1、1一、简要回答以下各题。 （40 分）1 膨胀水箱有什么作用？膨胀水箱在管网中常设置在什么位置？（6 分）（1）膨胀水箱的作用是用来贮存液体输配管网中冷热水由于水温上升引起的膨胀水量。（2 分）此外，它还兼有从管网排气、向管网补水、恒定管网定压点压力等作用。 （2 分）（2）膨胀水箱的膨胀水管与水系统管路连接，在重力循环系统中，常接在供水立管的顶端；在机械循环系统中，一般接在水泵入口管上。 （2 分）2 室内燃气输配管网水力计算与通风空调管网水力计算相比，有哪些重要特点？（6 分）（1） 计算管段的流量需要考虑同时使用系数；（2 分）（2） 管段阻力构成除局部阻力、沿程阻力外，还包括由燃气密度
2、和空气密度差引起的附加压头；（2 分）（3） 不强调并联支路的阻力平衡，但需要检查管网最大压降是否超过允许阻力；（2 分）（4） 最不利环路通常是包括燃气向下流动的环路；（1.5 分）（5） 局部阻力的计算按当量长度处理计入总阻力；（1.5 分）（6） 管网介质的流速不同于通风空调管网。 （1.5 分）注：（1）（3）每点 2 分， （4）（6）每点 1.5 分，此外的答案灵活处理给分。3、试分析管网水力计算时平均比摩阻的取值对管网设计及运行的影响。 （5 分）答：平均比摩阻的取值对管径的选取具有很大的影响，是一个技术经济问题。如选用较大的比摩阻值，则管径可减小，管网系统初投资降低；但同时管道
3、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。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。4、 实际风机运行全压和风量低于欧拉方程推导的 HT 和 Q T ,简述造成这种差异的主要原因（写出 3 种原因即可） 。 （6 分）（1） 欧拉方程假定叶片数量无限多，叶片厚度无限薄，而实际风机叶片数量有限并且具有厚度，造成流体在叶轮内的轴向涡流且减少了流体过流面积，使得风机的全压和流量均有所降低；（2 分）（2） 欧拉方程假定流体流动为理想的无能量损失的过程，而实际风机运行存在流动损失、泄露损失、
4、轮阻损失、机械传动损失等多种损失，使实际效率比理想效率低，全压和风量也有所降低；（2 分）（3） 风机的实际运行过程中存在“系统效应”的影响，即风机的实际安装条件不利于风机进出口的流动而造成明显的性能下降，使得风机全压和风量降低。 （2 分）注：只答各种能量损失每点 1 分，此外的答案灵活处理给分。5、什么是水力失调？产生水力失调的原因有哪些？水力失调的不利影响有哪些？（6 分）（1） 流体输配管网中管段的实际运行流量与对应的设计流量不一致的现象称为水力失调。 （2 分）（2） 产生水力失调的原因包括：管网设计过程中未平衡各分支的阻力，不平衡率超过规定值；管网的动力设备实际运行参数远离设计选定
5、的工作参数；管网实际流动阻力与设计计算的阻力相差较大；人为地对管网阀门进行误调节造成流量分配偏离设计值等。 （答任意两点得 2 分，此外的答案灵活处理给分）2（3） 水力失调造成各管段实际运行能量偏离设计流量，达不到设计的各管段流量分配的目的，影响管网运行的可靠性；水力失调还可能造成管网和设备的损坏。（2 分）6、什么是调节阀的理想流量特性？什么是阀权度 SV？实际应用中 SV 常控制在什么范围内？SV 取得过高有什么影响？（7 分）（1） 调节阀的理想流量特性就是指阀门前后压差在阀门调节过程中保持固定不变，此时流经调节阀的介质相对流量与调节阀相对开度之间的特定关系；（2 分）（2） 阀权度
6、SV 指调节阀全开时调节阀前后压差（ ）与调节阀及管道串联构成的总mp1压差（ + ）的比值。即：S V=mp12 21（3） 实际应用中 SV 常控制在 0.30.5 范围内。 （1 分）（4） SV 取得过高，说明阀门上的压力损失（ ）较大，阀门能量损失多，不利于节能；p且阀门调节能力过强，调节阀的开度改变易引起管网流量及压力波动。 （2 分）7、有 A、B 两台离心式水泵，其中 A 水泵的比转数为 150，B 水泵的比转数为 50。说明这两台水泵在几何形状和性能特点上的差别。答：（1）A 水泵的相对宽度 大，外形比较“宽胖” ，而 B 水泵则相反；（2）A 水2/Db泵的流量大，压力低；
7、B 水泵则相反。二、 （8 分）有一台单级水泵，其进口直径 D1=600 mm，工作地点的大气压力为标准大气压力，输送常温清水，其工作流量 Q=0.8m3 / s，允许真空高度 Hs=3.5 m，吸水管水头损失 m，试问：如果水泵的轴线标高比吸水面4.0sh（自有液面）高出 3 m，该水泵能否正常工作？为什么？ 解： m / s，最大允许安装高度为：8.26.0421DQv 69.24083.25 21ghvHsss如果水泵的安装高度为 3 m，则超过了上述允许安装高度，会使水泵产生气蚀，水泵不能正常工作。三. （10 分）某具有狭义管网特性曲线的液体管网并联有两台相同的循环水泵，单台水泵在额
8、定转速 2900r/min 时的 QH 性能曲线为图中曲线 I。开启其中一3台水泵以额定转速运行，流量为 130 m3/h，扬程为 26mH2O。不改变管网，让两台水泵以相同的转速共同工作。利用图解法求解：（1）两台水泵联合运行的性能曲线；（4 分）（2）管网的总流量；（3 分）（3）每台水泵的工况点。 （3 分）H(m O)Q(m /h)3012020I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，并光滑连接） ；（2）管网的总阻抗是 ，作管网特性2322 /h)O(H0158.36S曲线，与
9、曲线 II 的交点 b 为工况点两台水泵并联运行的工况点，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，流量 76 m3/h。4cbaH(m O)2Q(m /h)3五、 （19 分）某室外热水供热管网的供水干管布置如图所示。D、E、F 为采暖热用户，其内部压力损失均为 50000Pa，设计流量分别为 20 t/h、14 t/h 、10 t/h，A 为热源，其内部压力损失为 100000Pa。（1）简述进行该管网水力计算的步骤。答：1）选最不利环路 A-B-C-D，选定平均比摩阻，计算管径并选择与之相近的标准管径；计算各管段的实际比摩阻和压力损失；2
10、）进行支线 BE 和 CF 的水力计算。首先确定其资用动力；按照资用动力确定平均比摩阻，计算管径并选择与之相近的标准管径；计算各管段的实际比摩阻和压力损失。3）计算管路的总压力损失，确定循环水泵所需的扬程。（2）管段 AB、BC、CD、BE 的计算阻力分别为 11130 Pa、12140 Pa、14627 Pa、24675 Pa，请完成管段 CF 的水力计算。CF 管段的设计流量为 10 t/h，长度为 80m，局部阻力当量长度为 18.6m。管径和比摩阻的计算公式如下：（1）19.038476.)(3.0mtRGKd式中， 为管径，m； 为管壁的当量绝对粗糙度， m； kg/m3；3105.
11、K950为流量，t/h； 为比摩阻，Pa/m。t（2）5.2.0318.6dGKRtm5解：CF 管段的资用动力应为 14627 Pa，管段的折算长度 =80+18.6=98.6m，则其比摩阻可控制在 Pa/m。按公式（1） ，计算管径3.486.9/1427，取 ，则mRGKdmt 068.)3.48950(1.7.0)(38.0 908.76.19.0. d7.0实际比摩阻：Pa/m27.150.95)1.(.6108.6 2.52.033253 dtmPa17.*).(CFP（3）该管网的回水管路布置与供水管路完全相同，请确定该供热管网循环水泵所需的扬程。ABCDFE解：循环水泵所需的扬
12、程为热源内部的压力损失+管网供回水干管的压力损失+最不利热用户的内部压力损失=100000+（11130+12140+14627）2+50000=225794Pa，考虑 15%的富裕系数，实际可按 259663 Pa 选择水泵。六、 （8 分）如下图所示的流体输配管网图，各管段的阻抗（单位：kg/m 7）为：S（1）=5.2，S（2）=5.3 ，S（3）=1.2，S（4）=1.3，S （5）=1.4。该管网图的 1、4 节点分别有节点流量，其大小方向如图示。试建立求解管段流量 Q（Q 1,Q2,Q5）的方程组。（1）建立矩阵形式表示的节点流量平衡方程组。（2）选出管网图的最小阻抗生成树，写出独立回路矩阵 Cf，建立矩阵形式的独立回路压力平衡方程组。（3）将独立回路压力平衡方程组简化为只有余枝流量未知数的方程组。6312450kg/s0kg/s答：（1）以节点 4 为参考节点，节点流量平衡方程组如下： 01105432Q（2）最小阻抗树由分支 3、4、5 组成。独立回路矩阵：；独立回路压力平衡方程组：101fC014.32.5102543241Q(3) 0)10(4.32.102241Q
