的目的是根據(jù)要求的流量分配，計算確定管網各管段管徑〔或斷面尺寸〕和阻力,求得管網特性曲線，為匹配管網動力設備準備好條件,進而確定動力設備〔風機、水泵等〕的型號和動力消耗；或者是根據(jù)已定的動力設備，確定保證流量分配要求的管網尺寸規(guī)格。氣體輸送系統(tǒng)常用的水力計算方法：假定流速法，壓損平均法和靜壓復得法在氣體輸送系統(tǒng)中，當系統(tǒng)的布置已確定，實現(xiàn)阻力平衡的方法有:調整泵或風機的性能曲線，調整管路的性能曲線。風機和泵的常用三種性能曲線是：1〕流量和揚程或壓頭曲線,2〕流量和軸功率曲線，3〕流量和效率曲線。我國熱水集中供熱系統(tǒng)的最常用型式是:雙管閉式熱水供熱系統(tǒng)。冷熱水輸配管網系統(tǒng)型式，按循環(huán)動力可分為:重力循環(huán)管網和機械循環(huán)管網；按流體介質可分為氣體輸配管網，液體輸配管網，氣-固兩相流管網，汽-液兩相流管網，液-氣兩相流管網。只具有控制功能的風閥有止回閥，放火閥，排煙閥等。常用的空調風系統(tǒng)型式有一次回風，二次回風，雙風道，變風量。離心式風機的出口安裝角卩2>90度是前向型葉片,卩2<90度是后向型葉片,卩2=90度是徑向型葉片。泵的入口與管網系統(tǒng)的連接有三個根本要求：不漏氣、不積氣、不吸氣。二、 簡答題〔每道題10分〕1、什么是枝狀管網？什么是環(huán)狀管網？分別畫一個枝狀管網和一個環(huán)狀管網的示意圖，說明其主要區(qū)別?！?0分〕答：枝狀管網：管網有起點和終點、主管和支管，如圖1；環(huán)狀管網：管網起點和終點重合，構成閉合回路，如圖2；

圖1圖2圖1圖2區(qū)別：枝狀管網：系統(tǒng)簡單，運行管理方便，但管網后備性差，管網某處發(fā)生故障時，該點后面管網局部將受影響而不能正常工作；環(huán)狀管網：管網系統(tǒng)比擬復雜，管網后備性好；某處發(fā)生故障時，流體可以通過環(huán)狀管網從另一個方向流動，因此故障影響范圍小。2、高層建筑豎向液體輸配管網為什么要豎向分區(qū)？畫出1個豎向分區(qū)的示意圖，說明其作用。答：由于高層建筑高度高，底層管道中的靜水壓力較大。為了克制靜水壓力過大的弊病，保證管網正常運行和設備可靠性，對高層建筑豎向流體輸配管網進展分區(qū)。以高層建筑給水為例，豎向按串聯(lián)式分為高、中、低三區(qū)如下圖。商區(qū)水箱水泵**低區(qū) 林01-65低、中、高三區(qū)分別設置水箱供水，各區(qū)管網中的靜水壓力都適中，系統(tǒng)耐壓要求降低，費用減小，啟停時產生水錘的危險性減小，水流噪音小，運行穩(wěn)定可靠。3、 說明公式AP二R?l的使用條件。為什么不同的管網，九的計算公式可能會不一樣？mlm答：公式AP=R?1=纟畔-1的使用條件為：管網特性〔如：管道材料、斷面尺寸、連接方式等〕不變,mlmd2并且流體密度和流速也不隨流程變化。從流體力學知識知：由于九是雷諾數(shù)和相對粗糙度的函數(shù)，即：九二f也,』，因此在不同的流態(tài)下，d九的計算式將不同。在實際工程中，各種流體輸配管網的流態(tài)有明顯差異，因而Re數(shù)范圍將不同，從而造成不同管網九的計算式可能不同。4、 簡述均勻送風管道設計的原理和主要步驟。答：均勻送風管道設計的原理：根據(jù)送風管側壁孔流量公式q=3600卩f.'2PT7，V0 0*j其中q—送風孔口流出風量，m3/hV0卩一送風孔口的流量系數(shù)f—送風孔口面積，m20P—送風官內靜壓，PaP—送風密度，kg/m3從該表達式可以看出，要實現(xiàn)均勻送風，可以有以下多種方式:（1） 當送風管面積F和各送風孔口面積f不變時，調整各送風孔口流量系數(shù)卩使之適應p的變化，維0j持q不變；V0（2） 當f和卩不變時，調整送風管面積F,使管內靜壓p根本不變，維持q不變；0 j V0（3） 當F和卩不變時，根據(jù)管內靜壓P的變化，調整各送風孔口面積f，維持q不變；j0f V0（4） 增大送風管面積F,減小送風孔口面積f。即“靜壓箱"送風，要求f0<0.40F均勻送風管設計的主要步驟：根據(jù)設計條件確定送風孔口個數(shù)、間距，畫出均勻送風系統(tǒng)圖，對各段編號；確定管道上各孔口的出流速度；計算各孔口處的管內靜壓Pj和流量；順著管內流向，確定第1孔口處管道斷面流速，計算此處管內全壓P和管道斷面尺寸；q1計算第1到第2孔口間阻力AP；1—2計算第2孔口處的管內斷面動壓P二P-AP-P；d2q1 1-2j確定第2孔口處的管內流速和斷面尺寸；以此類推，直到確定最后一個孔口處的管道斷面尺寸。5、 以氣力輸配管網為例，描述氣—固兩相流管網的水力特征。氣—固兩相流管網水力計算的主要特點是什么？答：氣固兩相流體管網的水力特征：管網中流動介質為物料與空氣形成的兩相流體；物料顆粒在懸浮狀態(tài)下進展輸送；輸送管內氣固兩相的運動狀態(tài)隨氣流速度和料氣比的不同而改變，可能出現(xiàn)懸浮流、

底密流、疏密流、停滯流、局部流和柱塞流等幾種不同的輸送狀態(tài)；兩相流的流動阻力比單相流的阻力要大，并且二者阻力與流速的關系也不同。單相流

阻力與流速成單調遞增關系，氣固兩相流阻力隨流速增大先增大，再減小，最后再增大。氣固兩相流管網水力計算的主要特點是：把兩相流和單相流的運動形式看作是一樣的，物料被看作是一種特殊的流體，利用單相流的阻力公式進展計算，兩相流的阻力可以看作是單相流的阻力與物料顆粒引起的附加阻力之和，計算中在阻力系數(shù)參加料氣比卩］項。6、 寫出比轉數(shù)n的數(shù)學表達式。比轉數(shù)n有什么應用價值？高比轉數(shù)泵與風機和低比轉數(shù)泵與風機有什ss么主要區(qū)別？答：n二n紅。比轉數(shù)n是說明泵與風機性能參數(shù)n、q“、H的綜合特性指標；可用來劃分泵與風機的sH34 s V類型，反映葉輪的幾何形狀以及用來指導泵與風機的相似設計；高比轉數(shù)的風機，說明風機的流量大、bb壓力低，葉輪出口相對寬度寸大；低比轉數(shù)的風機，說明流量小、壓力高，葉輪出口相對寬度寸小。22上下比轉數(shù)的泵與風機其性能曲線形狀也有差異。什么是水封？它有什么作用？舉出實際管網中應用水封的例子。答：水封是利用一定高度的靜水壓力來抵抗排水管內氣壓的變化，防止管內氣體進入室內的措施。因此水封的作用主要是抑制排水管內臭氣竄入室內，影響室內空氣質量。另外，由于水封中靜水高度的水壓能夠抵抗一定的壓力，在低壓蒸汽管網中有時也可以用水封來代替疏水器，限制低壓蒸汽逸出管網，但允許凝結水從水封處排向凝結水回收管。實際管網中應用水封的例子很多，主要集中建筑排水管網，如：洗練盆、大/小便器等各類衛(wèi)生器具排水接收上安裝的存水彎〔水封〕。此外，空調末端設備〔風機盤管、吊頂或組合式空調器等〕凝結水排水管處于空氣負壓側時，安裝的存水彎可防止送風吸入排水管網內的空氣。

什么是泵或風機的穩(wěn)定工作區(qū)？如何才能讓泵或風機在穩(wěn)定工作區(qū)工作？答：如果泵或風機的Q-H〔P〕曲線是平緩下降的曲線，它們在管網中的運行工況是穩(wěn)定的。如果泵或風機的Q-H〔P〕曲線呈駝峰形，那么位于壓頭峰值點的右側區(qū)間是穩(wěn)定工作區(qū)，泵或風機在此區(qū)間的運行工況是穩(wěn)定的；而在壓頭峰值點的左側區(qū)間那么是非穩(wěn)定工作區(qū)，泵或風機在此區(qū)間設備的工作狀態(tài)不穩(wěn)定。泵或風機具有駝峰形性能曲線是其產生不穩(wěn)定運行的原因，對于這一類泵或風機應使其工況點保持在Q-H〔P〕曲線的下降段，以保證運行的穩(wěn)定性。為什么要考慮水泵的安裝高度？答：假設水泵內部壓力最低值低于被輸送液體工作溫度下的氣化壓力，那么會發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，使水泵損壞。水泵的安裝位置距吸水面的高度對水泵內部的壓力有直接影響，為防止發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，需要考慮水泵的安裝高度，保證水泵內壓力最低點的壓力高于工作溫度對應的飽和蒸汽壓力，且應保證一定的富裕值。10?如下圖，泵的性能曲線I,管網特性曲線為S,10?如下圖，泵的性能曲線I,管網特性曲線為S,判斷泵的工作點A、B哪一個為穩(wěn)定工作點或不穩(wěn)定工作點，并加以分析？〔提示：考慮流量變化干擾〕答：B點是穩(wěn)定的工況點。A點是不穩(wěn)定工況點。對A點來說，當設備受干擾時，流量向增大方向偏離時，設備的壓頭大于管路所需要的壓頭，管路中流速加大，流量增加，工況點繼續(xù)向流量增大的方向移動到達B點，當從A點向流量減小方向偏離時，工況點就繼續(xù)向流量減小的方向移動，直至流量等于零為止。因此A點稱為不穩(wěn)定工況點。B點與此相反，為穩(wěn)定工況點。三、 計算題〔每道題12分〕1、如下圖的空調送風管網，A、B、C三個風口完全一樣。A風口處管內的靜壓為100Pa,假設要保證3個

送風口的送風量一樣，B、C風口處的管內靜壓應為多少？如何才能使B、C風口處的管內靜壓到達要求值？A BcTTT空調機組答：要使3個送風口的送風量一樣，B、C風口處的管內靜壓近似等于100Pa。由P+P二P+P+AP可知，欲使P二P,須有：P-P二AP；jAdAjBdB A?B jAjB dAdB A?BB?C之間應有：P-P二APdBdC B~C2、有一轉速為n=1480r/min的水泵，理論流量Q=0.0833m3/s，葉輪外徑D2=360mm,葉輪出口有效面積A=0.023m2,葉片出口安裝角B2=300,試作出口速度三角形。假定流體進入葉片前沒有預旋運動，即U=0u1試計算此泵的理論揚程Ht。〔提示：先求出口絕對速度的徑向分速度U=0u1解?！炒穑篞_答：Q_0.0833A_0.023_3.62m/s2兀nD 2兀x1480360x10-3u_?r_ x—2_ x _27.9m/sTOC\o"1-5"\h\z2 2 60 2 60 2u_u-uxctgP_27.9一3.62xctg300o_29.98m/su2 2 r2 2而u_0u1所以：H_丄uu_丄x27.9x39.98_85.37mtg2u2 9.83、某段圓形通風除塵系統(tǒng)風管的設計流量Q=6300m3/h,風管最小風速u=15m/s,可選的管徑為340mm、380mm、420mm,試選擇適宜的管徑D,并利用線算圖確定單位長度摩擦阻力Rm〕解：Q_6300/3600_1.75m3/s〕AQ1.75A_—_ _0.11667m2〕u15

選擇管徑為380mm。u=Q—= 175 =15.44m/s1d 0.25x3.14x0.382選擇管徑為380mm。u=Q—= 175 =15.44m/s1d 0.25x3.14x0.382兀d24根據(jù)選擇管徑和實際流速，查線圖得：Rm=7.0Pa/m皿斗o.to.a]im解：Q二6300/3600二1.75m3/sA=+罟=°.11667m2。'4Ad二二0.386mn.i選擇管徑為380mm。u=Q—= 175 =15.44m/s1d 0.25x3.14x0.382兀d24根據(jù)選擇管徑和實際流速，查線圖得：Rm=7.0Pa/m4—臺普通風機n=1000r/min時，性能如下表，應配備多少功率電機？全壓〔Pa〕2610255024702360221020301830流量(mWh)47710534925927665058708417662482407全效率(%)82.687.588.289.088.085.780.4解：由式求出該風機在各工況點下的功率如表所示全壓〔Pa〕2610255024702360221020301830流量(m3/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的依據(jù)；確定電機容量儲藏系數(shù)K取K=1.15，所?電機^=1.15x52.10=60^即取甸咖電機.5上題那臺風機，當轉速提到n=1500r/min和降到n=700r/min時，性能如何變化？列出性能表。分別應配備多大功率的電機？解：由題育，葉輪直徑門和密庫戸不變，各相愎工況點滿足Q幵—=—4-'e1卻p5*—-—由兩式分別計算改變轉速后風機的性能5、圖中閥A、B、C分別關小后，流量Q、Q~Q怎樣變化，說明理由。1 41[ ,Q1 、C1\<Q2 \CC 1答：閥門A關小后，管網總阻抗增大，水泵揚程不變時，系統(tǒng)總流量Q減少，并聯(lián)支路Q1~Q4各段用壓力減小，Q1~Q4均減少；閥門B關小后，管網總阻抗增大，因此總流量Q減??；管網壓降遞度減小，Q1、Q3、Q4上的資用壓力均增大，因此流量Q1、Q3、Q4均增大；而Q2由于閥門B的節(jié)流而減少，其減少量大于Q1、Q3、Q4的總增加量，才能使Q減少；閥門C關小后，同理Q減小，因總流量減少后，Q1、Q2資用壓力增大，而Q3、Q4資用壓力降低，故Q1、Q2增大，Q3、Q4減少，并且Q3、Q4減少量大于Q1、Q2增加量，才能使Q減少。6、3臺一樣的風機并聯(lián)運行，單臺風機性能如下表：全壓〔P〕530510490460410a流量