流体输配管网A
流体输配管网 A 卷
一.判断题(每题2分,共20分;正确的在()内打√ ,错误的打×)
1. 间接连接的管网,各级管网之间水力参数互不影响,工程上称为水力无关(√)
2. 对侧孔面积保持不变的均匀送风管,要使各侧孔的送风量相等,必需保证各侧孔的动压和流量系数相等。 (×)
3. 在其他条件相同时,前向叶片叶轮给出的能量最高,同时它们的损失也小,因而效率最高。 (×)
4. 有一离心式送风机,输送20℃空气时体积流量为Q ,当该风机用于输送200℃高温烟气时,体积流量将不变。 (√)
5. 同一台泵或风机在同一转速下运转,其各工况(即同一条性能曲线上的许多点)遵守相似律。 (×)
6. 泵的调节阀安装在吸入管上时,技术和经济性较好。 (×)
7. 提高管网水力稳定性的主要方法是相对地增大网路干管的压降,或相对地减小用户系统的压降。 (×)
8. 枝状管网与环状管网是根据管网中管段是否首尾相接形成闭合回路进行区分的。 (×)
9. 热水网路回水管内任一点的压力,都应比大气压至少高50kPa ,以免高温水发生气化。(×)
10. 重力循环系统装置简单,运行时无噪声,不消耗电能,因此大而复杂的冷热水输配管网.多采用重力循环系统。 (×)
二.简答题(30分)
1. 为什么夏季有排气竖井建筑的低层卫生间可能出现气流倒灌的现象? (4分) 气体重力流的流动方向取决于管道内外气体密度的相对大小,若管道内气体密度(ρ)小于管道外气体密度(ρa),管道内气流向下,反之气流向上。在夏季,卫生间排气竖井内气体密度大于室外,若无排气风机,则出现气流向下流动并倒灌入位于低层的卫生间。
2. 假定流速法和压损平均法这两种水力计算方法各自的基本特点是什么?各适用于什么样的情况?(6分)
假定流速法的特点:先按技术经济要求选定管内流速,再结合所需输送的流量,确定管道断面尺寸,进而计算管道阻力。适用于动力大小待定的情况
压损平均法的特点:将已知总作用压头,按管道长度平均分配给每一管段,以此确定管段阻力,再根据每一管段的流量确定管道断面尺寸。适用于资用压力已知的情况。
3.如图所示为具有两个环路的重力循环热水供热双管系统。请计算各环路的作用压力。假如独用管段的流动阻力为,请计算独用管段
的流动阻力,两者是否相等?(6分)
各环路的作用压力
共用管段的流动阻力
独用管段的流动阻力
独用管段与的流动阻力不相等
4.请解释泵与风机的有效功率、轴功率、总效率的定义。他们之间有什么关系?(4分)
有效功率Ne :在单位时间内流体从离心式泵与风机中所获得的总能量。 轴功率N :原动机传递到泵与风机轴上的输入功率。
总效率η:泵与风机的有效功率与轴功率之比。
η=Ne/N
5.什么是泵或风机的稳定工作区?如何才能让泵或风机在稳定工作区工作?(5分)
对于具有驼峰形性能曲线的泵、风机而言,在其压头峰值点的右侧区间运行时,设备的工作状态能自动地与管网的工作状态保持平衡,稳定工作,我们把这一稳定的区间称为稳定工作区。
对于具有驼峰形性能曲线的泵、风机,应使其工况点保持在Q-H 曲线的下降段,以保证运行的稳定性。
6. 下图为一机械循环供暖系统的水压图,请说明
该系统的定压方式,定压点的位置,和定压点压
力的大小?并指出该系统的静水压曲线和动水
压曲线?(5分)
采用膨胀水箱定压
定压点为O
定压点压力为
静水压曲线:jj
动水压曲线:A ’B ’C ’D ’E ’O ’
三.作图分析题(10分)(必须有绘图步骤和基
本原理说明)
某水泵的性能曲线如图,管路性能曲线为H=20+20000Q2(Q按m3/s计) ,试在图中确定此时的工况点。若并联一台性能与其相同的泵联合工作时,试求并联工
作的工况点和此时各泵的工
作点。(必须有绘图步骤和基
本原理说明
由管路性能曲线方程,计算
得:
可绘出管路性能曲线DE ,其
与单机性能曲线Ⅰ的交点A
为此时的工况点。
根据相同压头下流量相加的
原理,得到曲线Ⅲ为两台设备并联工作的性能曲线,管路性能曲
线与并联机组性能曲线交点B 就是并
联工作的工况点。
由B 点做水平线与单机性能曲线Ⅰ交于C 点,C 点就是并联机组中各泵的工作点。
四.计算题(40分)
1.有一转速为n =1450r/m的水泵,理论流量为Q =0.0735m3/s,叶轮外径D2=0.38m ,叶轮出口有效面积A=0.025m2,叶片出口安装角β2=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?(10分)
2. 某水系统的管网性能曲线为H=10+8000Q2(Q按m3/s计) ,选用的水泵在转速
n=1450r/min时的性能曲线如图示,在该转速下,系统的工作流量是多少?若该管网只需流量Q =30L/s,如采用调节水泵转速的办法来实现,转速应为多少? (12分)
绘制管路性能曲线Ⅰ如图示。在该转速下,工况点为A 点,工作流量
是47L/s;
采用变转速调节,工况点为B
QA =30L/s=0.03m3/s
PA =10+8000×0.032=17.2m
P =
(PA/QA2)Q2=(17.2/0.032)Q2=1911
1Q2,计算得;
相似工况曲线与n=1450r/min风机性能曲线交于C 点
QB =40L/s
B 点与C 点是相似工况1088r/min
3. 由泵样本得知某台离心水泵的临界气蚀余量,欲在海拔600m 高度的地方工作,该地区夏天最高水温为40℃,若吸水管路的流动损失水头为1m ,吸水管的速度水头为0.2m ,请问在当地将该泵安装在离吸水池液面高6m 处,是否能正常工作?为什么?(10分)
由表查得:海拔600m 处的大气压头Hamb =9.6m ,
水温40℃时的饱和蒸汽压头Hv=0.752m
取吸水池液面为参考面
泵的轴中心不能高于液面5.55m ,将该泵安装在离吸水池液面高6m 处,不能正常工作。
因为此时泵内的最低压力点的压力将可能低于该水温下的气化压力,可能发生气化现象。
4.某段空调风管所需的长度为8m ,已知风管的设计流量Q =12000m3/h,风管允许风速v=6~8m/s,管壁的粗造度为K=0.15mm,可选的矩形风管规格为800mm×400mm ,800mm×500mm ,1000mm×500mm ,1000mm×630mm 。试选择合适的矩形风管,并利用线算图确定该管段的摩擦阻力。(应说明如何查线算图) (8分)
选择1000mm ×500mm 的矩形风管
采用流速当量直径计算
根据v=6.67m/s,Dv=667mm,K=0.15mm查得Rm0=0.7Pa
或采用流量当量直径计算
根据L =12000m3/h,DL=765mm, K=0.15mm查得Rm0=0.7Pa