流体输配管网考试复习

2-5 简述实现均匀送风 可以有以下多种方式： （1）保持送风管断面积 F和各送风口面积 f0不变，调整各送风口流量系数μ，使之适应Pj 的变化，维持L0 不变；（2）保持送风各送风口面积f0 和各送风口流量系数μ 不变，调整送风管的面积F，使管内静压Pj 基本不变，维持L0 不变； （3）保持送风管的面积F 和各送风口流量系数μ 不变，（4）增大送风管面积F，使管内静压Pj 增大，同时减小送风口孔口面积f0
2-6 流体输配管网水力计算的目的是什么？
答：水力计算的目的包括设计和校核两类。一是根据要求的流量分配，计算确定管网各管段管径（或断面尺寸），确定各管段阻力，求得管网特性曲线，为匹配管网动力设备准备好条件，进而确定动力设备（风机、水泵等）的型号和动力消耗（设计计算）；或者是根据已定的动力设备，确定保证流量分配要求的管网尺寸规格（校核计算）；或者是根据已定的动力情况和已定的管网尺寸，校核各管段流量是否满足需要的流量要求（校核计算）。
2-8 水力计算的基本原理是什么？流体输配管网水力计算大都利用各种图表进行，这些图表为什么不统一？
答： 水力计算的基本原理是流体一元流动连续性方程和能量方程， 以及管段串联、并联的流动规律。流动动力等于管网总阻力（沿程阻力+局部阻力）、若干管段串联和的总阻力等于各串联管段阻力之和，并联管段阻力相等
2-9 比较假定流速法、压损平均法和静压复得法的特点和适用情况。
答： 1假定流速法的特点是先按照合理的技术经济要求， 预先假定适当的管内流速；在结合各管段输送的流量，确定管段尺寸规格；通常将所选的管段尺寸按照管道统一规格选用后再结合流量反算管段内实际流速；根据实际流速（或流量）和管段尺寸，可以计算各管段实际流动阻力，进而可确定管网特性曲线，选定与管网相匹配的动力设备。假定流速法适用于管网的设计计算，通常已知管网流量分配而管网尺寸和动力设备未知的情况。2压损平均法的特点是根据管网（管段）已知的作用压力（资用压力），按所计算的管段长度， 将该资用压力平均分配到计算管段上， 得到单位管长的压力损失 （平均比摩阻）；再根据各管段的流量和平均比摩阻确定各管段的管道尺寸。压损平均法可用于并联支路的阻力平衡计算，容易使并联管路满足阻力平衡要求。也可以用于校核计算，当管道系统的动力设备型号和管段尺寸已经确定，根据平均比摩阻和管段尺寸校核管段是否满足流量要求。 压损平均法在环状管网水力计算中也常常应用。 3静压复得法的特点是通过改变管段断面

规格，通常是降低管内流速，使管内流动动压减少而静压维持不变，动压的减少用于克服流动的阻力。静压复得法通常用于均匀送风系统的设计计算中。
4-1 什么是水封？它有什么作用？举出实际管网中应用水封的例子。
答：水封是利用一定高度的静水压力来抵抗排水管内气压的变化，防止管内气体进入室内的措施。因此水封的作用主要是抑制排水管内臭气窜入室内，影响室内空气质量。另外，由于水封中静水高度的水压能够抵抗一定的压力，在低压蒸汽管网中有时也可以用水封来代替疏水器，限制低压蒸汽逸出管网，但允许凝结水从水封处排向凝结水回收管。 实际管网中应用水封的例子很多，主要集中建筑排水管网，如：洗练盆
（1）设置专用通气立管；（2）在横支管上设单路进气阀；（3）在排水横管与立管连接处的立管内设置挡板；（4）将排水立管内壁作成有螺旋线导流突起；（5）排水立管轴线与横支管轴线错开半个管径连接；（6）一般建筑采用形成水舌面积小两侧气孔面积大的斜三通或异径三
4-8 简述室内蒸汽供热管网水力计算的基本方法和主要步骤
答：蒸汽管网水力计算的基本方法一般采用压损平均法，与热水管网大致相同，管网同样存在着沿程阻力和局部阻力。从最不利环路算起，满足锅炉出口蒸汽压力等于流动阻力+用户散热器所需压力。水力计算主要步骤：（1）确定最不利环路；（2）管段编号，统计各管段长度及热负荷；（3）选定比压降，确定锅炉出口压力； （4）对最不利环路各管段进行水力计算，依次确定其管径和压损； （5）对各并联管路进行水力计算，确定其管径和压损；（6）确定各凝水管路管径，必要时需计算凝水管路压损并配置相应回水设备，如凝水泵，凝水箱等。
4-11 “输送风速”气固两相流中的气流速度称为输送风速。输送风速足够大，使物料悬浮输送，是输送风速使物料产生沉降速度和悬浮速度，沉降速度和悬浮速度宏观上在水平风管中与输送风速垂直， 在垂直风管中与输送风速平行。 为了保证正常输送，输送风速大于沉降或悬浮速度，一般输送风速为悬浮速度的2.4~4.0 倍，对大密度粘结性物料甚至取5~10倍。
4-15 什么是料气比？料气比的大小对哪些方向有影响？怎样确定料气比？
答：料气比是单位时间内通过管道的物料量与空气量的比值，也称料气流浓度，料气比的大小关系到系统工作的经济性、可靠性的输料量较大小。料气比大，所需送风量小，因而管道设备小动力消耗少，在相同的输送风量下输料量大，所以在保证正常运行的前提下，力求达到较高的料气比。料气比的确定

，受到输送经济性、可靠性（管道堵塞）和气源压力的限制，一般根据经验确定。低压吸送式系统，料气比μ=1~10，循环式系统μ=1 左右，高真空吸送式系统μ=20~70。物料性能好，管道平直，喉管阻力小时，可采用较高的料气比，反之取用较低值。
5-1 离心式泵与风机的基本结构由哪几部分组成？每部分的基本功能是什么？
答：（1）离心式风机的基本结构组成及其基本功能： 1）叶轮。一般由前盘、中（后）盘、叶片、轴盘组成，其基本功能是吸入流体，对流体加压并改变流体流动方向。 2）机壳。由涡壳、进风口和风舌等部件组成。蜗壳的作用是收集从叶轮出来的气体，并引导到蜗壳的出口，经过出风口把气体输送到管道中或排到大气中去。进风口又称集风器，它保证气流能均匀地充满叶轮进口，使气流流动损失最小。 3）进气箱。进气箱一般只使用在大型的或双吸的离心式风机上，其主要作用是使轴承装于风机的机壳外边，便于安装与检修，对改善锅炉引风机的轴承工作条件更为有利。对进风口直接装有弯管的风机，在进风口前装上进气箱，能减少因气流不均匀进入叶轮产生的流动损失。 4）前导器。一般在大型离心式风机或要求特性能调节的风机的进风口或进风口的流道内装置前导器。改变前导器叶片的角度，能扩大风机性能、使用范围和提高调节的经济性。大型风机或要求性能调节风机用，扩大风机性能，使用范围和提高调节的经济性。 （2）离心式水泵的基本结构组成及其基本功能： 1）叶轮。吸入流体，对流体加压。 2）泵壳。汇集引导流体流动，泵壳上螺孔有充水和排气的作用。 3）泵座。用于固定泵，联接泵与基座。 4）轴封装置。用于密封泵壳上的轴承穿孔，防止水泄漏或大气渗入泵内。
5-2 离心式泵与风机的工作原理是什么？主要性能参数有哪些？
答：离心式泵与风机的工作原理是：当泵与风机的叶轮随原动机的轴旋转时，处在叶轮叶片间的流体也随叶轮高速旋转，此时流体受到离心力的作用，经叶片间出口被甩出叶轮。这些被甩出的流体挤入机（泵）壳后，机（泵）壳内流体压强增高，最后被导向泵或风机的出口排出。与此同时，叶轮中心由于流体被甩出而形成真空， 外界的流体沿泵或风机的进口被吸入叶轮， 如此源源不断地输送流体。泵（风机）不断将电机电能转变的机械能，传递给流体，传递中有能量损失。主要性能参数有：扬程 H（全压 P）、流量Q 、有效功率Ne 、轴功率N 、转速n、效率η 等。
5-3 欧拉方程的理论依据和基本假定是什么？实际的泵与风机不能满足基本假定时，会产生什么影响？
答：

欧拉方程的理论依据是动量矩定理，即质点系对某一转轴的动量对时间的变化率等于作用于该质点系的所有外力对该轴的合力矩。 欧拉方程的4 点基本假定是：（1）流动为恒定流；（2）流体为不可压缩流体；（3）叶轮的叶片数目为无限多，叶片厚度为无限薄；（4）流动为理想过程，泵和风机工作时没有任何能量损失。
5-7 影响泵或风机性能的能量损失有哪几种？简单地讨论造成这些损失的原因。
答：以离心式泵与风机为例，它们的能量损失大致可分为流动损失、泄漏损失、轮阻损失和机械损失等。（1）流动损失。流动损失的根本原因在于流体具有粘滞性。泵与风机的通流部分从进口到出口由许多不同形状的流道组成。 （2）泄漏损失。泵与风机静止元件和转动部件间必然存在一定的间隙，流体会从泵与风机转轴与蜗壳之间的间隙处泄漏，称为外泄漏。离心式泵与风机的外泄漏损失很小，一般可略去不计。（3）轮阻损失。因为流体具有粘性，当叶轮旋转时引起了流体与叶轮前、后盘外侧面和轮缘与周围流体的摩擦损失，称为轮阻损失。 （4）机械传动损失。这是由于泵与风机的轴承与轴封之间的摩擦造成的。
5-9 简述相似律与比转数的含义和用途，指出两者的区别。
答：相似律是指： 当几何相似的两台泵（或风机）的工况，满足流量系数相等（即表明速度三角形相似），以及雷诺数相等（或处于雷诺自模区）的条件时，它们的流动过程相似，对应的运行工况称为相似工况。在相似工况下，它们的全压系数、功率系数与效率彼此相等，性能参数之间存在如下相似换算关系。全压换算： 流量换算： 功率换算： 相似律的用途主要是进行几何相似的泵（或风机）相似工况之间的性能换算；可以用无因次性能曲线反映一系列进行几何相似的泵（或风机）的性能。两个几何相似的泵与风机，它们在最高效率点的性能参数Q 、r 、n 组成的综合特性参数 ：
称为比转数，相似泵（或风机）的比转数相等。比转数的用途有：比转数反映了某系列泵或风机的性能特点。比转数大，表明其流量大而压头小，比转数小则表明其流量小而压头大。 比转数反映了某系列泵或风机的结构特点。比转数越大，流量系数越大，叶轮的出口宽度b2与其直径D2之比就越大，比转数越小，流量系数越小，则相应叶轮的出口宽度b2与其直径D2之比就越小。比转数可用于泵或风机的相似设计。 比转数还可用于指导泵与风机的选型。当已知泵或风机所需的流量和压头时，可以组合原动机的转速计算需要的比转数，从而初步确定泵或风机

的型号。
5-10应用无因次性能曲线要注意哪些问题？
答：应用无因此性能曲线时应注意， 一是在推导泵与风机的相似律时忽略了一些次要因素，如内表面粗糙度不完全相似、轮阻损失和泄漏损失不完全相似等，对于同一系列的泵与风机，如果尺寸大小相差过分悬殊，则会引起较大误差。另外， 根据无因次性能曲线查出的是无因次量，并不能直接使用， 在实际应用时，应根据泵或风机的实际尺寸、转速，将其换算成有因次量。
5-11 离心式泵或风机相似的条件是什么？什么是相似工况？两台水泵（风机）达到相似工况的条件是什么？
答：离心式泵与风机相似的条件是：1）几何相似。即一系列的泵（或风机）的各过流部件相应的线尺寸（同名尺寸）间的比值相等，相应的角度也相等。2）动力相似。在泵与风机内部，主要考虑惯性力和粘性力的影响，故要求对应点的惯性力与粘性力的比值相等，即雷诺数相等。而当雷诺数很大，对应的流动状况均处于自模区时，则不要求雷诺数相等。3）运动相似。对于几何相似的泵（或风机）， 如果雷诺数相等或流动处于雷诺自模区， 则在叶片入口速度三角形相似，也即流量系数相等时，流动过程相似。当两泵（或风机）的流动过程相似时，对应的工况为相似工况。在上述条件下，不同的泵（或风机）的工况为相似工况，性能参数之间满足相似律关系式。
5-12 应用相似律应满足什么条件？“相似风机不论在何种工况下运行，都满足相似律。”“同一台泵或风机在同一个转速下运转时，各工况（即一条性能曲线上的多个点）满足相似律”。这些说法是否正确？
答：应用相似律应满足的条件是泵（或风机）的工况为相似工况。即要求泵（或风机）几何相似、流动状态的雷诺数相等（或流动均处于雷诺自模区）、流量系数相等。根据相似律应用的条件，“相似风机不论在何种工况下运行，都满足相似律”这种说法显然是错误的，“同一台泵或风机在同一个转速下运转时，各工况（即一条性能曲线上的多个点）满足相似律”的说法也不正确。因为一条性能曲线上的多个工况点之间无法达到流量系数相等，即叶片入口速度三角形不相似，流动过程不相似。
5-13 离心式泵与风机的无因次性能曲线和有因次性能曲线有何区别和共性？
答：共性：1）均反映了泵（或风机）的各主要参数之间的变化关系； 2）无因次的 、 、 性能曲线与有因次的 、 、 性能曲线趋势相似。 区别：1）应用对象及范围不同。无因次性能曲线应用于大小不同、转速不等的同一系列泵或风机；有因次性能曲线应

用于一定转速，一定尺寸的泵（或风机），对单体泵、风机的不同运行工况适用。 2） 无因次性能曲线上查得的性能参数不能直接使用， 需要根据泵 （或风机）的转速、尺寸换算成有因次量之后才能使用。
5-14 怎样获取泵与风机的实际性能曲线？
答：泵或风机的实际性能曲线应通过实验获得。即在专门的实验装置上，按照规定的实验步骤进行实验获得。这些实验装置和实验步骤有国家规定的统一标准，其目的是尽量避免泵或风机运行的外部条件对其性能参数造成影响， 而主要反映泵或风机本身的性能。 实验中， 主要通过改变运行流量， 测定相应的扬程或全压、功率，同时测定流体的密度，从而获得扬程或全压、功率、效率等参数随流量的变化关系
6-1 什么是管网特性曲线？管网特性曲线与管网的阻力特性有何区别与联系？
答：枝状管网中流体流动所需的能量Pe 与流量 L之间的关系Pe=Pst+SL?，Pst反映了外界环境对管网流动的影响，包含重力作用及管内流体与外界环境交界面的压力作用，当管网处于稳定运行工况时，Pst 与流量变化无关。S 为管网的总阻抗。 将这一关系在以流量为横坐标、压力为纵坐标的直角坐标图中描绘成曲线，即为管网特性曲线，见习题 6-1 图。而管网的阻力特性则反映了管网中流体的流动阻力△P 与流量 L之间的关系，可用△P－SL?表示。当Pst=0 时，管网特性曲线为“狭义管网特性曲线”，与阻力特性曲线重合。





（a）广义管网特性曲线 （b）狭义管网特性曲线与阻力特性曲线
习题6-1图 管网特性曲线与阻力特性曲线
6-2 广义管网特性曲线与狭义管网特性曲线有何区别？
答：广义管网特性曲线与狭义管网特性曲线分别如习题6-1 图所示。广义管网特性曲线 Pst≠0 ，反映在 Y轴上有一截距，反映了外界环境对管网流动的影响，包含重力作用及管内流体与外界环境交界面的压力作用，管网处于稳定运行工况时，Pst 与流量变化无关。 Pst＞0 时， 需要提供压力能量克服其影响； 当Pst＜0 时，它可以为管网流动提供能量。管网流动所需能量的另一部分用来克服流体沿管网流动产生的阻力，与流量的平方成正比。当泵或风机的工况沿广义管网特性曲线
6-5 什么是管网系统中泵（风机）的工况点？
答：管网系统中泵（风机）的工况点是泵或风机在管网中的实际工作状态点。将泵或风机实际性能曲线中的Q－H （或Q－P ）曲线，与其所接入的管网系统的管网特性曲线，用相同的比例尺、相同的单位绘在同一直角坐标图上，两条曲线的交点，即为该泵（风机）在该管网系统中的运行工况点。
6-6 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？
答：如果泵或风机的Q－H（P）曲线是平缓下降的曲线，它们在管网中的运行工况是稳定的。如果泵或风机的Q－H（P）曲线呈驼峰形，则位于压头峰值点的右侧区间是稳定工作区，泵或风机在此区间的运行工况是稳定的；而在压头峰值点的左侧区间则是非稳定工作区，泵或风机在此区间设备的工作状态不稳定。泵或风机具有驼峰形性能曲线是其产生不稳定运行的原因，对于这一类泵或风机应使其工况点保持在Q－H（P）曲线的下降段，以保证运行的稳定性。
6-14 什么是泵（或风机）的相似工况点？
答：对于几何相似的泵（或风机），如果雷诺数相等或流动处于雷诺自模区，则在叶片入口速度三角形相似，也即流量系数相等时，流动过程相似，对应的工况点为相似工况点，性能参数之间满足相似律关系式
7-10 什么是水力失调？怎样克服水力失调？
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)管网中流体流动的动力源提供的能量与设计不符。例如：风机、泵的型号、规格的变化及其性能参数的差异，动力电源电压的波动，流体自由液面差的变化等。(2)管网的流动阻力特性发生变化，即管网阻抗变化。如管材实际粗糙度、存留于管道中杂质，管段长度、弯头、三通及阀门开度改变等局部阻力的增减等，均会导致管网实际阻抗与设计计算值偏离。