流体机械管网复习习题

1、选择题1.在下列答案中选择： 属于流体输配管网基本组成中的末端装置。A燃气罩 B. 锅炉 C. 管道 D. 阀门复习:流体输配管网的基本组成。2. 在下列答案中选择： 属于闭式管网。A建筑给排水管网 B. 燃气管网 C. 通风管网 D. 蒸汽供热管网复习:流体输配管网的分类及其特点。3以厨房排烟管网为例，当没有开启排风机、且未设防倒流阀，夏季室外空气经竖井进入室内。其原因是： 。A竖井中密度高于空气密度 B. 竖井中密度低于空气密度 C. 竖井中密度等于空气密度 D. 竖井中密度大于等于空气密度P1-2为闭式管一个循环的流动阻力；1、2分别为闭式管两立管中流体的密度；H1、H2分别为闭式管底部

2、和顶部位置高度；g为重力加速度。4在管道内流体流动时，可以通过改变流速，在一定范围内调整 。A静压 B. 温度 C. 密度 D. 全压5已知管网系统的布置、风道断面的尺寸和通风系统的动力设备，验证各末端设备的风量是否满足要求和动力匹配是否合理，此种计算属于 。A校核计算 B. 设计计算 C. 设计或校核计算 D. 设计校核计算复习:管网水利计算的基本原理、目的和方法。6管网中流体稳定流动的条件是管网的流动动力 管网流动总阻力。A大于 B. 小于 C. 等于 D. 小于等于7. 几乎不会发生电机超载现象。（P162）A后向型叶片 B. 前向型叶片 C. 径向型叶片 D. 每种叶片都复习:三种叶型

3、的性能曲线、比较。8. 离心式泵与风机的工作过程：流体受到离心力的作用经叶片被甩出叶轮挤入机（泵）壳流体压强增高排出叶轮中心形成真空外界的流体吸入叶轮不断地输送流体。复习:泵与风机的工作原理。计算与说明题：一、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？ 答：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。复习：开式管网与闭式管网的区别闭式管网压能与阻力特点：H=Z2-Z1+(P2 -P1

4、)/r+(V22-V21)/2g+h12l 闭式液体管网水泵一般不需要考虑高度引起的静水压头，比同规模的开式管网耗能少。l 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。开式管网与闭式管网其他区别：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。二、图中阀A、B、C分别关小后，流量Q、Q1Q4怎样变化，说明理由。答：阀门A关小后，管

5、网总阻抗增大，水泵扬程不变时，系统总流量Q减少，并联支路Q1Q4各段资用压力减小，Q1Q4均减少；独用管段资用压力Pi2=Pzhi -Pi1 水泵扬程不变时, Pzhi不变。Q1Q4独用管段资用压力随着Pi1增大而减小，Q1Q4均减少；阀门B关小后，管网总阻抗增大，因此总流量Q减小；管网压降梯度减小，Q1、Q3、 Q4上的资用压力均增大，因此流量Q1、Q3、 Q4均增大；而Q2由于阀门B的节流而减少，其减少量大于Q1、Q3、 Q4的总增加量，才能使Q减少；阀门C关小后，同理Q减小，因总流量减少后，Q1、Q2资用压力增大，故Q1、Q2增大，Q3、Q4减少；而Q3、 Q4资用压力降低，并且Q3、Q

6、4减少量大于Q1、Q2增加量，才能使Q减少。复习：资用压力、并联管路阻力平衡 三、泵与风机的理论扬程方程为：。请回答：在什么条件下理论扬程方程可简化为：，这有何指导意义？答：当进口切向分速度时，理论扬程方程可简化为。这说明在泵或风机的设计时，使进口绝对速度与圆周速度之间工作角时，可以获得最大的理论扬程，此时流体按径向进入叶片的流道。习题5-17第二问：U1=9.2;W1=5;因W1U1，能使工作角的速度三角形不存在。四、有两个完全相同的机械通风管网，一个在成都，一个在拉萨。这两个管网运行时，风机的转速也相同。问：两个管网的风量是否一样？风机耗用的电功率呢？ 答：因管道系统相同，匹配的风机也相同

7、，风量相同。成都的这个管网耗用的电功率大。因为这两个管网运行时，风机的工况相似。根据相似率，。复习：性能参数Q，H，N、工作状态点及相似率（P171）五、简述欧拉方程的物理意义。答：第一项是离心力作功，使流体自进口到出口产生一个向外的压能增量；第二项是由于叶片间流道展宽、相对速度降低而获得的压能增量，它代表叶轮中动能转化为压能的份额。由于相对速度变化不大，故其增量较小；第三项是单位重量流体的动能增量。六、风机的实际性能曲线不同于理想性能曲线，这是如何造成的？答：风机实际性能曲线不同于理想性能曲线，造成这种差异的原因有：a 风机叶片数量与厚度不满足欧拉方程“叶片数量无限多，叶片厚度无限薄”的假设

8、，实际风机叶片影响风机的流量和扬程；b 流体流经风机进口至出口的整个流道中将产生流动损失、轮阻损失、泄露损失等多种损失，不满足欧拉方程“流动为理想流动”的假设；C风机安装产生的局部损失，如进口气流有涡漩或预漩作用，使气流有冲击地进入叶片，降低了风机性能。复习：欧拉方程假设条件、物理意义简述欧拉方程的物理意义。答：第一项是离心力作功，使流体自进口到出口产生一个向外的压能增量；第二项是由于叶片间流道展宽、相对速度降低而获得的压能增量，它代表叶轮中动能转化为压能的份额。由于相对速度变化不大，故其增量较小；第三项是单位重量流体的动能增量。七、在n=2900rpm的条件下实测一离心泵的结果为：Q=0.2

9、m3/s，扬程H=100m，轴功率Ns=240kw，其输送流体的密度为1000kg/m3。试求:1）该泵的全效率？已知机械传动效率=90%，求该泵的内效率 为多少？ 2）有一几何相似的水泵，其叶轮直径比上述泵的叶轮大一倍，输送流体的密度为960kg/m3，在n=2000rpm的条件下运行，求在效率相同的工况点的流量、扬程和有效功率各为多少？答：1）泵的全效率=（有效功率Ne）/（轴功率Ns）=（.g.H.Q）/240=(1000×9.8×100×0.2)/240=0.8167，即为81.67%； 泵的内效率=/=0.8167/0.9=0.9074，即为90.74%

10、。 2）根据相似律换算公式可得： H/H=(/)(D2/D2)2(n/n)2=(1000/960)(1/2)2(2900/2000)2=0.5475；得：H=182.6m Q/Q=(D2/D2)3(n/n)=(1/2)3(2900/2000)=0.181；得：Q=1.105m3/s Ne/Ne=（/).(D2/D2)5.(n/n)3=(1000/960).(1/2)5.(2900/2000)3=0.099；得：Ne=1979KW复习：基本参数定义式（Q/U/N）相似律八、问调节管网流量的方法有哪些？哪种方法最节能？为什么？A图中为水泵性能曲线；为管网特性曲线；交叉点A为工况点。 答：（1）调节

11、管网流量到7.5的方法有：a.改变管网特性曲线（可关小阀门）至性能曲线；b.减小水泵转速；c.采用水泵进口导流器调节；d.切削叶轮调节。 （2）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与转速成三次方关系，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。复习：工况调节九、如图所示通风系统，各管段的设计流速和计算阻力如下表。（

12、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4000，2#、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142445355678设计流量（）400060001000050001500015000设计流速（）661081012计算阻力（）18012060200120250答：（1）最不利环路选择为：145678，最不利环路计算阻力：，考虑10%的富裕量，风机全压；系统所有风量之和为15000，考虑10%的富裕量，选用风机风量。（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4000时

13、，可知；因为管段14与管段24并联，所以；从而，对管段24有：；计算可得。管段45中风量；从而，同理可计算得到。从而，同理可计算得到。综上，当1#风口风量为4000时，2#为7348，3#为5523。(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24的阀门开度，增大支路24的阻力；当关小支路35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24、35支路阀门开度，则1#排风口增加排风量更加明显。十、有一台单级水泵，其进口直径D1=600 mm，工作地点的大气压力为标准大气压力，输送常温清水，其工作流量

14、Q=0.8m3 / s，允许真空高度 Hs=3.5 m，吸水管水头损失m，试问：如果水泵的轴线标高比吸水面（自有液面）高出3 m，该水泵能否正常工作？为什么？ 答： m / s，最大允许安装高度为：如果水泵的安装高度为3 m，则超过了上述允许安装高度，会使水泵产生气蚀，水泵不能正常工作。习题课（二）1. 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=0.023 m2, 叶片出口安装角，试作出口速度三角形。假设流体进入叶片前没有预旋运动，试计算此泵的理论压头。考类似的解：泵和风机的理论扬程： HT=先求： 代入得： HT=

15、1/9.8*（27.9*27.927.9*3.62*cot300）=61.2m复习：速度三角形，流量、周向速度公式2. 已知：某水泵的性能曲线用如下多项式表示：H=其中，A1、A2、A3为已知数值的系数。求：这样的两台水泵并联及串联时联合工作性能曲线的数学表达式；解：（1）两台相同的水泵并联运行时，联合运行的性能曲线可由相同扬程下流量加倍的方法获得，因此有： H=A/4*Q2+ A2/2*Q+A3（2）两台相同的水泵串联运行时，联合运行的性能曲线可由相同流量下扬程加倍的方法获得，因此有： H=2*A1Q2+ 2*A2Q+2*A3复习：联合运行曲线绘制 （串联时：,; 并联时：，）3. 某闭式空

16、调冷冻水管网并联有两台相同的循环水泵。单台水泵性能参数如下：转速2900r/min，所配电机功率2.2kW。流量扬程性能如下表：参数序号123流量(m3/h)7.512.515扬程(m)222018.5管网中开启一台水泵时，流量为15 m3/h，扬程为18.5m。（1）写出单台水泵运行时水泵的性能曲线和管网特性曲线；（2）若管网只需流量10 m3/h，拟采用：1）关小调节阀门；2）调节水泵的转速的办法来实现。求出采用这两种调节方法后水泵的工况点。采用关小调节阀的方法时，管网的阻抗值应增加多少？采用调节转速的方法时，转速应为多少？比较采用这两种方法耗用电能的情况；（3）若管网需要增加流量，让这两

17、台水泵并联工作，管网系统流量能否达到30m3/h？此时每台水泵的流量和扬程各是多少？解：（1）S=H/Q2=18.5/(15)2=0.082h2/m5; 把性能参数代入：H=得：(1)-(3)式： (2)-(3)式： 68.75A1 相减消去A2得： -2.5=37.5A1 即：A1 =-0.06667 A2=1.233333 A3=16.5 得泵的性能曲线：H=-0.06667Q2+1.233333Q+16.5 管网的性能曲线：H=0.082 Q2 （2）A. 关小阀门时，泵的性能曲线不变。 输出流量为10m/s时，H=-0.06667*10*10+1.233333*10+16.5=22.1

18、7 管网的阻抗=22.17/（10）2=0.2217，增加的阻抗0.2217-0.082=0.1397 由于阀门关小额外增加的压力损失为：22.17-0.082*10*10=13.96667耗用电能：N=Ne/34.33%=10*9.8*22.17/0.3433=1.758 B. 调节转速时，管网的性能曲线不变。输出流量为10m/s时, H=0.082*10*10=8.2相似曲线：H=(H/Q2)Q2=0.082 Q2相似工况点： H= 4.220, Q=15.47n=(Q/Q)n=(10/15.47)*2900=1875耗用电能：N=Ne/34.33%=10*9.8*8.2/0.3433=0

19、.65 （3）并联运行时： H=-0.06667/4*Q2+1.233333/2*Q+16.5=-0.01667 Q2+0.616667 Q +16.5 与管网特性曲线联立得：Q=16.42 H=22.13268复习：联合运行特性一、 填空题（24X0.5=12分）1. 离心式泵与风机的损失大致可分为：机械损失、 泄露损失、 流动损失、 轮阻损失等，其中流动损失引起泵与风机扬程和全压的降低，泄露损失引起泵与风机流量的减少，机械损失和轮阻损失则必然多耗功。2. 切削叶轮调节的第一切削定律的性能关系为：2、 2、 4，泵与风机性能调节的另两种主要调节方式是变速、 串并联。3.二、 辨析题（3 X8=24分）1.三、 计算题（64分）4、如图A、B两点压差为定值PAB=2000Pa不变。在设计流量GI=GII=GIII=1000 m3/h时，阻力PAA1=PA1A2=PA2A3=200Pa；PB3B2=PB2B1=PB1B=150Pa。请画出此管网的压力分布图。现用户II开大阀2，将自己流量GII增加到1500 m3/h。此时PA2B2 =1000 Pa，这时管网的压力分布图将怎样变化？并请计算I、III的水力失调度。解：（1）用户II关小阀2前后的管网压力分布图如下，关小阀2前后的水压图分别如图中实线和虚线所示。用户2之前的水压线变缓，之后的水压线变陡。（答案