流体输配官网课后题及答案Word文档下载推荐.docx

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枝状管网：

管网内任意管段内流体介质的流向都是唯一确定的；

管网结构比较简单，初投资比较节省；

但管网某处发生故障而停运检修时，该点以后所有用户都将停运而受影响。

环状管网：

管网某管段内流体介质的流向不确定，可能根据实际工况发生改变；

管网结构比较复杂，初投资较节枝状管网大；

但当管网某处发生故障停运检修时，该点以后用户可通过令一方向供应流体，因而事故影响范围小，管网可靠性比枝状管网高。

1-6 

按以下方面对建筑环境与设备工程领域的流体输配管网进行分类。

对每种类型的管网，给出一个在工程中应用的实例。

问题编号

类型及工程应用例子

（1）按流体介质

气体输配管网：

如燃气输配管网

液体输配管网：

如空调冷热水输配管网

汽-液两相流管网：

如蒸汽采暖管网

液-气两相流管网：

如建筑排水管网

气-固两相流管网：

如气力输送管网

（2）按动力性质

重力循环管网：

自然通风系统

机械循环管网：

机械通风系统

（3）按管内流体与管外环境的关系

建筑排水管网

热水采暖管网

（4）按管内流体流向的确定性

空调送风管网

城市中压燃气环状管网

（5）按上下级管网的水力相关性

直接连接管网：

直接采用城市区域锅炉房的热水采暖管网，如图1-3-4，a,b,d,e,f

间接连接管网：

采用换热器加热热水的采暖管网，如图1-3-4，c,g,h.

2-3 

如图2-2，图中居室内为什么冬季白天感觉较舒适而夜间感觉不舒适？

白天太阳辐射使阳台区空气温度上升，致使阳台区空气密度比居室内空气密度小，因此空气从上通风口流入居室内，从下通风口流出居室，形成循环。

提高了居室内温度，床处于回风区附近，风速不明显，感觉舒适；

夜晚阳台区温度低于居室内温度，空气流动方向反向，冷空气从下通风口流入，床位于送风区，床上的人有比较明显的吹冷风感，因此感觉不舒适。

2-4 

如图2-3是某高层建筑卫生间通风示意图。

试分析冬夏季机械动力和热压之间的作用关系。

冬季室外空气温度低于通风井内空气温度，热压使通风井内空气向上运动，有利于气体的排除，此时热压增加了机械动力的通风能力；

夏季室外空气温度比通风竖井内空气温度高，热压使用通风井内空气向下流动，削弱了机械动力的通风能力，不利于卫生间排气。

2-5简述实现均匀送风的条件。

怎样实现这些条件？

（1保持送风管断面积F和各送风口面积不变，调整各送风口流量系数使之适应的变化，维持不变；

（2）保持送风各送风口面积和各送风口流量系数不变，调整送风管的面积F，使管内静压基本不变，维持不变；

（3）保持送风管的面积F和各送风口流量系数不变，根据管内静压的变化，调整各送风口孔口面积，维持不变；

（4）增大送风管面积F，使管内静压增大，同时减小送风口孔口面积，二者的综合效果是维持不变。

实际应用中，要实现均匀送风，通常采用以上第

（2）中种方式，即保持了各送风口的同一规格和形式（有利于美观和调节），又可以节省送风管的耗材。

此时实现均匀送风的条件就是保证各送风口面积、送风口流量系数、送风口处管内静压均相等。

要实现这些条件，除了满足采用同种规格的送风口以外，在送风管的设计上还需要满足一定的数量关系，即任意两送风口之间动压的减少等于该两送风口之间的流动阻力，此时两送风口出管内静压相等。

2-6流体输配管网水力计算的目的是什么？

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）。

2-7水力计算过程中，为什么要对并联管路进行阻力平衡？

怎样进行？

“所有管网的并联管路阻力都应相等”这种说法对吗？

流体输配管网对所输送的流体在数量上要满足一定的流量分配要求。

管网中并联管段在资用动力相等时，流动阻力也必然相等。

为了保证各管段达到设计预期要求的流量，水力计算中应使并联管段的计算阻力尽量相等，不能超过一定的偏差范围。

如果并联管段计算阻力相差太大，管网实际运行时并联管段会自动平衡阻力，此时并联管段的实际流量偏离设计流量也很大，管网达不到设计要求。

因此，要对并联管路进行阻力平衡。

对并联管路进行阻力平衡，当采用假定流速法进行水力计算时，在完成最不利环路的水力计算后，再对各并联支路进行水力计算，其计算阻力和最不利环路上的资用压力进行比较。

当计算阻力差超过要求值时，通常采用调整并联支路管径或在并联支路上增设调节阀的办法调整支路阻力，很少采用调整主干路（最不利环路）阻力的方法，因为主干路影响管段比支路要多。

并联管路的阻力平衡也可以采用压损平均法进行：

根据最不利环路上的资用压力，确定各并联支路的比摩阻，再根据该比摩阻和要求的流量，确定各并联支路的管段尺寸，这样计算出的各并联支路的阻力和各自的资用压力基本相等，达到并联管路的阻力平衡要求。

“所有管网的并联管路阻力都应相等”这种说法不对。

在考虑重力作用和机械动力同时作用的管网中，两并联管路的流动资用压力可能由于重力重用而不等，而并联管段各自流动阻力等于其资用压力，这种情况下并联管路阻力不相等，其差值为重力作用在该并联管路上的作用差。

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。

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。

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。

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。

2-10为何天然气管网水力计算不强调并联支路阻力平衡？

天然气管网水力计算不强调并联支路阻力平衡，可以从以下方面加以说明：

（1）天然气末端用气设备如燃气灶、热水器等阻力较大，而燃气输配管道阻力相对较小，因此各并联支路阻力相差不大，平衡性较好；

（2）天然气管网一般采用下供式，最不利环路是经过最底层的环路。

由于附加压头的存在，只要保证最不利环路的供气，则上层并联支路也一定有气；

（3）各并联支路在燃气的使用时间上并非同时使用，并且使用时也并非都在额定流量工况下使用，其流量可以通过用户末端的旋塞，阀门等调节装置根据需要调节。

签于以上原因，天然气管网无需强调并联支路的阻力平衡。

3-3 

机械循环室内采暖系统的水力特征和水力计算方法与重力循环系统有哪些一致的地方和哪些不同之处？

①作用压力不同：

重力循环系统的作用压力：

双管系统ΔP=gH（ρH-ρg），单管系统：

，总的作用压力：

ΔPzh=ΔPh+ΔPf；

机械循环系统的作用压力：

P+ΔPh+ΔPf=ΔPl，ΔPh、ΔPf与P相比可忽略不计。

∴P=ΔPl，但在局部并联管路中进行阻力手段时需考虑重力作用。

②计算方法基本相同：

首先确定最不利环路，确定管径，然后根据阻力平衡，确定并联支路的管径，最后作阻力平衡校核。

3-4 

室外热水供热管的水力计算与室内相比有哪些相同之处和不同之处？

相同之处：

（1）计算的主要任务相同：

按已知的热煤流量，确定管道的直径，计算压力损失；

按已知热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失；

按已知管道直径和允许压力损失，计算或校核管道中流量。

（2）计算方法和原理相同：

室内热水管网水力计算的基本原理，对室外热水管网是完全适用的。

在水力计算程序上，确定最不利环路，计算最不利环路的压力损失，对并联支路进行阻力平行。

不同之处：

（1）最不利环路平均比摩阻范围不同，室内Rpj=60~120Pa/m，室外Rpj=40-80Pa/m。

（2）水力计算图表不同，因为室内管网流动大多于紊流过渡区，而室外管网流动状况大多处于阻力平方区。

（3）在局部阻力的处理上不同，室内管网局部阻力和沿程阻力分开计算，而室外管网将局部阻力折算成沿程阻力的当量长度计算。

（4）沿程阻力在总阻力中所占比例不同，室内可取50%，室外可取60~80%。

3-5 

开式液体管网水力特征与水力计算与闭式液体管网相比，有哪些相同之处和不同之处？

从水力特征上看，开式液体管网有进出口与大气相通，而闭式液体管网（除膨胀水箱外）与大气隔离。

因此，开式液体管网的动力设备除了克服管网流动阻力外，还要克服进出口高差形成的静水压力。

此外，开式液体管网（如排水管网）中流体可能为多相流，其流态比闭式管网复杂；

由于使用时间的不确定性，开式液体管网中流量随时间变化较大，而闭式液体管风中流量一般比较稳定。

在水力计算方法上，开式液体管网的基本原理和方法与闭式管网没有本质区别。

但具体步骤中也有一些差别：

（1）动力设备所需克服的阻力项不完全相同，开式管网需考虑高差；

（2）管网流量计算方法不同，闭式管网同时使用系数一般取1，而开式管网同时使用系数小于1；

（3）水力计算图表不同；

（4）对局部阻力的处理方式不同，闭式管网通过局部的阻力系数和动压求局部损失，而开式管网对局部阻力一般不作详细计算，仅根据管网类型采用经验的估计值，局部损失所占比例也小于闭式管网中局部损失所占比例。

（5）在并联支路阻力平衡处理上，闭式管网强调阻力平衡校核，而开式管网则对此要求不严，这是开、闭式管网具体型式的不同造成的，开式管网对较大的并联支路也应考虑阻力平衡。

3-6分析管内流速取值对管网设计的影响。

管内流速取值对管网运行的经济性和可靠性都有很重要的影响。

管内流速取值大，则平均比摩阻较大，管径可减小，可适当降低管网系统初投资，减少管网安装所占空间；

但同时管道内的流速较大，系统的压力损失增加，水泵的动力消耗增加，运行费增加。

并且也可能带来运行噪声和调节困难等问题。

反之，选用较小的比摩阻值，则管径增大，管网系统初投资较大；

但同时管道内的流速较小，系统的压力损失减小，水泵的动力消耗小，运行费低，相应运行噪声和调节问题也容易得到解决。

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。

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、大/小便器等各类卫生器具排水接管上安装的存水弯（水封）。

此外，空调末端设备（风机盘管、吊顶或组合式空调器等）凝结水排水管处于空气负压侧时，安装的存水弯可防止送风吸入排水管网内的空气。

4-2 

讲述建筑排水管网中液气两相流的水力特征？

（1）可简化为水气两相流动，属非满管流；

（2）系统内水流具有断续非均匀的特点，水量变化大，排水历时短，高峰流量时水量可能充满水管断面，有的时间管内又可能全是空气，此外流速变化也较剧烈，立管和横管水流速相差较大。

（3）水流运动时夹带空气一起运动，管内气压波动大；

（4）立管和横支管相互影响，立管内水流的运动可能引起横支管内压力波动，反之亦然；

（5）水流流态与排水量、管径、管材等因素有关；

（6）通水能力与管径、过不断面与管道断面之比、粗糙度等因素相关。

4-3 

提高排水管排水能力的关键在哪里？

有哪些技术措施？

提高排水管排水能力的关键是分析立管内压力变化规律，找出影响立管压力变化的因素。

进而想办法稳定管内压力，保证排水畅通。

技术措施可以①调整管径；

②在管径一定时，调整、改变终限流速和水舌阻力系数。

减小终限流速可以通过

（1）增加管内壁粗糙度；

（2）立管上隔一定距离设乙字弯；

（3）利用横支管与立管连接的特殊构造，发生溅水现象；

（4）由横支管排出的水流沿切线方向进入立管；

（5）对立管内壁作特殊处理，增加水与管内壁的附着力。

减小水舌阻力系数，可以通过改变水舌形状，或向负压区补充的空气不经水舌两种途径，措施

（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通。

4-4 

解释“终限流速”和“终限长度”的含义，这二概念与排水管通水能力之间有何关系？

终限流速Vt，排水管网中当水膜所受向上的管壁摩擦力与重力达到平衡时，水膜的下降速度和水膜厚度不再发生变化，这时的流速叫终限流速。

终限长度Lt：

从排水横支管水流入口至终限流速形成处的高度叫终限长度。

这两个概念确定了水膜流阶段排水立管在（允许的压力波动范围）内最大允许排水能力。

超过终限流速的水流速度将使排水量继续增加，水膜加厚，最终形成水塞流，使排水系统不能正常使用。

水膜流状态下，可有Q=，Lt=0.144Vt2，其中Q——通水能力L/S；

Wt——终限流速时过水断面积，cm2，Vt——终限流速，m/s，Lt——终限长度，m。

4-5 

空调凝结水管内流动与建筑排水管内流动的共性和差别是什么？

共性：

均属于液气两相流。

区别：

①空调凝结水管在运动时管内水流量变化不大，气压变化也不大，而建筑排水管风水量及气压随时间变化都较大；

②空调凝结水管内流速较小，排水管网内流速较大；

③空调凝水管内流动可当成凝结水和空气的流动，排水管内的流动除水和气体外，还有固体。

4-6 

汽液两相流管网的基本水力特征是什么？

①属蒸汽、凝结水的两相流动；

②流动过程中，由于压力、温度的变化，工质状态参数变化较大，会伴随着相态变化；

③由于流速较高，可能形成“水击”、“水塞”等不利现象，因此应控制流速并及时排除凝结水；

④系统运动时排气，系统停止运行时补气，以保证系统长期、可靠运行。

⑤回水方式有重力回水、余压回水、机械回水等多种方式。

4-7 

简述保证蒸汽管网正常运行的基本技术思路和技术措施？

保证蒸汽管网正常运行的基本思路是减少凝结水被高速蒸汽流裹带，形成“水塞”和“水击”。

主要预防思想包括：

①减少凝结；

②分离水滴；

③汽液两相同向流动；

④若两相逆向流动减少，则尽量相互作用。

可采取的技术措施是：

①通过保温减少凝结；

②在供汽干管向上拐弯处装耐水击的疏水器分离水滴；

③设置足够坡度使水汽同向；

④在两相逆向的情况下，降低蒸汽的速度；

⑤在散热器上装自动排气阀，以利于凝水排净，下次启动时不产生水击；

⑥汽、水逆向时，适当放粗管径；

⑦供汽立管从干管上方或下方侧接出，避免凝水流入立管；

⑧为保证管正常运行，还需适当考虑管网变形的破坏作用，设置补偿器。

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

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。

4-10 

简述凝结水管网水力计算的基本特点

凝结水管网水力计算的基本特征是管网内流体相态不确定，必须分清管道内是何种相态的流体。

例如从热设备出口至疏水器入口的管段，凝水流动状态属非满管流。

从疏水器出口到二次蒸发箱（或高位水箱）或凝水箱入口的管段，有二次蒸汽是液汽两相流，从二次蒸发箱出口到凝水箱为饱和凝结水，是满管流，可按热水管网计算。

4-11 

物料的“沉降速度”、“悬浮速度”、“输送风速”这三个概念有何区别与联系？

物料颗粒在重力作用下，竖直向下加速运动。

同时受到气体竖直向上的阻力，随着预粒与气体相对速度增加竖直向上的阻力增加，最终阻力与重力平衡，这对物料与气体的相对运动速度Vt，若气体处于静止状态，则Vt是颗粒的沉降速度，若颗粒处于悬浮状态，Vt是使颗粒处于悬浮状态的竖直向上的气流速度，称悬浮速度。

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。

4-12 

简述气固两相流的阻力特征和阻力计算的基本方法。

气固两相流中，既有物料颗粒的运动，又存在颗粒与气体间的速度差，阻力要比单相气流的阻力大，对于两相流在流速较小时阻力随流速增大而增大，随着流速增大，颗粒过渡到悬浮运动，总阻力随流速增大而减小，流速再增大，颗粒完全悬浮，均匀分布于某个风管，阻力与单排气流相似，随流速增大而增大。

气固两相流的阻力还受物料特性的影响，物料密度大。

粘性大时，摩擦作用和悬浮速度大，阻力也大，颗粒分布不均匀时颗粒间速度差异大，互相碰撞机会多，因而阻力也大。

阻力计算的基本方法把两相流和单相流的运动形成看作相同，物料流看作特殊的流体，利用单相流体的阻力公式计算，因此两相流的阻力可以看作单相流体阻力与物料颗粒引起的附加阻力之和。

在阻力构成上，气固两相流须考虑喉管或吸嘴的阻力、加速阻力、物料的悬浮阻力、物料的提升阻力、管道的摩擦阻力、弯管阻力、设备局部阻力等多项因素，各项阻力都有相应的计算参数和公式。

气固两相流阻力计算一般可确定输送风速、料气比、输送管径及动力设备。

4-13 

气固两相流水平管道内，物料依靠什么力悬浮？

竖直管道呢？

气固两相水平管道内，物料依靠以下几个作用力悬浮：

（1）紊流气流垂直方向分速度产生的力；

（2）管底颗粒上下的气流速不同产生静压差而形成的力；

（3）颗粒转运动时与周围的环流速度迭加形成速度差在颗粒上下引起静压差产生的引力；

（4）因颗粒形状不规则引起空气作用力垂直分力；

（5）颗粒之间或颗粒与管壁之间碰撞时受到的垂直分力。

竖直管道内，物料依靠与气流存在相对速度而产生的向上的阻力悬浮。

4-14气力输送管道中，水平管道与竖直管道哪个需要的输送风速大？

为什么？

输送风速指气固两相流管中的气流速度，气力输送管道中，水平管道比竖直管道需要的送风速大，因为在垂直管道中，气流速度与物料速度方向一致，只要气流速度稍大于悬浮速度，就可输送，而在水平管道中，物料悬浮来自紊流分速度，静压差等多种因素，悬浮速度与输送风速垂直，为保证物料处于悬浮流而正常输送，要有比悬浮速度大得多的输送风速，才能使物料颗料完全悬浮，因此水平管输送风速大。

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？

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。

4-16 

分析式（2-2-1）和式（4-3-11）这两个管道摩阻计算公式的区别和联系，它们各用于计算什么样的管网？

公式（2-2-1）ΔP=Rml用于单相流体的沿程摩擦阻力，计算公式（4-3-11）ΔP=（1+k1μ1）Rml用于气固两相流管道的摩擦阻力计算。

因为公式（4-3-11）包括了气流阻力和物料预料引起的附加阻力两部分，其中k1是与物料有关的系数，μ1为料气比。

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？

（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：

：

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