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流体输配管网习题课 流体输配管网作业 第一章1 流体输配管网有哪些基本组成部分 各有什么作用 基本组成 管道 动力装置 调节装置 末端装置 附属设备 作用 管道为流体流动提供流动空间 动力装置为流体流动提供需要的动力 调节装置调节流量 开启 关闭管段内流体的流动 末端装置直接使用流体 是流体输配管网内流体介质的服务对象 附属装置为管网正常 安全 高效地工作提供服务 2 比较开式管网与闭式管网 枝状管网与环状管网的不同点 答 开式管网 管网内流动的流体介质直接于大气相接触 开式液体管网水泵需要克服高度引起的静水压头 耗能较多 开式液体管网内因与大气直接接触 氧化腐蚀现象比闭式管网严重 闭式管网 管网内流动的流体介质不直接于大气相接触 闭式液体管网水泵一般不需要克服考虑高度引起的静水压头 比同规模的开式管网耗能少 闭式液体管网内因与大气隔离 腐蚀性主要是结垢 氧化腐蚀比开式管网轻微 枝状管网 管网内任意管段内流体介质的流向都是唯一确定的 管网结构比较简单 初投资比较节省 但管网某处发生故障而停运检修时 该点以后所有用户都将因停运而受影响 环状管网 管网某管段内流体介质的流向不确定 可能根据实际工况发生改变 管网结构比较复杂 初投资较枝状管网大 但管网某处发生故障而停运检修时 该点以后用户可通过另一方向供应流体 因而事故影响范围小 管网可靠性比枝状管网高 流体输配管网作业 第二章 习题2 11如图所示管网 输送含谷物粉尘的空气 常温下运行 对该管网进行水力计算 获得管网特性曲线方程 1 L 15m 2 3 L 10m L 6m 5 L 5m L 8m 4 7 L 8m 6 L 10m 伞形罩 60o 1000m3 h 2000m3 2500m3 h 风机 除尘器 习题2 11示意图 No51 设备密闭罩 设备密闭罩 2 14某大型电站地下主厂房发电机房需在拱顶内设置两根相同的矩形送风管进行均匀送风 送风温度20 c 试设计这两根风管 设计条件 总送风量40 104m3 h 每根风管风口15个 风口风速8 风口间距16 5 流体输配管网作业 第三章 习题3 1计算习题3 1中各散热器所在环路的作用压力 tg 95oc tg1 85oc tg2 80oc th 70oc 设底层散热器中心与热源中心高差为3 图1 图2 解 双管制 第一层 p1 gh1 h g 9 8 3 977 81 961 92 467 2pa第二层 p2 gh1 h g 9 8 6 977 81 961 92 934 3pa第三层 p3 gh1 h g 9 8 6 977 81 961 92 1401 5pa 单管制 ph gh3 g1 g gh2 g2 g gh1 h g 9 8 3 968 65 961 92 9 8 3 971 83 961 92 9 8 3 977 81 961 92 956 4pa 流体输配管网作业 3 2确定如下图所示垂直式双管顺流重力循环热水供暖系统管路的管径 热媒参数为 供水温度为tg 95oc 回水温度th 70oc 只算 立管 散热器内的数字表示散热器的热负荷 散热器进出水支管管长1 5 进出水支管均有截止阀和乙字弯 每根立管和热源进出口设有闸阀 楼层高为2 8米 习题3 2示意图 最不利环路资用压力 P gH h g P 9 81 0 5 3 977 81 961 92 350 896 最不利环路长度 Li1 2 8 3 13 5 10 10 10 8 8 9 3 8 10 10 10 12 8 2 8 122 8m 通过底层散热器总阻力即系统作用压力富裕度的值如下 通过第二层环路作用压力及散热器资用压力如下 2020 3 16 18 可编辑 通过二层散热器压降不平衡率如下 通过第三层环路作用压力及散热器资用压力如下 通过三层散热器压降不平衡率如下 流体输配管网作业 第四章 习题4 6汽液两相流管网的基本水力特征是什么 答 1 属蒸汽 凝结水的两相流动 流动过程中 由于压力温度的变化 工质状态参数变化较大 会伴随着相态变化 由于流速较高 可能形成水塞或水击等不利现象 因此应控制流速并及时排除凝水 系统运行时排气 系统停止运行时补气 以保证系统长期可靠运行 5 凝结水回收方式有重力回水 余压回水 机械回水等多种方式 回水管段也有少量蒸汽存在 习题4 12简述气固两相流的阻力特征和阻力计算的基本方法 答 要点 1 阻力与流速的变化关系 气固两相流中 既有物料颗粒的运动 有存在颗粒与气体间的速度差 阻力要比单相气流的阻力大 对于两相流在流速较小时阻力随流速增大而增大 随着流速的增大 颗粒过渡到悬浮运动 总阻力随流速增大而减小 流速再增大 颗粒完全悬浮 均匀分布于某个风管 阻力与单相气流相似 随流速增大而增大 2 阻力受物料特性的影响 物料密度大 黏性大时 摩擦作用和悬浮速度大 阻力也大 颗粒分布不均匀时颗粒间速度差异大 互相碰撞机会多 因而阻力也大 3 阻力计算的基本方法是把两相流和单相流看作相同流态 物料流看作特殊的流体 利用单相流体的阻力公式计算 流体输配管网作业 第五章5 25 在n 2000rpm的条件下实测一离心泵的结果 Q 0 17m3 S H 104m N 184kw如有一与之几何相似的水泵 其叶轮比上述泵的叶轮大一倍 在n 1500r min之下运行 试求在效率相同的工况点的流量 扬程 功率及效率各为多少 解 由相似率知故效率相同的工况点的流量 扬程及功率 效率分别为1 02m3 S 234m 2484kw 0 942 5 26 有一转速为1480r min的水泵 理论流量Q 0 0833m3 S 叶轮外径D2 360mm 叶轮出口有效面积A 0 023m2 叶片出口安装角 2 30 试作出口速度三角形 假设流体进入叶片前没有预旋运动 即vu1 0 试计算此泵的理论压头HT 设涡流修正系数k 0 77 理论压头HT为多少 提示 先求出口绝对速度的径向分速度vr2 作出速度三角形 解 由Q vr2A得vr2 Q A 0 0833 0 023 3 62m sU2 wr D2n 60 0 36 1480 60 27 9m svU2 U2 vr2ctg 2 27 9 3 62 1 732 21 6m sHT U2 vU2 g 27 9 21 6 9 807 61 5mHT 0 77HT 0 77 61 5 47 3m 第6章已知下列数据 试求泵所需的扬程 水泵轴线标高130m 吸水面标高126m 出水池液面标高170m 吸入管段阻力0 81m 压出管段阻力1 91m 有一泵装置的已知条件如下 Q 0 12m3 s 吸入管径D 0 25m 水温为40oc 容重 992kgf m3 Hs 5m 吸水面标高102m 水面为大气压 吸入管段阻力为0 79m 试求 泵轴的标高最高为多少 如此泵装在昆明地区 海拔高度为1800m 泵的安装位置标高应为多少 设此泵输送水温不变 地区海拔为102m 但系一凝结水泵 制造厂提供的临界气蚀余量为 hmin 1 9m 冷凝水箱内压强为9000pa 泵的安装位置有何限制 流体输配管网作业 解 1 先计算修正后的允许吸上真空高度 H S 水温为40 C时 hv 7500Pa 则hva 0 765m根据 H S HS 10 33 ha 0 24 hv 有 H S 5 10 33 10 4 0 24 0 765 4 55m又泵的安装高度 HSs H S V12 2g hs Q V1 D2 40 15 V1 0 3 0 3 3 14 4V1 2 44m s hs 0 79m所以泵的安装高度 HSs 4 49 V12 2g 0 79 3 45m泵轴的标高最高为3 45 102 105 45m2 当泵为凝结水泵时 泵必须安装于液面下才不会发生气蚀安装于液面下的高度为HgHg Pv Po h hs 7500 9000 992 9 807 2 2 0 79 2 84m所以泵轴和水箱液面的高差必须不小于2 84米 第7章7 4 气体管网的压力分布图中 吸入段和压出段各有什么显著特征 7 5 什么是调节阀的工作流量特性 在串联管道中 怎样才能使调节阀的工作流量特性接近理想流量特性 7 9简述管网水力稳定性的概念 提高管网水力稳定性的主要途径是什么 7 10 什么是水力失调 怎样克服水力失调 流体输配管网作业 No26 答 吸入段的特征主要是 1 吸入段的全压和静压均为负值 在风机入口负压最大 风管的连接处如果不严密 会有管外气体渗入 2 在吸入管段中静压绝对值为全压绝对值与动压值之和 3 当管网系统中只有吸入管段时 风机的风压应等于吸入管网的阻力及出口动压损失之和 压出段的特征主要是 1 压出段的全压和为正值 在风机出口全压最大 2 压出段的静压一般为正值 此种情况下 全压的绝对值为静压绝对值和动压绝对值之和 但在管段截面积很小的断面 由于动压上升 也可能出现静压为负的情况 此时动压的绝对值等于静压和全压绝对值之和 另外 在吸入段和压出段 全压均是沿程下降的 而在风机的进出口处全压的绝对值达到最大 静压的绝对值一般亦达到最大 如接口不严密 渗漏将很严重 既降低了风机的性能 也增加了管网内外掺混形成气体污染的可能性 7 5答 调节阀的工作流量特性是指调节阀在前后压差随负荷变化的工作条件下 调节阀的相对开度与相对流量之间的关系 在串联管路中 调节阀全开时阀前后压差与系统总压差的比值称为阀权度 阀权度值的范围是0 1 其值越接近1 调节阀的工作流量特性与理想流量特性越接近 7 9答 管网中各个管段或用户 在其它管段或用户的流量改变时 保持本身流量不变的能力 称其为管网的水力稳定性 通常用管段或用户规定流量Qg和工况变动后可能达到的最大流量Qmax的比值y来衡量管网的水力稳定性 即y Qg Qmax 因 可见提高管网水力稳定性的主要方法是相对地减小网路干管的压降 或相对地增大用户系统的压降 7 10答 管网中的管段实际流量与设计流量不一致 称为水力失调 水力失调的原因主要是 1 管网中的动力源提供的能量与设计不符 包括两个方面 一是动力源的实际工作参数与设计参数不符 一是管网的设计动力与在设计流量下的动力需求不符 即管网的动力源匹配不合理 2 管网的流动阻力特性发生变化