哈爾濱工業(yè)大學(xué)《流體輸配管網(wǎng)》考試題及答案.doc

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哈爾濱工業(yè)大學(xué)《流體輸配管網(wǎng)》考試題及答案 2009 一、填空題（每空1.5分，共40分） 1、管網(wǎng)構(gòu)成的三個(gè)基本要素是（ 管段 ）、（ 節(jié)點(diǎn) ）、和（ 動(dòng)力源 ）。管網(wǎng)系統(tǒng)在各節(jié)點(diǎn)處，（ 斷面尺寸或流量 ）發(fā)生改變。 2、克契霍夫第一定律表述為（ 管網(wǎng)內(nèi)通過(guò)任一節(jié)點(diǎn)的各流量的代數(shù)和為零 ），克契霍夫第二定律表述為（管網(wǎng)內(nèi)任一環(huán)內(nèi)，各管段水頭損失的代數(shù)和為零 ）。環(huán)狀管網(wǎng)水力計(jì)算的方法主要有（解管段方程法）、（解節(jié)點(diǎn)方程法）和（解環(huán)方程法）。 3、某系列水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)ns越大，其所提供的揚(yáng)程（ 越小 ）、流量（ 越大 ），水泵形狀（ 粗胖 ），H-Q曲線(xiàn)呈現(xiàn)（ 陡降 ）的趨勢(shì)。 4、空調(diào)建筑的衛(wèi)生間排風(fēng)豎井頂部裝有排風(fēng)機(jī)，冬季比夏季排風(fēng)能力強(qiáng)，其原因是由于（ 冬季豎井內(nèi)位壓的存在增加了排風(fēng)的動(dòng)力，而夏季豎井內(nèi)位壓的存在成為排風(fēng)的阻力 ）。 5、通風(fēng)空調(diào)空氣輸送管網(wǎng)，沿流動(dòng)方向風(fēng)道內(nèi)的全壓（ 沿程下降 ），靜壓（可能上升、下降或相等）。實(shí)現(xiàn)風(fēng)管側(cè)壁孔口均勻送風(fēng)的基本條件是（保持各側(cè)孔靜壓相等）、（保持各側(cè)孔流量系數(shù)相等）和（增大出流角α ）。 6、水力失調(diào)度是（管段實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量）的比值，水力穩(wěn)定性系數(shù)是（管段規(guī)定流量與工況變化后管段最大流量）的比值。提高管網(wǎng)水力穩(wěn)定性的只要方法是（盡可能減小網(wǎng)路干管壓降，而增大用戶(hù)系統(tǒng)的壓降） 7、泵或風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn)是（ 泵或風(fēng)機(jī)的性能 ）曲線(xiàn)和（ 管路性能 ）曲線(xiàn)的交叉點(diǎn)。若想改變管網(wǎng)系統(tǒng)的工作點(diǎn)，常用的調(diào)節(jié)手段有（ 閥門(mén)調(diào)節(jié) ）、（ 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) ）和（ 切削葉輪調(diào)節(jié) ）等辦法。 二、簡(jiǎn)答和分析題（每題8分，共40分） 1、試畫(huà)出兩臺(tái)型號(hào)相同的水泵并聯(lián)運(yùn)行工況圖示，并聯(lián)后的流量是否為單臺(tái)泵工作時(shí)流量的2倍？何種類(lèi)型的水泵和管路性能更適合并聯(lián)工作？ 答： 如圖所示，管路性能曲線(xiàn)為Ⅰ，并聯(lián)后的工作點(diǎn)1，單臺(tái)泵工作時(shí)的工作點(diǎn)2，可見(jiàn)并聯(lián)后的總流量小于單臺(tái)泵工作時(shí)流量的2倍。 并聯(lián)的意義就是為了增加流量，因此管路性能曲線(xiàn)越平坦（管路阻抗?。?、泵的性能曲線(xiàn)越平坦（比轉(zhuǎn)數(shù)小），并聯(lián)后增加的流量越大，越適合并聯(lián)工作。 2、以水泵為例，寫(xiě)出其相似律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并說(shuō)明相似律的意義。 答：流量比 揚(yáng)程比 軸功率比 效率比 相似律的意義： l 建立同一系列（幾何相似）的泵與風(fēng)機(jī)工作參數(shù)之間的關(guān)系。 l 水泵制造時(shí)，先做小模型，取得設(shè)計(jì)參數(shù)，再推廣到實(shí)型設(shè)備。 l 對(duì)泵與風(fēng)機(jī)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)節(jié)的理論依據(jù)。 l 3、何謂比摩阻，簡(jiǎn)要說(shuō)明確定經(jīng)濟(jì)比摩阻的意義。 答：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度摩擦阻力，稱(chēng)為比摩阻。 經(jīng)濟(jì)比摩阻的確定涉及管徑的選取，是一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。如選用較大的比摩阻值（流速較大），則管徑可減小，管網(wǎng)系統(tǒng)初投資降低，但同時(shí)系統(tǒng)壓力損失增加，水泵動(dòng)力消耗增加，運(yùn)行費(fèi)增加；反之亦然。因此經(jīng)濟(jì)比摩阻的確定需經(jīng)過(guò)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)踐有指導(dǎo)意義。 4、下圖中虛線(xiàn)為閥門(mén)B全開(kāi)時(shí)串并聯(lián)管路1-2-3-4的測(cè)壓管水頭線(xiàn)。 1）關(guān)小閥門(mén)B以后，說(shuō)明各管段流量的增減情況及其增減原因。 2）試畫(huà)出關(guān)小閥門(mén)B以后，各管段測(cè)壓管水頭線(xiàn)的變化情況。（用實(shí)線(xiàn)畫(huà)在原圖上） 答：圖中所示為串、并聯(lián)混合管路，關(guān)小閥門(mén)B以后，并聯(lián)管路阻抗S并 增加，管路總阻抗S總 增加，導(dǎo)致總流量減少，則管段1-2和管段3-4的流量減少（該段測(cè)壓管水頭線(xiàn)變緩）。并聯(lián)管段上的壓降增大，S21不變，則管段21的流量增加（該段測(cè)壓管水頭線(xiàn)變陡），管段22的流量減少（閥門(mén)處產(chǎn)生集中的能量損失，閥門(mén)前后測(cè)壓管水頭線(xiàn)變緩）。 5、分別舉例說(shuō)明實(shí)際工程中什么管網(wǎng)屬于開(kāi)式枝狀管網(wǎng)、閉式枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)？枝狀管網(wǎng)與環(huán)狀管網(wǎng)的主要水力特征差別？開(kāi)式枝狀管網(wǎng)與閉式枝狀管網(wǎng)的主要水力特征差別？ 答：通風(fēng)空調(diào)空氣輸送管網(wǎng)、建筑室內(nèi)給水管網(wǎng)等屬于開(kāi)式枝狀管網(wǎng)；室內(nèi)熱水供暖管網(wǎng)、室內(nèi)閉式空調(diào)冷熱水管網(wǎng)等屬于閉式枝狀管網(wǎng)；城市供水、供燃?xì)夤芫W(wǎng)的干線(xiàn)通常布置成環(huán)狀管網(wǎng)。 枝狀管網(wǎng)與環(huán)狀管網(wǎng)水力特征差別如下： 1）只要是枝狀管網(wǎng)，各管段內(nèi)的流量大小和流動(dòng)方向就可以預(yù)先確定；而環(huán)狀管網(wǎng)內(nèi)管段的實(shí)際流量大小和流動(dòng)方向均未知，需經(jīng)水力計(jì)算確定，這也正是環(huán)狀管網(wǎng)的復(fù)雜所在。 2）枝狀管網(wǎng)初投資小、水力可靠性差；環(huán)狀管網(wǎng)初投資較大、水力可靠性好。 開(kāi)式枝狀管網(wǎng)與閉式枝狀管網(wǎng)的水力特征差別如下： 1）開(kāi)式枝狀管網(wǎng)有開(kāi)口與大氣相通，管路內(nèi)各斷面壓強(qiáng)可以確定；閉式枝狀管網(wǎng)沒(méi)有開(kāi)口與大氣相通，管路內(nèi)各斷面壓強(qiáng)為不定值，必須人為確定定壓點(diǎn)。 2）與閉式液體管網(wǎng)相比，開(kāi)式液體管網(wǎng)的動(dòng)力設(shè)備（如水泵）除了克服流體在管網(wǎng)內(nèi)的流動(dòng)阻力外，還應(yīng)克服一定高度的靜水壓力。 三、計(jì)算題（每題10分，共20分） 1、已知4-72型 NO 6C離心風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速為n=1250轉(zhuǎn)/分 時(shí)實(shí)測(cè)參數(shù)如下表所示： 1 2 3 4 5 6 7 8 P(Pa) Q(m3/h) N(kW) 843.4 5920 1.69 823.8 6640 1.77 814.0 7360 1.86 794.3 8100 1.96 755.1 8800 2.03 696.3 9500 2.08 637.4 10250 2.12 578.6 11000 2.15 管路性能曲線(xiàn)經(jīng)過(guò)原點(diǎn)。 1）求出各點(diǎn)效率，并畫(huà)出該風(fēng)機(jī)性能曲線(xiàn)圖（P-Q、N-Q、η-Q曲線(xiàn)） 2）設(shè)風(fēng)機(jī)原來(lái)在Q=9500 m3/h 下工作，現(xiàn)需將其流量減少15％，若采用閥門(mén)調(diào)節(jié)，求調(diào)節(jié)后的軸功率；若采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，求調(diào)節(jié)后的軸功率及風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速？ 解：1） 由 有 η1=0.821、η2=0.858、η3=0.895、η4=0.912、η5=0.909、η6=0.883、 η7=0.856、η8=0.822（性能曲線(xiàn)圖略） 2）采用閥門(mén)調(diào)節(jié)（風(fēng)機(jī)性能曲線(xiàn)不變，管路性能曲線(xiàn)變化） 風(fēng)機(jī)原來(lái)風(fēng)量9500 m3/h（工況點(diǎn)6） 調(diào)整后的風(fēng)量為 m3/h≈8100 m3/h （接近工況點(diǎn)4） 則采用閥門(mén)調(diào)節(jié)后的軸功率應(yīng)為1.96 kW 若采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)（管路性能曲線(xiàn)不變，風(fēng)機(jī)性能曲線(xiàn)變化） 因?yàn)楣苈沸阅芮€(xiàn)經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，所以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)后新的工作點(diǎn)6’與原工作點(diǎn)6為相似工況點(diǎn)，則有 根據(jù)相似律， 轉(zhuǎn)/分 kW 2、有一臺(tái)進(jìn)口直徑D1=600 mm 的單級(jí)泵，輸送常溫清水，其工作流量Q=800 l / s，允許真空高度[ Hs]=3.5 m，吸水管水頭損失hw吸=0.4 m，試問(wèn) 1） 如果水泵的幾何安裝高度h幾吸=3 m，該水泵能否正常工作？ 2） 若將該泵安裝在海拔1000 m的地區(qū)（當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.2 mH2O），輸送40℃清水（其汽化壓力為0.75 mH2O），此時(shí)該泵的允許幾何安裝高度應(yīng)為多少？ 解：1） m / s 如果水泵的幾何安裝高度h幾吸=3 m，則超過(guò)了上述允許安裝高度，會(huì)使水泵吸入口處真空度增加，產(chǎn)生氣蝕，影響水泵正常工作。 2） 此時(shí)允許真空高度發(fā)生變化 m 則