重庆大学《流体输配管网》课程试题(B 卷).docx
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1、重庆大学流体输配管网课程试题(B卷)、什么是枝状管网?什么是环状管网?分别画一个 枝状管网和一个环状管网的示意图,说明其主要区 别(10分)二、高层建筑竖向液体输配管网为什么要竖向分区?画出1个竖向分区的示意图,说明其作用。(5分) 三、说明公式七,“=&,的使用条件。为什么不同的管网,的计算公式可能会不相同? (5分)四、简述均匀送风管道设计的原理和主要步骤。(10分) 五、影响建筑排水管网的排水能力的主要因素有哪 些?怎样提高排水能力?(10 分)六、以气输配管网为例,描述气固两相流管网的 水力特征。气一固两相流管网水力计算的主要特 点是什么? (10分)七、写出比转数,的数学表达式。比转
2、数,有什么应用价值?高比转数泵与风机和低比转数泵与风机 有什么主要区别? (10分)、某空调冷冻水管网的循环水泵转速2900r/min, 所配电机功率2.2KW。流量一扬程性能如下表:流量(/7.512.515扬程(加)222018.5管网在设计况下运行时,流量为15“Z,扬程为 !8.5 m (1)画出设计况下水泵的性能曲线和管网特性曲 线,并标出工况点。(2)在部分负荷时,只需流量7.5刀 有哪些方法 可将管网流量调节到7.5/?(3)哪种方法最节能?为什么?(20 分)九、如图所示通风系统,各管段的设计流速和计算阻 如下表。(1)(2)(3)系统风机的全压和风量应为多少?各设计风量能否实
3、现?若运行时,测得1#排风 的风量为4000,2#、3#排风口的风量是 多少?若运行中需要增加1#排风的风量,应怎样调 节?段设计流量 (才)400060001000050001500015000设计流速 (m/S )661081012计算阻 (P0)1801206020012025014 2445355678流体输配管网课程试题(B卷)参考答案、枝状管网:管网有起点和终点、主管和支管,如 图!;区别:枝状管网:系统简单,运行管理方便,但管网后 备性差,管网某处发生故障时,该点 后面管网部分将受影响而不能正常 作;环状管网:管网系统比较复杂,管网后备性好;某处发生故障时,流体可以通过环状 管网
4、从另个方向流动,因此故障影 响范围小。二、高层建筑高度大,底层管道中的静水压较大。 为了克服静水压过大的弊病,保证管网正常运 行和设备可靠性,对高层建筑竖向流体输配管网 进行分区。以高层建筑给水为例,竖向按串联式 分为高、中、低三区,如图3。水箱1、2, 3分别 向低、中、高三区供水,各区管网中的静水压 都适中,系统耐压要求降低,费用减小,启停时 产生水锤的危险性减小,水流噪音小,运行稳定 可靠。rL松 I 0 图3三、公式的使用条件为:管网特性(如:管 道材料、断面尺寸、连接方式等)不变,并且流 体密度和流速也不随流程变化。从流体力学知识知:是雷诺数和相对粗糙度的函 数,即:2 = /(Re
5、,f),在不同的流态下,的计 算式不同。实际工程中各种流体输配管网的流态有 明显差别,雷诺数范围不相同,造成了不同管网4的计算式可能不同。四、均匀送风管道设计的原理:保证各送风流量系 数相等,并且使各送风口处静压相等,使两送风 间的动压降等于两送风口间的流动阻。实现 均匀送风的主要步骤:a.根据送风量确定送风个数、间距、风风量 等,画出均匀送风系统图,对各段编号;b.选定系统起始端静压、动压,计算初始全压, 确定初始断面尺寸:c.计算第1、2风间阻,求出风 2处全压C;d.根据2计算风 2处动压2,求风 2处断 面尺寸;e.计算风 23间阻,求出风口 3处全压P;f.根据夕计算风 3处动压E3
6、,求出风口 3处 断面尺寸;g.其余类推,参照步骤(?!。五、影响建筑排水管网排水能力的主要因素有:管径、 过水断面与管道断面之比、管网壁粗糙度。要提 高其排水能力,应想法稳定排水立短中的压, 减小其压波动。可从以下两方面入手:(1)减小终限流速。具体措施有:a.增加管内壁粗糙度;b,立管上隔定距离(如5层)消能;c.在横支管与立管连接处采用特殊构造,发 生溅水现象,减小水下降流速;d.横支管排出水流沿切线进入立管,使水旋 流面下;e.对立管作特殊处理,增加水与管内壁的附 着。(2)减小水舌阻系数。具体措施有:a.设置通气立管;b在横支管上设单路进气阀;C.在横支管与立管连接处设挡板;d.横支
7、管与立管错开半个管径连接,水流沿 切线方向进入立管:e.立管与横支管连接处采用形成水舌面积 小,两侧气孔面积大的斜三通或异径三通。六、气固两相流体管网的水力特征:a.管网中流动介质为物料与空气形成的两相流 体;b.物料颗粒在悬浮状态下进行输送;c.输送管内气固两相的运动状态随气流速度和料 气比的不同而改变,可能出现悬浮流、底密流、 疏密流、停滞流、部分流和柱塞流等几种不同 的输送状态;d.两相流的流动阻比单相流的阻力要大,并且 二者阻与流速的关系也不同。单相流阻与 流速成单调递增关系,气固两相流阻随流速增大先增大,再减小,最后再增大。气固两相流管网水力计算的主要特点是:把两相流 和单相流的运动
8、形式看作是相同的,物料被看作是 种特殊的流体,利用单相流的阻公式进行计 算,两相流的阻可以看作是单相流的阻与物料 颗粒引起的附加阻之和,计算中在阻系数加入 料气比项。七、=,。比转数,是表明泵与风机性能参数、。、p的综合特性指标;可用来划分泵与风机的类型, 反映叶轮的几何形状以及用来指导泵与风机的相似设 计;高比转数的风机,说明风机的流量大、压低, 叶轮出口相对宽度且大;低比转数的风机,说明流量小、压高,叶轮出口相对宽度厶小。高低比转数的泵与风机其性能曲线形状也有差异。八(1)图中I为水泵性能曲线;II为管网特性曲线;交叉点A为况点。(2)调节管网流量到7.5/7?的方法有:a.改变管 网特性
9、曲线(可关小阀门)至性能曲线H ; 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。(3)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。九、(1)最不利环路选择为:1 45678,最 不 利 环 路 计 算 阻 Ap = +
10、“4一5 + A5.6 + A7_8 = 18。+ 60 +120 + 250 = 610几 ,考虑10%的富裕量,风机全压p = 1.1x610才670p,;几 80-4有-而从52_4 -60002 =120 ;系统所有风量之和为15000m,考虑10%的富裕量, 选用风机风量。= 1.1x15000 = 165000切3, (2)各设计风量不能实现,因为各并联环路未实 现压平衡。当1#风风量为4000 m3/h时,可知 p-4=180p”;因为管段1一4与管段24并联,所以 7348/%,3#为5523才/。(3)运行中如要增加1风的排风量,可以提高风 机转速或在保持风机全压和流量不变的
11、前提下,关小 并联支路2-4的阀门开度,增大支路24的阻; 当关小支路35的阀门开度时,同样也可以部分增大 1#排风风量(2#排风风量也同时增加);同时关小2 4、35支路阀门开度,则1#排风增加排风量更加 明显。S2_4 02_42 = 1805计算可得02T = 7348 / .管 段 45 中 风 量04_5 = 7348 + 4000 = 11348 m3/h ;从而,同理可计算得到74 一 5= 64 PM_ 4一5 = 180 + 64 = 244p”AP3-5= 244p从而,同理可计算得到。M5523 m3/h 0综上,当1#风风量为4000才/时,2#为 四、什么说管内流速是
12、流体输配管网设计和运行的重 要参数?在确定管内流速时,应考虑哪些因素?空 调风管和除尘风管哪个的管内流速高?为什么?(10 分)五、确定图中管网的最不利环路。(5分)4 I1 重庆大学流体输配管网课程试题(A卷)|8一、什么是开式管网?什么是闭式管网?各举两例。(51+ 1 分)-1卜?二、假定某建筑的热水采暖系统和给水系统的管径、5一管网高度相同,管内流速也相同,两系统所需的水! 1Q泵扬程是否相同?为什么? (5分)6I一三、为什么供暖空调冷热水管网要设排气装置?排气、装置设在什么地方?为什么建筑给水管网不设排通风管网气装置?(5分)Q燃气管网六、泵与风机的理论扬程方程为:HT = (u2
13、r -匕12T一IT VuT ) 请回答:在什么条件 g下理论扬程方程可简化为:HT=-u2T-vll2T,廟 g何指导意义?(10 分)七、述风机性能试验的标准方法,并回答为什么试验风机的吸入管段中要设阻尼网和蜂窝器。(10分) 、3台相同的风机并联运行,单台风机性能如下表:全压(Pa)530510490460410流量(m3/h )19902540282030903370当1台风机运行时,风量为2820。问;(1)请作出3台风机并联运行的性能表;(2) 3台风机同时运行时的风量为多少?(15 分)九、流体输配管网为什么要进行水力计算?水力计算 有哪些主要步骤?不同流体的输配管网,水力计算
14、的主要区别是什么? (15分)十、写出泵与风机的流量系数、全压系数、功率系数。 写出流量、全压、功率换算公式。分析泵与风机提 高转速后有哪些利弊?(10分)十、为什么风机进出口与弯头连接会使风机性能下降? (6分)十二、图中阀A、B、C分别关小后,流量Q、Q,Q4 怎样变化,说明理由。(14 分)AXQ4*Q流体输配管网课程试题(A卷)参考答案 、开式管网与大气直接相通的管网,如:建筑 给排水管网、冷却水管网;闭式管网不与大气直接相通的管网,如;空 调冷冻水管网、热水采暖管网;二、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
15、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。三、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。四、管内流速的取定,对系统的经济性和技术性都有 关系。合理的管内流速能够保证系统正常、经济地 运行,达到设计的流量要求。确定管内流速应考虑 以下几个因素;(1)管内流体种类不同流体的流速范围不同,取定合理的流速范
16、围;(2)经济性流速大,管道断面小,占用空间小,基建费用少,但相应系统阻大,动消耗多, 运行费用高;反之亦然。从而,在选择流速时, 应使初投资和运行费的综合效果最佳。(3)运行可靠性流速的选定与阻、噪声都有关,选定的流速应使阻容易平衡,达到设计的 流量,并且尽量减少运行噪声。空调风管和除尘风管内流速相比,除尘风管流速 高。因为除尘风管需要将尘粒输送至除尘设备,防止尘粒在风管内聚积,堵塞风道;而空调风管为考虑噪 声要求和风量分配平衡,大多属低速风管。五、最不利环路:通风管网:12347或 125610;燃气管网:ab一ef一j六、当进口切向分速度“7 =%r cos% =0时,理论扬程方程可简化
17、为=丄旳叭27。这说明在泵或风机 g的设计时,使进绝对速度匕与圆周速度/之间工作角%=90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。七、泵与风机性能试验的标准方法:采用吸入式试验 装置,吸入管前端微压计用来测风量Q,风机吸入口前 的微压计测入口静压,用来计算全压P。电机电路上连 接功率表用来计算轴功率N,电机轴头上用闪光测速仪 测转速。试验步骤:(1)试验前先检查仪表,使之处于正常状态,关闭吸 风,启动风机,待正常运转后打开全部吸风面积, 开始测定。(2)记录最大流量Qmax下的各参数公、匕1、电、(3)在节流网处用贴纸片的方法,改变流量Q (从。皿 逐渐减小到0),不少于7
18、次流量调整。在不同的流量 下,记录各自6、P,、N虫、并记录各自进气参数 (干球温度和大气压)。(4)测定完毕,关闭吸风口和微压计,停机整理仪器。(5)整理实验数据,将结果换算成标准状态的性能曲 线图或表。在风机吸入管段中设置阻尼网地的作用是使进口 气流均匀稳定,设置蜂窝器的作用是将大旋涡变成小 旋涡,并对气流进行梳直导向,减小进气扰动涡流对性能的影响。图中A点为工作状态点,从图中知3台并联运行并联曲缰段阻;(5)对各并联环路进行阻平衡计算和调 整;(6)计算管网总阻,求取管网特性曲线;(7) 根据管网特性曲线,要求输送流体流量及种类、性质 等因素,确定管网动设备。八(1) 3台风机并联运行性
19、能表全压530510490460410单台流量(m7h)19902540282030903370并联流Q(m7h)597076208460927010110(2)按上述性能表作出性能曲线,对并联运行进行 况分析。风量约为3600 m7h;每台风量各1200 m7h,可见并 联运行时总风量小于单台运行风量的3倍,但比单台 运行风量大。九、流体输配管网进行水力计算的原因:根据设计要 求的流量分配,通过水力计算,确定管网各管段的管 径或断面尺寸,计算出各管段阻,求得管网的特性 曲线,为管网动设备的选定作准备。同时,通过水 计算也可以提高管网运行的可靠性和经济性。水力计算的主要步骤有:(1)绘制管网轴
20、侧图, 对管段进行标定端号;(2)确定合理的管内流速;(3) 根据流量和流速,确定各管段断面尺寸;(4)计算各不同流体的输配管网,水力计算的方法基本相同, 其主要的区别有(1)不同管网对阻平衡的效核。有 的管网需要阻平衡计算,有的则不需要。需要进行 阻平衡计算的管网,其不平衡率要求也不尽相同;(2)不同管网对流体流速要求不同;(3)不同管网对 局部阻力的处理不尽相同,有的采用阻系数,有的 采用当量长度;(4)不同管网对单位长度比摩阻要求 不尽相同。十、流量系数:Q=D2U2全压系数:戸=-0,2T加共 PQ 102N功率系数:N =;23PQ流量换算公式:=全压换算公式:=旦乌(4P 。2丿1
21、功率换算公式:d = K%N 0 (丿丿泵与风机提高转速后,可以提高流量和扬程(或 全压),但转速提高后功率也显著增加,使电机有烧毁 的危险。H、风机进出口与弯头连接使风机性能下降,其原 因是:弯头使风机进出口流场不均,叶轮内流动恶化, 有涡旋产生,并且气流未按径向流入(流出)叶轮, 增加了对叶轮的冲撞,增加了流动阻,降低了风机功率。除此之外,由于进口流场不均,进口切向分速 度 ,此时按欧拉方程,风机扬程将不可能达到 理论最大扬程,导致风机性能降低。十二、阀门A关小后,管网总阻抗增大,水泵扬程不 变时,系统总流量Q减少,并联支路孰Q4各段 用压 减小,QiQ,均减少;阀门B关小后,管网总阻抗增
22、大,因此总流量Q 减小;管网压降递度减小,QQ、Q,上的资用压均 增大,因此流量。、Q:,、Qi均增大;而Q2由于阀门B 的节流而减少,其减少量大于“、Q、Q”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, QQ资用压增大,而。、Q”资用压降低,故。答(1)相同点:各类管网构造上般都包括管道系统、动系统、 调节装置、末端装置以及保证管网正常工作的其它附属设备。(2)不同点:各类管网的流动介质不同;管网具体型式、布置方式等不同;各类管网中动装置、调节装置及末端装置、附属 设施等有些不同。说明随着课程的进步深入,还可以总结其它异同点,如:(1)相同点:各类管网中工质的流动都
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