1、A 學(xué)院 專業(yè) 年級、班 學(xué)號 姓名 密 封 線 重慶大學(xué)流體輸配管網(wǎng) 課程試題（B 卷）題號一二三四五六七八九十總分得分一 簡答題（共40分）1. 風(fēng)機的實際性能曲線不同于理想性能曲線，這是如何造成的？（5分）2. 繪制一個自己熟悉的流體輸配管網(wǎng)，說明該管網(wǎng)中各組件的名稱和作用。（5分）3. 什么是水力失調(diào)？哪些原因會導(dǎo)致水力失調(diào)？（5分）4. 為什么要對燃氣管網(wǎng)按照輸氣壓力進行分級？（5分）5. 開式液體管網(wǎng)與閉式液體管網(wǎng)的水力特征最主要的區(qū)別是什么？（5分）6. 什么是調(diào)節(jié)閥的工作流量特性？在串聯(lián)管道中，怎樣才能使調(diào)節(jié)閥的工作流量特性接近理性流量特性？（5分）7. 某水泵從開敞的水池中抽

2、水，設(shè)計的吸水管中的流速是3m/s，阻力0.4mH2O。水泵的軸線位置比水面高出3m。水泵的允許吸上真空高度Hs=3.5m。該水泵能否正常工作？為什么？（5分）8. 如圖是某建筑雨水及陽臺地漏排水系統(tǒng)原理圖。屋頂雨水經(jīng)雨水收集口流入排水立管，陽臺積水經(jīng)陽臺地漏流入排水立管，地漏與排水立管間設(shè)置水封，排水在A點以后排入市政下水道。問：（1） 下雨時，排水立管內(nèi)水流可能經(jīng)歷哪些流動狀態(tài)？（3分）（2） 地漏與排水立管間設(shè)置水封有什么作用？（2分）二、（共15分）如圖是某熱水供暖管網(wǎng)圖。水泵運行時，測得各管段流動阻力P12=P23=P34=5000 Pa , P12=P23=P34=5000 Pa

3、, P11=25000 Pa , P44=65000 Pa 。測得用戶A、B、C流量均為20 m3/h ，不考慮管網(wǎng)泄露。求：（1） 水泵運行時的流量和揚程？（3分）（2） 開大調(diào)節(jié)閥c，繪制管網(wǎng)調(diào)節(jié)前后動水壓圖和靜水壓圖，說明用戶A、B、C流量將如何變化？（6分）（3） 如果測得開大調(diào)節(jié)閥c后用戶C的流量為30 m3/h ，調(diào)節(jié)c后P44=45000 Pa求此時用戶A、B的流量各是多少？此時水泵的流量和揚程是多少？（6分）三、（15分）如圖所示機械通風(fēng)管網(wǎng)，環(huán)境溫度20，大氣壓力101325Pa。在設(shè)計流量下，經(jīng)計算，管段3、4、5的壓力損失分別為，除塵器壓力損失為300Pa。（1）確定管段

4、1、2的管徑。管段的局部阻力均按沿程阻力的50%計算，風(fēng)速范圍應(yīng)在816m/s，管內(nèi)及環(huán)境氣體密度可按計算，單位kg/m3，比摩阻計算公式，單位Pa/m，d為風(fēng)管直徑，m；v為風(fēng)速m/s。(10分)（2）確定風(fēng)機所需的額定流量和全壓。(5分)命題人：審題人：命題時間：重慶大學(xué)教務(wù)處制A 學(xué)院 專業(yè) 年級、班 學(xué)號 姓名 密 封 線 第三題圖四、（共20分）某閉式水管網(wǎng)系統(tǒng)并聯(lián)有兩臺相同的循環(huán)水泵。單臺水泵在額定轉(zhuǎn)速2900r/min時的QH性能曲線為圖中曲線I。管網(wǎng)中開啟一臺水泵時，流量為130 m3/h，揚程為26mH2O。（1）在圖中，作圖求解開啟一臺水泵時的工況點。（4分）（2）若管網(wǎng)只

5、需流量70 m3/h，擬采用：關(guān)小管路中閥門或調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速的辦法來實現(xiàn)。在圖中，作圖求出采用這兩種調(diào)節(jié)方法后水泵的工況點。采用關(guān)小調(diào)節(jié)閥的方法時，管網(wǎng)的阻抗值應(yīng)增加多少？采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法時，轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？比較采用這兩種方法后水泵耗用電能的情況。水泵效率取為75%。（10分）（3）不改變管網(wǎng)，讓兩臺水泵共同工作，在圖中，作圖求解此時管網(wǎng)的總流量、每臺水泵工況點及流量和揚程。（6分） 五、（共10分）如圖所示流體輸配管網(wǎng)圖，各分支的阻抗為：（單位：kg/m7）。所有節(jié)點的節(jié)點流量均為零。在分支上設(shè)有機械動力，在其合理的工作流量范圍，輸出全壓和流量的函數(shù)關(guān)系為： Pa。試建立求解該管網(wǎng)分支流量Q（

6、Q1,Q2,Q6）的方程組。（1）寫出基本關(guān)聯(lián)矩陣Bk，建立節(jié)點流量平衡方程組。（4分）（2）選出管網(wǎng)圖的最小阻抗生成樹，寫出獨立回路矩陣Cf，建立獨立回路壓力平衡方程組。（4分）（3）將獨立回路壓力平衡方程組轉(zhuǎn)化為只有余枝流量未知數(shù)的方程組。（2分） 重慶大學(xué)教務(wù)處制一、簡要回答以下各題。（共45分）1. 風(fēng)機的實際性能曲線不同于理想性能曲線，這是如何造成的？（5分）答：風(fēng)機實際性能曲線不同于理想性能曲線，造成這種差異的原因有：a 風(fēng)機葉片數(shù)量與厚度不滿足歐拉方程“葉片數(shù)量無限多，葉片厚度無限薄”的假設(shè)，實際風(fēng)機葉片影響風(fēng)機的流量和揚程；b 流體流經(jīng)風(fēng)機進口至出口的整個流道中將產(chǎn)生流動損失、

7、輪阻損失、泄露損失等多種損失，不滿足歐拉方程“流動為理想流動”的假設(shè)；C風(fēng)機安裝產(chǎn)生的局部損失，如進口氣流有渦漩或預(yù)漩作用，使氣流有沖擊地進入葉片，降低了風(fēng)機性能。2. 繪制一個自己熟悉的流體輸配管網(wǎng)，說明該管網(wǎng)中各組件的名稱和作用。（5分）答：如圖1-1-2所示：各組件作用：1空氣入口；2保證管網(wǎng)正常工作的附屬設(shè)備；3為流體流動提供動力；4為流體流動提供流場（流道）；5末端裝置（出風(fēng)口）3. 什么是水力失調(diào)？哪些原因會導(dǎo)致水力失調(diào)？（5分）答：管網(wǎng)中的管段實際流量與設(shè)計流量不一致，稱為水力失調(diào)。水力失調(diào)的原因主要是：(1)管網(wǎng)中流體流動的動力源提供的能量與設(shè)計不符。例如：風(fēng)機、泵的型號、規(guī)格

8、的變化及其性能參數(shù)的差異，動力電源電壓的波動，流體自由液面差的變化等。(2)管網(wǎng)的流動阻力特性發(fā)生變化，即管網(wǎng)阻抗變化。如管材實際粗糙度、存留于管道中雜質(zhì)，管段長度、彎頭、三通及閥門開度改變等局部阻力的增減等，均會導(dǎo)致管網(wǎng)實際阻抗與設(shè)計計算值偏離。4. 為什么要對燃氣管網(wǎng)按照輸氣壓力進行分級？ （5分）答：燃氣管道漏氣可能導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、中毒及其它安全事故。燃氣管道的氣密性與其它管道相比，有特別嚴格的要求。管道中壓力越高，管道接頭脫開或管道本身裂縫的可能性和危險性也越大。因此，燃氣管道按輸氣壓力分級。不同壓力等級，對管道材質(zhì)、安裝質(zhì)量、檢驗標準和運行管理的要求也不同。5. 開式液體管網(wǎng)與閉式液

9、體管網(wǎng)的水力特征最主要的區(qū)別是什么？（5分）答：開式液體管網(wǎng)有進出口與大氣相通，重力對循環(huán)流動產(chǎn)生的作用力近似為進出口之間的液柱與管外相同高度的空氣柱的壓力差；而閉式液體管網(wǎng)中僅由管網(wǎng)內(nèi)部液體密度的差異造成，顯然前者大得多。6. 什么是調(diào)節(jié)閥的工作流量特性？在串聯(lián)管道中，怎樣才能使調(diào)節(jié)閥的工作流量特性接近理性流量特性？（5分）答：所謂調(diào)節(jié)閥的工作流量特性是指調(diào)節(jié)閥在前后壓差隨流量變化的工作條件下，調(diào)節(jié)閥的相對開度與相對流量之間的關(guān)系。在有串聯(lián)管路的場合，增大閥權(quán)度可使工作流量特性更為接近理性流量特性。7. 某水泵從開敞的水池中抽水，設(shè)計的吸水管中的流速是3m/s，阻力0.4mH2O。水泵的軸線

10、位置比水面高出3m。水泵的允許吸上真空高度Hs=3.5m。該水泵能否正常工作？為什么？（5分）答：不能，會發(fā)生氣蝕。該水泵最大安裝高度是Hss=3.5-0.4-32/2/9.807=2.64m。而實際安裝高度大于最大安裝高度。8. 如圖是某建筑雨水及陽臺地漏排水系統(tǒng)原理圖。屋頂雨水經(jīng)雨水收集口流入排水立管，陽臺積水經(jīng)陽臺地漏流入排水立管，地漏與排水立管間設(shè)置水封，排水在A點以后排入市政下水道。問：（3） 下雨時，排水立管內(nèi)水流可能經(jīng)歷哪些流動狀態(tài)？（3分）（4） 地漏與排水立管間設(shè)置水封有什么作用？（2分）（1）隨著排水量的不斷增大，雨水排水立管內(nèi)可能經(jīng)歷的流動狀態(tài)有附壁螺旋流、水膜流和水塞流

11、等三種流態(tài)；（2）水封的作用：防止市政下水道內(nèi)的臭味溢入各層陽臺，尤其是夏季晴天時。二、（共15分）如圖是某熱水供暖管網(wǎng)圖。水泵運行時，測得各管段流動阻力P12=P23=P34=5000 Pa , P12=P23=P34=5000 Pa , P11=25000 Pa , P44=65000 Pa 。測得用戶A、B、C流量均為20 m3/h ，不考慮管網(wǎng)泄露。求：（4） 水泵運行時的流量和揚程？（3分）（5） 開大調(diào)節(jié)閥c，繪制管網(wǎng)調(diào)節(jié)前后動水壓圖和靜水壓圖，說明用戶A、B、C流量將如何變化？（6分）（6） 如果測得開大調(diào)節(jié)閥c后用戶C的流量為30 m3/h ，調(diào)節(jié)c后P44=45000 Pa求

12、此時用戶A、B的流量各是多少？此時水泵的流量和揚程是多少？（6分）（1） 水泵運行時的流量為A、B、C流量之和，揚程為最不利環(huán)路各段阻力之和。即：Q=20X3=60 m3/h, H=5000x3x2+25000+65000=120000 Pa（2）開大調(diào)節(jié)閥C后，水壓圖如下，實線表示調(diào)節(jié)前動水壓圖，虛線表示調(diào)節(jié)后動水壓圖，靜水壓圖在調(diào)節(jié)前后不變，如jj所示。由于調(diào)節(jié)后管網(wǎng)總阻抗變小，總流量將變大。調(diào)節(jié)后供、回干管水壓線均比調(diào)節(jié)前變陡，A、B用戶資用壓力減少，流量將變??；又由于總流量增大，故C用戶流量將增大。（3）節(jié)前后管段34阻抗不變，設(shè)P34為調(diào)節(jié)后管段34阻力，對管段34有：5000=S3

13、4X202 P34= S34X252 解得P34=7812.5 Pa同理管段34調(diào)節(jié)后阻力也為7812.5 Pa 因為 管段33與管段44、34、34并聯(lián)所以管段33調(diào)節(jié)后阻力為7812.5X2+45000=60625 Pa管段33調(diào)節(jié)前阻力為5000X2+65000=75000 Pa用戶B調(diào)節(jié)后流量QB=17.98 m3/h對管段23、23 ，調(diào)節(jié)后的阻力均為（25+17.98）2/（20+20）2 X5000=5772.8 Pa所以管段22調(diào)節(jié)后阻力為5772.8X2+60625=72171 Pa管段33調(diào)節(jié)前阻力為5000X4+65000=85000 Pa用戶A調(diào)節(jié)后流量QA=18.43

14、 m3/h調(diào)節(jié)后管網(wǎng)總流量Q=25+17.98+18.43=61.41 m3/h對管段2112，調(diào)節(jié)后管段阻力為=36664 Pa最不利環(huán)路總阻力為36664+72171=108835 Pa即開大調(diào)節(jié)閥C后，當用戶C流量為25 m3/h 時水泵流量變?yōu)?1.41 m3/h ，水泵揚程變?yōu)?08835 Pa 。三、如圖所示機械通風(fēng)管網(wǎng)，環(huán)境溫度20，大氣壓力101325Pa。在設(shè)計流量下，經(jīng)計算，管段3、4、5的壓力損失分別為，除塵器壓力損失為300Pa。（15分）（1）確定管段1、2的管徑。管段的局部阻力均按沿程阻力的50%計算，風(fēng)速范圍應(yīng)在816m/s，管內(nèi)及環(huán)境氣體密度可按計算，單位kg/

15、m3，比摩阻計算公式，單位Pa/m，d為風(fēng)管直徑，m；v為風(fēng)速m/s。（2）確定風(fēng)機所需的額定流量和全壓。解（1）選擇1-3-4-5為最不利環(huán)路。計算管段1的壓力損失。用假定流速法，假定流速14m/s，則;，取為0.25m。實際流速。則管段1的壓力損失：最不利環(huán)路的重力作用力：則管網(wǎng)的需用壓力：管段2所在環(huán)路的重力作用力為零。管段2的資用動力=;將代入，則可求出，取為0.15m,則實際,壓力損失194.7Pa，顯然，不平衡率10%；風(fēng)速為15.7m/s，符合要求。（2）管段2的實際壓力損失大于根據(jù)最不利環(huán)路計算結(jié)果確定的資用動力，因此應(yīng)按管段2所在環(huán)路的總阻力確定風(fēng)機應(yīng)有的額定全壓：194.7

16、+164+70+300+300=1028.7Pa，考慮10%的余量，風(fēng)機應(yīng)有的額定全壓為1131.6Pa；流量考慮5%的余量，風(fēng)機應(yīng)有的額定流量為3675m3/h。四、（共20分）某閉式水管網(wǎng)系統(tǒng)并聯(lián)有兩臺相同的循環(huán)水泵。單臺水泵在額定轉(zhuǎn)速2900r/min時的QH性能曲線為圖中曲線I。管網(wǎng)中開啟一臺水泵時，流量為130 m3/h，揚程為26mH2O。（1）在圖中，作圖求解開啟一臺水泵時的工況點。（4分）（2）若管網(wǎng)只需流量70 m3/h，擬采用：關(guān)小管路中閥門或調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速的辦法來實現(xiàn)。在圖中，作圖求出采用這兩種調(diào)節(jié)方法后水泵的工況點。采用關(guān)小調(diào)節(jié)閥的方法時，管網(wǎng)的阻抗值應(yīng)增加多少？采用調(diào)節(jié)

17、轉(zhuǎn)速的方法時，轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？比較采用這兩種方法后水泵耗用電能的情況。水泵效率取為75%。（10分）（3）不改變管網(wǎng)，讓兩臺水泵共同工作，在圖中，作圖求解此時管網(wǎng)的總流量、每臺水泵工況點及流量和揚程。（6分）答：（1）管網(wǎng)的總阻抗是，作管網(wǎng)特性曲線，與一臺水泵性能曲線的交點a為工況點。（2）關(guān)小閥門時工況點是b，此時揚程36.5 mH2O，流量70m3/h，阻抗，阻抗增加值：。調(diào)整轉(zhuǎn)速時工況點應(yīng)為點c，此時揚程7.54 mH2O，流量70m3/h，過c作相似工況曲線，與管網(wǎng)特性曲線重合，交水泵性能曲線a則c與a是相似工況點。所以轉(zhuǎn)速應(yīng)調(diào)至：。功率相差：。（3）兩水泵并聯(lián)工作時的聯(lián)合性能曲線是II，此時總工況點是d，管網(wǎng)總流量152m3/h，每臺水泵工作在點e，流量76 m3/h。五、（共10分）如圖4所示流體輸配管網(wǎng)圖，各分支的阻抗為：S（1）=3.2，S（2）=3.3，S（3）=3.4，S（4）=0.2，S（5）=0.3，S（6）=0.4（單位：kg/m7）。該管網(wǎng)圖沒有節(jié)點流量。在分支