流体输配管网计算题

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1、1、如图所示 hi=3.2m, h2=h3=3.0m,散热器：Qi=700w, Q2=600w, Q3=800w。供 水温度tg=95C，回水温度th=70C .求：1）双管系统的重力循环作用压力。2）单管系统各层之间立管的水温。3）单管系统的重力循环作用压力。（1）供水温度tg=95 C, =961.85kg/m3 ;回水温度 th=70 C,厂=977.8 kg/m3。第一层：迅 二妙认几-= 9.81 x 3.2 x (977.8 -961.85) = 500.7第二层 :隔二+ 毎畑一卩胃）=9.8lx（3.2+ 3.0）x（977誥一961.貼）= 970.1 呛第三层：A片=g(h

2、 + h2 + )(ph -) = 9.81 x (3.2 + 3 + 3)x (977.8 -961.85) = 439SPah f - 壽厲-=91 黑皿 - 70二 85.52)第三层散热器出水温度：C968.2 kg/m3山f -筈肌 f* 般站-70）二783第二层散热器出水温度：CI i5 = 972.8 kg/m3N迅二无欢S -&）二gWl（R -几）十禺（口2 -0：）+虽4 -Ps）3）二 9$ 1 x工2x(977.8-961.85) + 3.0x(972.8-96.85) + 3x(9682 96L85)二009.8%2、一台普通风机n=1000r/min时，性能如下表

3、，应配备多少功率电机？当转速提 到n=1500r/min，性能如何变化？列出性能表。分别应配备多大功率的电机？电机 容量储备系数K取1.15。以各工况下最大的N选择电机的依据，K=1.15，所配电机Nm=1.15 52.10=60kW 即取定60kW由题意，叶轮直径和密度不变，各相似工况点满足0心S丿由两式分别计算改变转速n=1500r/min时的性能参数，列于表中：全压(Pa)48605737.55557.553104972.54567.54117.5流量(m3/h)71565802388891497587106261.5114936123610.5全效率(%)82.687.588.289.

4、088.085.780.4功率(kV)117.0146.1155.6161.7166.8170.2175.8以各工况下最大的N选择电机的依据， K=1.15 ,所配电机Nm=1.15 175.8=202.2kW按电机系列可配 200kW电机3、已知4-72-11NO.6C型风机在转速为1250rpm时的实测参数如下表所列，试求4-72-11系列风机的无因次性能参数，从而绘制该系列风机的无因次性能曲线。计_ PCT =衽 算中叶轮直径 D2= 0.6m。解：全压系数:：;流量系数 :;功率系数丨 二 m/s。列表计算如下:序号12345678p (N/m2)843.4823.8814.0794.

5、3:755.1696.3637.4578.6:Q (m3/s)1.6441.8442.0442.250 :2.4442.6392.8473.056N (kW)1.691.771.861.962.032.082.122.15n (%)82.0785.8489.4791.1890.9388.3485.6082.23流量系数0.1480.1660.1840.203 :0.2200.2380.2560.275全压系数0.4540.4540.4540.4540.4540.4540.3430.312功率系数0.0820.0880.0930.1010.1100.1220.1030.1044、已知4-72-1

6、1NO.6C型风机在转速为1250rpm时的实测参数如下表所列, 求：(1)各测点的全效率；(2)绘制性能曲线图；(3)写出该风机最高效率点 的性能参数。计算及图表均要求采用国际单位制。(1)全效率计算公式为n=PQ/N各测点全效率计算结果见下表:序号12345678P (N/帘)843.4823.8814.0794.3755.1696.3637.4578.6 (m/s)1.6441.8442.0442.2502.4442.6392.8473.056押(kW1.691.771.861.962.032.082.122.15L (%82.0785.8489.4791.1890.9388.3485.

7、6082.23(3)该风机最高效率点性能参数：流量 Q=2.250m3/s；全压P=794.3Pa功率 N=1.96kW ;全效率为 n =91.83%5、如图所示的泵装置从低水箱抽送容重 =980kgf/m3的液体，已知条件如下：x=0.1m, y=0.35m, z=0.1m，M1 读数为 1.24kgf/cm2, M2 读数为 10.24kgf/cm2, Q =0.025m3/s n =0.80试求此泵所需的轴功率为多少？解：水泵的扬程应为其出口和进口之间的测压管水头之差。压力表的读数反映了压力表位置静压，压力表与 管道连接处测压管水头应为压力表读数与位置水头之和（1分）。则水泵扬程应为：

8、H =（.十 2辭+ mi）式中-分别为压力表读数折合成液柱高度的压力。因刃廂厂巴兰叢皿=10449980m1?4丄= xlO4 =12.65980m 则幷=（H麻2 + Z辺）_ （、丹刑 1 + Zji）=丹垃 _ 月Afl） +（?迈 _=（104.49 -12.65）十（0 35 + 0.1- 0 1）=92 19m水泵轴功率：,r yHQ 980x92 19x0.025* “N -= 27,68.:kw6、某管网中，安装有两台12sh-6B型水泵，单台性能参数如下表所示：（1）不改变管网，两台水泵并联运行，求解此时管网的总工作流量；每台水泵 的工况点（2）不改变管网，两台水泵串联运行

9、，求解此时的水泵联合运行曲线、串联运行的工况点；每台水泵的工作流量、扬程。解：（1）首先求两台水泵并联运行时的性能曲线，对单台性能曲线I上的3个性能参数点（见表），按相同扬程时流量叠加的方法获得，见解答图中曲线II。管网的阻抗：-八=亠mH2O/（m3/h）2。即管网特性曲线方程为，作管网特性曲线，见解答图中曲线III。曲线II与III的交点2为 两台水泵并联运行的工况点。由图可知，管网的总工作流量为756.7m3/h,每台水泵的工作流量为378.4 m3/h,扬程为73.9mH2O。（2）此两台水泵串联时，按照相同流量下扬程叠加的方法获得总的性能曲线，见 图中曲线IV,曲线III和IV的交点

10、3为管网总工作点，由图可知，管网总工作流量889 m3/h,总扬程115.47 mH2O;每台水泵流量 889 m3/h,扬程57.7 mH2O。H = 104m,N= 184kW。如有一与之几何相似的水泵，其叶轮比上述泵的叶轮大一倍，在1500rpm之下运行，试求在效率相同的工况点的流量、扬程及效率各为多少？解:此时泵的工作参数计算如下:e = e流量 = 0.17x23x1 = 1,02e = e流量扬程3 J竺4 ； = 0.17x23x1 = 1,02；2000 m3/s1500k2000104x2ax= 234m= 184x2J x功率ri5Q02000J3= 2484kW184xl

11、O3效率 -一 .一壮2000m3/s11、某闭式空调冷冻水管网并联有两台相同的循环水泵。单台水泵性能参数如下： 转速2900r/min ,所配电机功率2.2kW。流量一一扬程性能如下表。管网中开启一 台水泵时，流量为15nVh，扬程为18.5m。（1）画出单台水泵运行时水泵的性能曲线和管网特性曲线，并标出工况点；（2）若管网只需流量1om/h，,比较采用这两种方法耗用电能的情况；（3）若管网需要增加流量，让这两台水泵并联工作，管网系统流量能否达到 30nn/h ?此时每台水泵的流量和扬程各是多少？解：（1）如解答图，单台水泵的性能曲线为曲线I。管网阻抗S=18.5/152=0.08222mh

12、2O/（m3/h） 2,作管网特性曲线为曲线II，二者的交点1为水泵的工况点，输出流 量为15 m3/h,扬程为18.5m（ 2）关小阀门时，要求的输出流量是 10 m3/h,水 泵的性能曲线不变，仍为曲线I,由横坐标Q=10 m3/h作垂线，与曲线I交点2为 要求的工况点，此时，流量10 m3/h，扬程21.2 m。管网的阻抗S=21.2/1（f=0.212 mHO/（m3/h） 2，增加 阻抗为： 一 JmHO/（m3/h） 2,采用调节转速的方法时，管网特性曲线仍为 II，由横坐标Q=10 m3/h 作垂线，与曲线II交点3为要求的工况点。由于曲线II上的点满足，-:即曲线II是过单台水

13、泵性能曲线I上点1的相似工况曲线，点3与点2900x = 19331是相似工况点，所以转速iLr/min。设水泵效率基本不变，调节阀门的耗功率和调节转速时的耗功率对比情况如下：，即采用调节阀门的方法耗用电能是采用调节转速的2.59倍。（3）按照水泵并联工作的联合运行工作性能曲线的求解方法，作出此2台水泵并联工作的联合运行工作性能曲线，如图中曲线 III，与管网特性曲线II交点4 为联合运行的工作点，此时总流量16.2 m3/h，不能达到 30 m3/h，扬程为22.0mH2O。12、有一泵装置的已知条件如下：Q=0.24m3/s,吸入管径 D= 0.3m,水温为40C（密度992kg/m3饱和

14、蒸汽压力 7.5 k Pa ） ,Hs=5m,吸水面标高100m 水面为1 标准大气压，吸入管段阻力为 0.79m.试求：（1）泵轴的标咼最咼为多少？ （ 2）如此泵装在昆明地区，海拔咼度为 1750m （当 地大气压力为85k Pa）,输送水温为40C （汽化压力0.75m水柱），求泵的最大安 装咼度Hss。（3）设此泵输送水温不变，安装位置有何限制？ 解：（1）先计算修正后的允许吸上真空高度H / s:已知水温为40?C时，水的饱和蒸汽压力为 Pv=7500Pa,则hv=0.75m,安装地点 的大气压力为1标准大气压，大气压力水头ha为10.33 m。根据H7 s = Hs (10.33-

15、ha)+(0.24-hv )求得:H7 s = 5-(10.33-10.33)+(0.24-0.75 )= 4.49 m由Q=VXD2X n4，代入已知数据0.24= V 1X 0.3 2X 3.14/4 ，求得水泵吸入口 处平均流速V =3.4m/s再求泵的最大安装高度Hss:已知Ihs=0.79 m，根据Hss= H s-( V 1/2g+ 2hs)代入数据求得泵的最大安装高度Hss = 4.49- 3.42/2g -0.79 = 3.11 m所以泵轴的标高最高为 3.11+100 = 103.11 m (2)此泵装在昆明地区时，海拔高度为 1750m当 地大气压力为85k Pa，大气压力

16、水头ha为8.5m根据H s = Hs - (10.33- ha)+ (0.24-hv )求得H 7 s = 5-(10.33-8.66)+(0.24-0.77 )= 2.8 m(3)当泵为凝结水泵时冷凝水箱内压强低于大气压，泵必须安装于液面下才 不会发生气蚀(1分)求安装于液面下的高度为Hg； Hg氓Pv-Po)/ Y?h+ 艺 hs=(Pv-Po)/ Y + ( imin +0.3 )+ 艺 hs = (7500-9000)/(992*9.807)+(1.9+0.3 ) +0.79=2.84 m，所以泵轴和水箱液面的高差必须不小于2.84米.13、 有一泵装置的已知条件如下：Q=0.24m

17、3/s,吸入管径D = 0.3m冰温为40C (密度992kg/m3饱和蒸汽压力7.5 k Pa) ,Hs=5m,吸水面标高100m，水面为1标准 大气压，吸入管段阻力为0.79m.试求：(1)泵轴的标高最高为多少？ ( 2)如此 泵装在昆明地区，求泵的最大安装高度Hs$( 3)设此泵输送水温不变，。泵的安装位置有何限制？解：(1)如下图，曲线II为两台水泵并联运行的性能曲线(在曲线I上任取3个以上的参数点，按等扬程、流量加倍的方法可获得对应的一组参数点，并光滑连S 二一亍=0.001538mH.O/(m3/h)2接)；(2)管网的总阻抗是|(2分)，作管网特性曲线，与曲线II的交点b工况点为

18、两台水泵并联运行的工况点(1分)，工况点 管网总流量152m3/h (3)过c作水平线，与曲线I的交点c是每台水泵工作点(1 分)，流量76 m3/h。14、 某通风系统设计风量为750m3/h，系统阻力为675Pa,预选风机的特性曲线如 图所示。试计算(1)风机的实际工作点；(2)该风机是否满足设计要求？如不 满足可采取什么措施？( 3)当系统阻力减少26%时，风机的实际工作点如何变化？解:(1)由 P=SCf 得PS =675,沪亦在图上做出曲线 P=SQ2,和风机的特性曲线交于A实际工作点(2分)，工作点A为QA=675m3/h，PA=550Pa。(2)该风机实际工作流量小于设计要求，不

19、能满足要求，可采用开大阀门、减小管网阻抗的方法来满足要求。(1分)根据该风机的性能曲线，在流量为750m3/h时，能够提供的压头是500Pa,( 1分)因此系统阻抗应减小到：(3)50075O3则通风系统设计风量为750m3/h，系统阻力为500Pa,由 P=SQ2 得=- = -522. = 8.9xO-3Fj 屛/亦 750、（所以在图上做出曲线 P=SQ2，和风机的特性曲线交与实际工作点 B点，工作点B为QB=750m3/h，PB=500Pa。可见此时风机工 作点右移，风量增大，压力减小。15、已知：某水泵的性能曲线用如下多项式表示：其中，A1、A2、A3为已知数值的系数。求这样的两台水

20、泵并联及串联时联合工 作性能曲线的数学表达式、解：（1）两台相同的水泵并联运行时，联合运行的性 能曲线可由相同扬程下流量加倍的方法获得，因此有：H = 4 （203（20） + 4 =+& Q + 4d - i d -血* -A 2 -二处一些可得：因此并联运行的联合运行性能曲线可表示为：42（ 2）两台相同的水泵串联运行时，联合运行的性能曲线可由相同流量下扬程加倍的方法获得，因此有：4 Ga+4 +4 = 2（4+& +地）I _ J *一=因此串联运行的联合运行性能曲线可表示为：4; I316、-16、一台水泵装置的已知条件如下：Q=0.88 m3/s，吸入管径D=0.6米，当地大气压力近

21、似为1个标准大气压力，输送20E清水。泵 的允许吸上真空高度为Hs=3.5m，吸入段的阻力为0.4m。求：该水泵在当地输送 清水时的最大安装高度。若实际安装高度超过此最大安装高度时，该泵能否正常 工作？为什么？m/s。v _ g _0 88解：该水泵吸入管中的平均速度为-该水泵在当地输送清水时的最大安装高度为：挖方三= 3.5 0.4 = 2.61m若实际安装高度超过此最大安装高度时，该泵不能正常，因为此时泵内最低压力点 的压力将可能低于该水温下的气化压力，可能发生气蚀现象。六、分析题1、某热水供暖管网，水泵运行时管网动水压图如图。开大调节阀C,绘制管网调节后动水压图和静水压图，说明用户 A、

22、B、C流量将如何变化？解答：开大调节阀 C后，水压图如下，虚线表示调节后动水压图，静水压图在调 节前后不变，如j j所示。由于调节后管网总阻抗变小，总流量将变大。调节后 供、回干管水压线均比调节前变陡（），A、B用户资用压力减少，流量将变小；又由于总流量增大，故 C用户流量将增大。对于用户 A和B，将是不等比的一致 失调3、下图为一热水网路图和相应的水压图，当只对阀门C关闭时，管网的水压图如何变化（在原图上绘制）？定性说明关闭阀门C时管网的水力工况如何变化？解答：阀门C关闭（热用户3停止工作）时的水力工况：阀门 C关闭后， 网路的总阻抗将增加，总流量 Q将减少。从热源到用户3之间的供水和回水管

23、的水 压线将变得平缓一些，在用户 3处供回水管之间的压差，相当于用户 4和5的总作 用压差增加，因而使用户4和5的流量按相同的比例增加，并使用户 3以后的供水 管和回水管的水压线变得陡峭一些。变化后的水压线将成为下图中虚线所示。在整 个网路中，对于用户4和5,是等比的一致失调。对于用户 1和2,将是不等比的 一致失调。4、 下图为一热水网路图和干管在正常水力工况下的水压曲线，请绘出（1）关小阀 门A（2）关小阀门B两种情况下的水压曲线，并分析各种用户的流量变化。解：（1）关小A: A点突降，水压曲线变平坦。总阻抗增大，总流量减小。1、2、3流量等比例减小。（2）关小B： B点突降，水压曲线变平

24、坦。 总阻抗增大，总流量减小。1流量增大；2、3流量减小。不一致失调。5、试画出两台型号相同的水泵并联运行工况图示，并联后的流量是否为单台泵工 作时流量的2倍？何种类型的水泵和管路性能更适合并联工作？如图所示，管路性能曲线为I,并联后的工作点1,单台泵工作时的工作点 2,可见并联后的总流量小于单台泵工作时流量的2倍。并联的意义就是为了增加流量，因此管路性能曲线越平坦（管路阻抗小）、 泵的性能曲线越平坦（比转数小），并联后增加的流量越大，越适合并联工作。6图中阀A、B C分别关小后，流量 Q Q1Q4怎样变化，说明理由。答：阀门A关小后，管网总阻抗增大（1分），水泵扬程不变时，系统总流量 Q 减少（1分），并联支路Q1Q4各段用压力减小，Q1Q4均减少；（1分）阀门 B关小后，管网总阻抗增大，因此总流量 Q减小（1分）；管网压降递度减小，Q1、 Q3、Q4上的资用压力均增大（1分），因此流量Q1、Q3、Q4均增大（1分）； 而Q2由于阀门B的节流而减少，其减少量大于 Q1、Q3、Q4的总增加量，才能 使Q减少（1分）；阀门C关小后，同理Q减小（1分），因总流量减少后，Q1、 Q2资用压力增大，而 Q3、Q4资用压力降低（1分），故Q1、Q2增大，Q3、Q4 减少，并且Q3、Q4减少量大于Q1、Q2增加量，才能使Q减少（1分）。