一、填空題（每道題2分）

1.流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算的目的是根據(jù)要求的流量分配，計(jì)算確定管網(wǎng)各管段管徑

（或斷面尺寸）和阻力,求得管網(wǎng)特性曲線，為匹配管網(wǎng)動(dòng)力設(shè)備準(zhǔn)備好條件,a

而確定動(dòng)力設(shè)備（風(fēng)機(jī)、水泵等）的型號(hào)和動(dòng)力消耗;或者是根據(jù)已定的動(dòng)力設(shè)備,

確定保證流量分配要求的管網(wǎng)尺寸規(guī)格。

2.氣體輸送系統(tǒng)常用的水力計(jì)算方法：假定流速法，壓損平均法和靜壓復(fù)得法一

3.在氣體輸送系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)的布置已確定，實(shí)現(xiàn)阻力平衡的方法有：調(diào)整泵或風(fēng)機(jī)

的性能曲線，調(diào)整管路的性能曲線。

4.風(fēng)機(jī)和泵的常用三種性能曲線是：1）流量和揚(yáng)程或壓頭曲線,2）流量和軸功率曲

虬3）流量和效率曲線。

5.我國(guó)熱水集中供熱系統(tǒng)的最常用型式是：雙管閉式熱水供熱系統(tǒng)。

6.冷熱水輸配管網(wǎng)系統(tǒng)型式，按循環(huán)動(dòng)力可分為：重力循環(huán)管網(wǎng)和機(jī)械循環(huán)管網(wǎng);按

流體介質(zhì)可分為氣體輸配管網(wǎng)，液體輸配管網(wǎng)，氣-固兩相流管網(wǎng)，汽-液兩相流管

網(wǎng)，液-氣兩相流管網(wǎng)。

7.只具有控制功能的風(fēng)閥有止回閥，放火閥，排煙閥等。

8.常用的空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)型式有一次回風(fēng)，二次回風(fēng)，雙風(fēng)道，變風(fēng)量。

9.離心式風(fēng)機(jī)的出口安裝角夕2迦度是前向型葉片，62<90度是后向型葉片,夕2

=90度是徑向型葉片。

10.泵的入口與管網(wǎng)系統(tǒng)的連接有三個(gè)根本要求：不漏氣、不積氣、不吸氣。

二、簡(jiǎn)答題（每道題1（）分）

1、什么是枝狀管網(wǎng)？什么是環(huán)狀管網(wǎng)？分別畫一個(gè)枝狀管網(wǎng)和一個(gè)環(huán)狀管網(wǎng)的示意圖，說(shuō)

明其主要區(qū)別。（10分）

答：枝狀管網(wǎng)：管網(wǎng)有起點(diǎn)和終點(diǎn)、主管和支管，如圖1;

環(huán)狀管網(wǎng)：管網(wǎng)起點(diǎn)和終點(diǎn)重合，構(gòu)成閉合回路，如圖2；

圖1圖2

區(qū)別：

枝狀管網(wǎng)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便，但管網(wǎng)后各性差，管網(wǎng)某處發(fā)生故障時(shí)，該點(diǎn)

后面管網(wǎng)局部將受影響而不能正常工作；

環(huán)狀管網(wǎng)：管網(wǎng)系統(tǒng)比擬復(fù)雜，管網(wǎng)后備性好；某處發(fā)生故障時(shí)，流體可以通過(guò)環(huán)狀

管網(wǎng)從另一個(gè)方向流動(dòng)，因此故障影響范圍小。

2、高層建筑豎向液體輸配管網(wǎng)為什么要豎向分區(qū)？畫出1個(gè)豎向分區(qū)的示意圖，說(shuō)明其作

用。

答：由于高層建筑高度高，底層管道中的靜水壓力較大。為了克服靜水壓力過(guò)大的弊病，

俁證管網(wǎng)正常運(yùn)行和設(shè)備可靠性，對(duì)高層建筑豎向流體輸配管網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)。以高層建筑給

水為例，豎向按串聯(lián)式分為高、中、低三區(qū)，如下圖。

低、中、高三區(qū)分別設(shè)置水箱供水，各區(qū)管網(wǎng)中的靜水壓力都適中，系統(tǒng)耐壓要求降低，

費(fèi)用減小，啟停時(shí)產(chǎn)生水錘的危險(xiǎn)性減小，水流噪音小，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

3、說(shuō)明公式4%=凡?/的便用條件。為什么不同的管網(wǎng)，2的計(jì)算公式可能會(huì)不相同？

答：公式［絲1./的使用條件為：管網(wǎng)特性（如：管道材料、斷面尺寸、連

a2

接方式等）不變，并旦流體密度和流速也不隨流程變化。

從流體力學(xué)知識(shí)知：由丁4是雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙度的函數(shù)，即：Z=/（Re,f）,因此在

不同的流態(tài)下，義的計(jì)算式將不同。在實(shí)際工程中，各種流體輸配管網(wǎng)的流態(tài)有明顯

差異，因而Re數(shù)范圍將不同，從而造成不同管網(wǎng)丸的計(jì)算式可能不同。

4、簡(jiǎn)述均勻送風(fēng)管道設(shè)計(jì)的原理和主要步驟。

答：均勻送風(fēng)管道設(shè)計(jì)的原理：

根據(jù)送風(fēng)管側(cè)壁孔流量公式％o=36004/歷77，

其中

私o一送風(fēng)孔口流出風(fēng)量，m'/h

〃一送風(fēng)孔口的流量系數(shù)

/；）一送風(fēng)孔口面積，m2

Pj—送風(fēng)管內(nèi)靜壓,Pa

p一送風(fēng)密度，kg/m3

從該表達(dá)式可以看出，要實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)，可以有以下多種方式：

（1）當(dāng)送風(fēng)管面積F和各送風(fēng)孔口面積人不變時(shí)，調(diào)整各送風(fēng)孔口流量系數(shù)〃使之適

應(yīng)匕的變化，維持外。小變；

（2）當(dāng)人和〃不變時(shí)，調(diào)整送風(fēng)管面積F,使管內(nèi)靜壓力根本不變，維持也不變；

（3）當(dāng)F和〃不變時(shí)，根據(jù)管內(nèi)靜壓”,的變化，調(diào)整各送風(fēng)孔口面積工），維持心。不變;

（4）增大送風(fēng)管面積F,減小送風(fēng)孔口面積人。即“靜壓箱”送風(fēng)，要求金＜0.4

F

均勻送風(fēng)管設(shè)計(jì)的主要步驟：

a.根據(jù)設(shè)計(jì)條件確定送風(fēng)孔口個(gè)數(shù)、間距，畫出均勻送風(fēng)系統(tǒng)圖，對(duì)各段編號(hào)；

b.確定管道上各孔口的出流速度；

c.計(jì)算各孔口處的管內(nèi)靜壓P,和流量；

d.順著管內(nèi)流向，確定第1孔口處管道斷面流速，計(jì)算此處管內(nèi)全壓心和管道斷面尺

寸；

e,計(jì)算第1到第2孔口間阻力△/2；

f.計(jì)算第2孔口處的管內(nèi)斷面動(dòng)壓p（l2=pm：

g.確定第2孔口處的管內(nèi)流速和斷面尺寸；

h.以此類推，直到確定最后一個(gè)孔口處的管道斷面尺寸。

5、以氣力輸配管網(wǎng)為例，描述氣一固兩相流管網(wǎng)的水力特征。氣一固兩相流管網(wǎng)水力計(jì)算

的主要特點(diǎn)是什么？

答：氣固兩相流體管網(wǎng)的水力特征：

1）管網(wǎng)中流動(dòng)介質(zhì)為物料與空氣形成的兩相流體；

2）物料顆粒在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行輸送；

3）輸送管內(nèi)氣固兩相的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)隨氣流速度和料氣比的不同而改變，可能

出現(xiàn)懸浮流、底密流、疏密流、停滯流、局部流和柱塞流等幾種不同的

輸送狀態(tài)；

4)兩相流的流動(dòng)阻力比單相流的阻力要大，并且二者阻力與流速的關(guān)系也

不同。單相流阻力與流速成單調(diào)遞增關(guān)系，氣固兩相流阻力隨流速增大

先增大，再減小，最后再增大。

氣固兩相流管網(wǎng)水力計(jì)算的主要特點(diǎn)是：把兩相流和單相流的運(yùn)動(dòng)形式看作是相同的，

物料被看作是一種特殊的流體，利用單相流的阻力公式進(jìn)行計(jì)算，兩相流的阻力可以

看作是單相流的阻力與物料顆粒引起的附加阻力之和，計(jì)算中在阻力系數(shù)參加料氣比

項(xiàng)。

6、寫出比轉(zhuǎn)數(shù)〃，的數(shù)學(xué)表達(dá)式。比轉(zhuǎn)數(shù)〃，有什么應(yīng)用價(jià)值？高比轉(zhuǎn)數(shù)泵與風(fēng)機(jī)和低比轉(zhuǎn)數(shù)

泵與風(fēng)機(jī)有什么主要區(qū)別？

答：…第。比轉(zhuǎn)數(shù)%是說(shuō)明泵與風(fēng)機(jī)性能參數(shù)"、％、H的綜合特性指標(biāo)；可用來(lái)

劃分泵與風(fēng)機(jī)的類型，反映葉輪的幾何形狀以及月來(lái)指導(dǎo)泵與風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)；高比

轉(zhuǎn)數(shù)的風(fēng)機(jī)，說(shuō)明風(fēng)機(jī)的流量大、壓力低，葉輪出口相對(duì)寬度今大；低比轉(zhuǎn)數(shù)的風(fēng)

機(jī)，說(shuō)明流量小、壓力高，葉輪出口相對(duì)寬度三小。上下比轉(zhuǎn)數(shù)的泵與風(fēng)機(jī)其性能

%

曲線形狀也有差異。

7什么是水封？它有什么作用？舉出實(shí)際管網(wǎng)中應(yīng)用水封的例子。

答：水封是利用一定高度的靜水壓力來(lái)抵抗排水管內(nèi)氣壓的變化，防止管內(nèi)氣體進(jìn)入室內(nèi)

的措施。因此水封的作用主要是抑制排水管內(nèi)臭氣竄入室內(nèi)，影響室內(nèi)空氣質(zhì)量。另外，

由于水封中靜水高度的水壓能夠抵抗一定的壓力，在低壓蒸汽管網(wǎng)中有時(shí)也可以用水封來(lái)

代替疏水潛，限制低壓蒸汽逸出管網(wǎng)，但允許凝結(jié)水從水封處排向凝結(jié)水回收管。

實(shí)際管網(wǎng)中應(yīng)用水封的例子很多，主要集中建筑排水管網(wǎng)，如：洗練盆、大/小便器等各類

衛(wèi)生器具排水接管上安裝的存水彎(水封)。此外，空調(diào)末端設(shè)備(風(fēng)機(jī)盤管、吊頂或組合

式空調(diào)器等)凝結(jié)水排水管處于空氣負(fù)壓側(cè)時(shí)、安裝的存水彎可防止送風(fēng)吸入排水管網(wǎng)內(nèi)

的空氣。

8什么是泵或風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定工作區(qū)？如何才能讓泵或風(fēng)機(jī)在穩(wěn)定工作區(qū)工作？

答：如果泵或風(fēng)機(jī)的Q—H(P)曲線是平緩下降的曲線，它們?cè)诠芫W(wǎng)中的運(yùn)行工況是穩(wěn)定

的。如果泵或風(fēng)機(jī)的Q—H(P)曲線呈駝峰形，那么位于壓頭峰值點(diǎn)的右側(cè)區(qū)間是穩(wěn)定工

作區(qū)，泵或風(fēng)機(jī)在此區(qū)間的運(yùn)行工況是穩(wěn)定的；而在壓頭峰值點(diǎn)的左側(cè)區(qū)間那么是非穩(wěn)定

工作區(qū)，泵或風(fēng)機(jī)在此區(qū)間設(shè)備的工作狀態(tài)不穩(wěn)定。泵或風(fēng)機(jī)具有駝峰形性能曲線是其產(chǎn)

生不穩(wěn)定運(yùn)行的原因，對(duì)于這一類泵或風(fēng)機(jī)應(yīng)使其工況點(diǎn)保持在Q—H(P)曲線的下降段,

以保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。

9為什么要考慮水泵的安裝高度？

答：假設(shè)水泵內(nèi)部壓力最低值低于被輸送液體工作溫度下的氣化壓力，那么會(huì)發(fā)生氣蝕現(xiàn)

象，使水泵損壞。水泵的安裝位置距吸水面的高度對(duì)水泵內(nèi)部的壓力有直接影響，為防止

發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，需要考慮水泵的安裝高度，保證水泵內(nèi)壓力最低點(diǎn)的壓力高于工作溫度對(duì)

應(yīng)的飽和蒸汽壓力，且應(yīng)保證一定的富裕值。

10.如下圖，泵的性能曲線L管網(wǎng)特性曲線為S,判斷泵的工作點(diǎn)A、B哪一個(gè)為穩(wěn)定

工作點(diǎn)或不穩(wěn)定工作點(diǎn)，并加以分析？（提示：考慮流量變化干擾）

答：B點(diǎn)是穩(wěn)定的工況點(diǎn)。A點(diǎn)是不穩(wěn)定工況點(diǎn)。

對(duì)A點(diǎn)來(lái)說(shuō)，當(dāng)設(shè)備受干擾時(shí)，流量向增大方向偏離時(shí)，設(shè)備的壓頭大于管路所需要的壓

頭，管路中流速加大，流量增加，工況點(diǎn)繼續(xù)向流量增大的方向移動(dòng)到達(dá)B點(diǎn)，當(dāng)從A點(diǎn)

向流量減小方向偏離時(shí)，工況點(diǎn)就繼續(xù)向流量減小的方向移動(dòng)，直至流量等于零為止。因

比A點(diǎn)稱為不穩(wěn)定工況點(diǎn)。B點(diǎn)與此相反，為穩(wěn)定工況點(diǎn)。

三、計(jì)算題（每道題12分）

1、如下圖的空調(diào)送風(fēng)管網(wǎng)，A、B、C三個(gè)風(fēng)口完全相同。A風(fēng)口處管內(nèi)的靜壓為l（）（）Pa,

假設(shè)要保證3個(gè)送風(fēng)口的送風(fēng)量相同，B、C風(fēng)口處的管內(nèi)靜壓應(yīng)為多少？如何才能使B、

C風(fēng)口處的管內(nèi)靜壓到達(dá)要求值？

答：要使R個(gè)送風(fēng)口的送風(fēng)量相同，R、C風(fēng)口處的管內(nèi)靜壓近似等于100Pa.

2、有一轉(zhuǎn)速為n=1480r/min的水泵，理論流量Q=O.O833m3/s,葉輪外徑D2=360mm,葉輪

出口有效面積A=0.023m2,葉片出口安裝角B2=300,試作出口速度三角形。假定流體進(jìn)入

葉片前沒有預(yù)旋運(yùn)動(dòng)，即外=0。試計(jì)算此泵的理論揚(yáng)程HTO（提示：先求出口絕對(duì)速度

的徑向分速度做出速度三角形后再求解。）

處Q0.08332。/

答：=—=-----=3.62〃?/s

A0.023

而30

所以：HT=-U,U.=—X27.9X39.98=85.37/H

g-9.8

3、某段圓形通風(fēng)除塵系統(tǒng)風(fēng)管的設(shè)計(jì)流量Q=6300m3/h,風(fēng)管最小風(fēng)速u=15m/s,可選的

管徑為340mm、380mm、420mm,試選擇適宜的管徑D,并利用線算圖確定單位長(zhǎng)度摩擦

阻力Rm。

解：Q=6300/3600=1.75m'/So

AQ1.75o

A=—=-----=0n.11667m-。

u15

選擇管徑為380mme

根據(jù)選擇管徑和實(shí)際流速，查線圖得：Rm=7.0Pa/m

解:Q=6300/3600=1.75m3/So

,Q1.75八一/-r2

A=—=----=0.11667m-。

u15

選擇管徑為380mm0

根據(jù)選擇管徑和實(shí)際流速，查線圖得：Rm=7.0Pa/m

4一臺(tái)普通風(fēng)機(jī)n=1000r/min時(shí)，性能如下表，應(yīng)配備多少功率電機(jī)？

全壓〔Pa.2610255024702360221020301830

流量

47710534925927665058708417662482407

(m3/h)

全效率(%)82.687.588.289.088.085.780.4

解：由式

求出該風(fēng)機(jī)在各工況點(diǎn)下的功率如表所示。

全壓(Pa)2610255024702360221020301830

流量(m3/h)47710534925927665058708417662482407

流量(m3/s)13.2514.8616.4718.0719.6821.2822.89

全效率82.687.588.289.088.085.780.4

功率(kw)41.8843.3146.1247.9249.4250.452.10

以各工況下最大的為選擇電機(jī)的依據(jù)；確定電機(jī)容量?jī)?chǔ)藏系數(shù)K,取K=L15,

5上題那臺(tái)風(fēng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速提至Un=1500「/min和降至i]n=700r/min時(shí)，性能如何變化？

列出性能表。分別應(yīng)配備多大功率的電機(jī)？

由兩式分別計(jì)算改變轉(zhuǎn)速后風(fēng)機(jī)的性能

5、圖中閥A、B、C分別關(guān)小后，流量Q、Q-Q4怎樣變化，說(shuō)明理由。

答：閥門A關(guān)小后，管網(wǎng)總阻抗增大，水泵揚(yáng)程不變時(shí)，系統(tǒng)總流量Q減少，并聯(lián)支路

Q1?Q4各段用壓力減小，Q1?Q4均減少；

閥門B關(guān)小后，管網(wǎng)總阻抗增大，因此總流量Q減?。还芫W(wǎng)壓降遞度減小，QI、Q3、

Q4上的資用IE力均增大，因此流量QI、Q3、Q4均增大；而Q2由于閥門B的節(jié)流而減

少，其減少量大于QI、Q3、Q4的總增加量，才能使Q減少；

閥門C關(guān)小后，同理Q