流體輸配官網(wǎng)課后題及答案

1、1-3 流體輸配管網(wǎng)有哪些基本組成部分？各有什么作用？答：流體輸配管網(wǎng)的基本組成部分及各自作用如下表：組成管道動(dòng)力裝置調(diào)節(jié)裝置末端裝置附屬設(shè)備作用為流體流動(dòng)提供流動(dòng)空間為流體流動(dòng)提供需要的動(dòng)力調(diào)節(jié)流量，開啟/關(guān)閉管段內(nèi)流體的流動(dòng)直接使用流體，是流體輸配管網(wǎng)內(nèi)流體介質(zhì)的服務(wù)對(duì)象為管網(wǎng)正常、安全、高效地工作提供服務(wù)。1-4 試比較氣相、液相、多相流這三類管網(wǎng)的異同點(diǎn)。答：相同點(diǎn)：各類管網(wǎng)構(gòu)造上一般都包括管道系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、調(diào)節(jié)裝置、末端裝置以及保證管網(wǎng)正常工作的其它附屬設(shè)備。不同點(diǎn)：各類管網(wǎng)的流動(dòng)介質(zhì)不同；管網(wǎng)具體型式、布置方式等不同；各類管網(wǎng)中動(dòng)力裝置、調(diào)節(jié)裝置及末端裝置、附屬設(shè)施等有些不同。1

2、-5 比較開式管網(wǎng)與閉式管網(wǎng)、枝狀管網(wǎng)與環(huán)狀管網(wǎng)的不同點(diǎn)。答：開式管網(wǎng)：管網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)的流體介質(zhì)直接與大氣相接觸，開式液體管網(wǎng)水泵需要克服高度引起的靜水壓頭，耗能較多。開式液體管網(wǎng)內(nèi)因與大氣直接接觸，氧化腐蝕性比閉式管網(wǎng)嚴(yán)重。閉式管網(wǎng)：管網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)的流體介質(zhì)不直接與大氣相通，閉式液體管網(wǎng)水泵一般不需要考慮高度引起的靜水壓頭，比同規(guī)模的開式管網(wǎng)耗能少。閉式液體管網(wǎng)內(nèi)因與大氣隔離，腐蝕性主要是結(jié)垢，氧化腐蝕比開式管網(wǎng)輕微。枝狀管網(wǎng)：管網(wǎng)內(nèi)任意管段內(nèi)流體介質(zhì)的流向都是唯一確定的；管網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較簡單，初投資比較節(jié)?。坏芫W(wǎng)某處發(fā)生故障而停運(yùn)檢修時(shí)，該點(diǎn)以后所有用戶都將停運(yùn)而受影響。環(huán)狀管網(wǎng)：管網(wǎng)某管段內(nèi)流體介

3、質(zhì)的流向不確定，可能根據(jù)實(shí)際工況發(fā)生改變；管網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，初投資較節(jié)枝狀管網(wǎng)大；但當(dāng)管網(wǎng)某處發(fā)生故障停運(yùn)檢修時(shí)，該點(diǎn)以后用戶可通過令一方向供應(yīng)流體，因而事故影響范圍小，管網(wǎng)可靠性比枝狀管網(wǎng)高。1-6 按以下方面對(duì)建筑環(huán)境與設(shè)備工程領(lǐng)域的流體輸配管網(wǎng)進(jìn)行分類。對(duì)每種類型的管網(wǎng)，給出一個(gè)在工程中應(yīng)用的實(shí)例。問題編號(hào)類型及工程應(yīng)用例子（1）按流體介質(zhì)氣體輸配管網(wǎng)：如燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)液體輸配管網(wǎng)：如空調(diào)冷熱水輸配管網(wǎng)汽-液兩相流管網(wǎng)：如蒸汽采暖管網(wǎng)液-氣兩相流管網(wǎng)：如建筑排水管網(wǎng)氣-固兩相流管網(wǎng)：如氣力輸送管網(wǎng)（2）按動(dòng)力性質(zhì)重力循環(huán)管網(wǎng)：自然通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)械循環(huán)管網(wǎng)：機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)（3）按管內(nèi)流體與管外環(huán)境

4、的關(guān)系開式管網(wǎng)：建筑排水管網(wǎng)閉式管網(wǎng)：熱水采暖管網(wǎng)（4）按管內(nèi)流體流向的確定性枝狀管網(wǎng)：空調(diào)送風(fēng)管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)：城市中壓燃?xì)猸h(huán)狀管網(wǎng)（5）按上下級(jí)管網(wǎng)的水力相關(guān)性直接連接管網(wǎng)：直接采用城市區(qū)域鍋爐房的熱水采暖管網(wǎng)，如圖1-3-4，a,b,d,e,f間接連接管網(wǎng)：采用換熱器加熱熱水的采暖管網(wǎng)，如圖1-3-4，c,g,h.2-3 如圖 2-2 ，圖中居室內(nèi)為什么冬季白天感覺較舒適而夜間感覺不舒適？ 答：白天太陽輻射使陽臺(tái)區(qū)空氣溫度上升，致使陽臺(tái)區(qū)空氣密度比居室內(nèi)空氣密度小，因此空氣從上通風(fēng)口流入居室內(nèi)，從下通風(fēng)口流出居室，形成循環(huán)。提高了居室內(nèi)溫度，床處于回風(fēng)區(qū)附近，風(fēng)速不明顯，感覺舒適；夜晚陽臺(tái)區(qū)

5、溫度低于居室內(nèi)溫度，空氣流動(dòng)方向反向，冷空氣從下通風(fēng)口流入，床位于送風(fēng)區(qū)，床上的人有比較明顯的吹冷風(fēng)感，因此感覺不舒適。2-4 如圖 2-3 是某高層建筑衛(wèi)生間通風(fēng)示意圖。試分析冬夏季機(jī)械動(dòng)力和熱壓之間的作用關(guān)系。答：冬季室外空氣溫度低于通風(fēng)井內(nèi)空氣溫度，熱壓使通風(fēng)井內(nèi)空氣向上運(yùn)動(dòng)，有利于氣體的排除，此時(shí)熱壓增加了機(jī)械動(dòng)力的通風(fēng)能力；夏季室外空氣溫度比通風(fēng)豎井內(nèi)空氣溫度高，熱壓使用通風(fēng)井內(nèi)空氣向下流動(dòng)，削弱了機(jī)械動(dòng)力的通風(fēng)能力，不利于衛(wèi)生間排氣。2-5 簡述實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)的條件。怎樣實(shí)現(xiàn)這些條件？（1保持送風(fēng)管斷面積f和各送風(fēng)口面積不變，調(diào)整各送風(fēng)口流量系數(shù)使之適應(yīng)的變化，維持不變；（2）保持送

6、風(fēng)各送風(fēng)口面積和各送風(fēng)口流量系數(shù)不變，調(diào)整送風(fēng)管的面積f，使管內(nèi)靜壓基本不變，維持不變；（3）保持送風(fēng)管的面積f和各送風(fēng)口流量系數(shù)不變，根據(jù)管內(nèi)靜壓的變化，調(diào)整各送風(fēng)口孔口面積，維持不變；（4）增大送風(fēng)管面積f，使管內(nèi)靜壓增大，同時(shí)減小送風(fēng)口孔口面積， 二者的綜合效果是維持不變。實(shí)際應(yīng)用中，要實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)，通常采用以上第（2）中種方式，即保持了各送風(fēng)口的同一規(guī)格和形式（有利于美觀和調(diào)節(jié)），又可以節(jié)省送風(fēng)管的耗材。此時(shí)實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)的條件就是保證各送風(fēng)口面積、送風(fēng)口流量系數(shù)、送風(fēng)口處管內(nèi)靜壓均相等。要實(shí)現(xiàn)這些條件，除了滿足采用同種規(guī)格的送風(fēng)口以外，在送風(fēng)管的設(shè)計(jì)上還需要滿足一定的數(shù)量關(guān)系，即任意兩

7、送風(fēng)口之間動(dòng)壓的減少等于該兩送風(fēng)口之間的流動(dòng)阻力，此時(shí)兩送風(fēng)口出管內(nèi)靜壓相等。2-6 流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算的目的是什么？答：水力計(jì)算的目的包括設(shè)計(jì)和校核兩類。一是根據(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），確定各管段阻力，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，進(jìn)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（設(shè)計(jì)計(jì)算）；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（校核計(jì)算）；或者是根據(jù)已定的動(dòng)力情況和已定的管網(wǎng)尺寸，校核各管段流量是否滿足需要的流量要求（校核計(jì)算）。2-7 水力計(jì)算過程中，為什么要對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡？怎樣進(jìn)行？“所有管網(wǎng)的并聯(lián)管路阻

8、力都應(yīng)相等”這種說法對(duì)嗎？答：流體輸配管網(wǎng)對(duì)所輸送的流體在數(shù)量上要滿足一定的流量分配要求。管網(wǎng)中并聯(lián)管段在資用動(dòng)力相等時(shí)，流動(dòng)阻力也必然相等。為了保證各管段達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期要求的流量，水力計(jì)算中應(yīng)使并聯(lián)管段的計(jì)算阻力盡量相等，不能超過一定的偏差范圍。如果并聯(lián)管段計(jì)算阻力相差太大，管網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)并聯(lián)管段會(huì)自動(dòng)平衡阻力，此時(shí)并聯(lián)管段的實(shí)際流量偏離設(shè)計(jì)流量也很大，管網(wǎng)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。因此，要對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡。對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡，當(dāng)采用假定流速法進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，在完成最不利環(huán)路的水力計(jì)算后，再對(duì)各并聯(lián)支路進(jìn)行水力計(jì)算，其計(jì)算阻力和最不利環(huán)路上的資用壓力進(jìn)行比較。當(dāng)計(jì)算阻力差超過要求值時(shí)，通常采用

9、調(diào)整并聯(lián)支路管徑或在并聯(lián)支路上增設(shè)調(diào)節(jié)閥的辦法調(diào)整支路阻力，很少采用調(diào)整主干路（最不利環(huán)路）阻力的方法，因?yàn)橹鞲陕酚绊懝芏伪戎芬?。并?lián)管路的阻力平衡也可以采用壓損平均法進(jìn)行：根據(jù)最不利環(huán)路上的資用壓力，確定各并聯(lián)支路的比摩阻，再根據(jù)該比摩阻和要求的流量，確定各并聯(lián)支路的管段尺寸，這樣計(jì)算出的各并聯(lián)支路的阻力和各自的資用壓力基本相等，達(dá)到并聯(lián)管路的阻力平衡要求?！八泄芫W(wǎng)的并聯(lián)管路阻力都應(yīng)相等”這種說法不對(duì)。在考慮重力作用和機(jī)械動(dòng)力同時(shí)作用的管網(wǎng)中，兩并聯(lián)管路的流動(dòng)資用壓力可能由于重力重用而不等，而并聯(lián)管段各自流動(dòng)阻力等于其資用壓力，這種情況下并聯(lián)管路阻力不相等，其差值為重力作用在該并聯(lián)管路

10、上的作用差。2-9 比較假定流速法、壓損平均法和靜壓復(fù)得法的特點(diǎn)和適用情況。答：假定流速法的特點(diǎn)是先按照合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，預(yù)先假定適當(dāng)?shù)墓軆?nèi)流速；在結(jié)合各管段輸送的流量，確定管段尺寸規(guī)格；通常將所選的管段尺寸按照管道統(tǒng)一規(guī)格選用后，再結(jié)合流量反算管段內(nèi)實(shí)際流速；根據(jù)實(shí)際流速（或流量）和管段尺寸，可以計(jì)算各管段實(shí)際流動(dòng)阻力，進(jìn)而可確定管網(wǎng)特性曲線，選定與管網(wǎng)相匹配的動(dòng)力設(shè)備。假定流速法適用于管網(wǎng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，通常已知管網(wǎng)流量分配而管網(wǎng)尺寸和動(dòng)力設(shè)備未知的情況。壓損平均法的特點(diǎn)是根據(jù)管網(wǎng)（管段）已知的作用壓力（資用壓力），按所計(jì)算的管段長度，將該資用壓力平均分配到計(jì)算管段上，得到單位管長的壓力損失

11、（平均比摩阻）；再根據(jù)各管段的流量和平均比摩阻確定各管段的管道尺寸。壓損平均法可用于并聯(lián)支路的阻力平衡計(jì)算，容易使并聯(lián)管路滿足阻力平衡要求。也可以用于校核計(jì)算，當(dāng)管道系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備型號(hào)和管段尺寸已經(jīng)確定，根據(jù)平均比摩阻和管段尺寸校核管段是否滿足流量要求。壓損平均法在環(huán)狀管網(wǎng)水力計(jì)算中也常常應(yīng)用。靜壓復(fù)得法的特點(diǎn)是通過改變管段斷面規(guī)格，通常是降低管內(nèi)流速，使管內(nèi)流動(dòng)動(dòng)壓減少而靜壓維持不變，動(dòng)壓的減少用于克服流動(dòng)的阻力。靜壓復(fù)得法通常用于均勻送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算中。2-10為何天然氣管網(wǎng)水力計(jì)算不強(qiáng)調(diào)并聯(lián)支路阻力平衡？答：天然氣管網(wǎng)水力計(jì)算不強(qiáng)調(diào)并聯(lián)支路阻力平衡，可以從以下方面加以說明：（1）天然氣

12、末端用氣設(shè)備如燃?xì)庠?、熱水器等阻力較大，而燃?xì)廨斉涔艿雷枇ο鄬?duì)較小，因此各并聯(lián)支路阻力相差不大，平衡性較好；（2）天然氣管網(wǎng)一般采用下供式，最不利環(huán)路是經(jīng)過最底層的環(huán)路。由于附加壓頭的存在，只要保證最不利環(huán)路的供氣，則上層并聯(lián)支路也一定有氣；（3）各并聯(lián)支路在燃?xì)獾氖褂脮r(shí)間上并非同時(shí)使用，并且使用時(shí)也并非都在額定流量工況下使用，其流量可以通過用戶末端的旋塞，閥門等調(diào)節(jié)裝置根據(jù)需要調(diào)節(jié)。簽于以上原因，天然氣管網(wǎng)無需強(qiáng)調(diào)并聯(lián)支路的阻力平衡。3-3 機(jī)械循環(huán)室內(nèi)采暖系統(tǒng)的水力特征和水力計(jì)算方法與重力循環(huán)系統(tǒng)有哪些一致的地方和哪些不同之處？作用壓力不同：重力循環(huán)系統(tǒng)的作用壓力：雙管系統(tǒng)p=gh(h-g

13、)，單管系統(tǒng)：，總的作用壓力：pzh=ph+pf ；機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)的作用壓力：p+ph+pf=pl，ph、pf與p相比可忽略不計(jì)。p=pl，但在局部并聯(lián)管路中進(jìn)行阻力手段時(shí)需考慮重力作用。計(jì)算方法基本相同：首先確定最不利環(huán)路，確定管徑，然后根據(jù)阻力平衡，確定并聯(lián)支路的管徑，最后作阻力平衡校核。3-4 室外熱水供熱管的水力計(jì)算與室內(nèi)相比有哪些相同之處和不同之處？答：相同之處：（1）計(jì)算的主要任務(wù)相同：按已知的熱煤流量，確定管道的直徑，計(jì)算壓力損失；按已知熱媒流量和管道直徑，計(jì)算管道的壓力損失；按已知管道直徑和允許壓力損失，計(jì)算或校核管道中流量。（2）計(jì)算方法和原理相同：室內(nèi)熱水管網(wǎng)水力計(jì)算的基本原

14、理，對(duì)室外熱水管網(wǎng)是完全適用的。在水力計(jì)算程序上，確定最不利環(huán)路，計(jì)算最不利環(huán)路的壓力損失，對(duì)并聯(lián)支路進(jìn)行阻力平行。不同之處：（1）最不利環(huán)路平均比摩阻范圍不同，室內(nèi)rpj=60120pa/m，室外rpj=40-80pa/m。 （2）水力計(jì)算圖表不同，因?yàn)槭覂?nèi)管網(wǎng)流動(dòng)大多于紊流過渡區(qū)，而室外管網(wǎng)流動(dòng)狀況大多處于阻力平方區(qū)。 （3）在局部阻力的處理上不同，室內(nèi)管網(wǎng)局部阻力和沿程阻力分開計(jì)算，而室外管網(wǎng)將局部阻力折算成沿程阻力的當(dāng)量長度計(jì)算。 （4）沿程阻力在總阻力中所占比例不同，室內(nèi)可取50%，室外可取6080%。3-5 開式液體管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算與閉式液體管網(wǎng)相比，有哪些相同之處和不同之處

15、？答：從水力特征上看，開式液體管網(wǎng)有進(jìn)出口與大氣相通，而閉式液體管網(wǎng)（除膨脹水箱外）與大氣隔離。因此，開式液體管網(wǎng)的動(dòng)力設(shè)備除了克服管網(wǎng)流動(dòng)阻力外，還要克服進(jìn)出口高差形成的靜水壓力。此外，開式液體管網(wǎng)（如排水管網(wǎng)）中流體可能為多相流，其流態(tài)比閉式管網(wǎng)復(fù)雜；由于使用時(shí)間的不確定性，開式液體管網(wǎng)中流量隨時(shí)間變化較大，而閉式液體管風(fēng)中流量一般比較穩(wěn)定。在水力計(jì)算方法上，開式液體管網(wǎng)的基本原理和方法與閉式管網(wǎng)沒有本質(zhì)區(qū)別。但具體步驟中也有一些差別：（1）動(dòng)力設(shè)備所需克服的阻力項(xiàng)不完全相同，開式管網(wǎng)需考慮高差；（2）管網(wǎng)流量計(jì)算方法不同，閉式管網(wǎng)同時(shí)使用系數(shù)一般取1，而開式管網(wǎng)同時(shí)使用系數(shù)小于1；（3）

16、水力計(jì)算圖表不同；（4）對(duì)局部阻力的處理方式不同，閉式管網(wǎng)通過局部的阻力系數(shù)和動(dòng)壓求局部損失，而開式管網(wǎng)對(duì)局部阻力一般不作詳細(xì)計(jì)算，僅根據(jù)管網(wǎng)類型采用經(jīng)驗(yàn)的估計(jì)值，局部損失所占比例也小于閉式管網(wǎng)中局部損失所占比例。（5）在并聯(lián)支路阻力平衡處理上，閉式管網(wǎng)強(qiáng)調(diào)阻力平衡校核，而開式管網(wǎng)則對(duì)此要求不嚴(yán)，這是開、閉式管網(wǎng)具體型式的不同造成的，開式管網(wǎng)對(duì)較大的并聯(lián)支路也應(yīng)考慮阻力平衡。3-6 分析管內(nèi)流速取值對(duì)管網(wǎng)設(shè)計(jì)的影響。答：管內(nèi)流速取值對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性都有很重要的影響。管內(nèi)流速取值大，則平均比摩阻較大，管徑可減小，可適當(dāng)降低管網(wǎng)系統(tǒng)初投資，減少管網(wǎng)安裝所占空間；但同時(shí)管道內(nèi)的流速較大，系

17、統(tǒng)的壓力損失增加，水泵的動(dòng)力消耗增加，運(yùn)行費(fèi)增加。并且也可能帶來運(yùn)行噪聲和調(diào)節(jié)困難等問題。反之，選用較小的比摩阻值，則管徑增大，管網(wǎng)系統(tǒng)初投資較大；但同時(shí)管道內(nèi)的流速較小，系統(tǒng)的壓力損失減小，水泵的動(dòng)力消耗小，運(yùn)行費(fèi)低，相應(yīng)運(yùn)行噪聲和調(diào)節(jié)問題也容易得到解決。4-1 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)也可以用水封來代替疏水器，限制低壓蒸汽逸出管網(wǎng)，但允許凝結(jié)

18、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。4-2 講述建筑排水管網(wǎng)中液氣兩相流的水力特征？答：（1）可簡化為水氣兩相流動(dòng)，屬非滿管流； （2）系統(tǒng)內(nèi)水流具有斷續(xù)非均勻的特點(diǎn)，水量變化大，排水歷時(shí)短，高峰流量時(shí)水量可能充滿水管斷面，有的時(shí)間管內(nèi)又可能全是空氣，此外流速變化也較劇烈，立管和橫管水流速相差較大。 （3）水流運(yùn)動(dòng)時(shí)夾帶空氣一起運(yùn)動(dòng)，管內(nèi)氣壓波動(dòng)大； （4）立

19、管和橫支管相互影響，立管內(nèi)水流的運(yùn)動(dòng)可能引起橫支管內(nèi)壓力波動(dòng)，反之亦然； （5）水流流態(tài)與排水量、管徑、管材等因素有關(guān)； （6）通水能力與管徑、過不斷面與管道斷面之比、粗糙度等因素相關(guān)。4-3 提高排水管排水能力的關(guān)鍵在哪里？有哪些技術(shù)措施？答：提高排水管排水能力的關(guān)鍵是分析立管內(nèi)壓力變化規(guī)律，找出影響立管壓力變化的因素。進(jìn)而想辦法穩(wěn)定管內(nèi)壓力，保證排水暢通。技術(shù)措施可以調(diào)整管徑；在管徑一定時(shí)，調(diào)整、改變終限流速和水舌阻力系數(shù)。減小終限流速可以通過（1）增加管內(nèi)壁粗糙度；（2）立管上隔一定距離設(shè)乙字彎；（3）利用橫支管與立管連接的特殊構(gòu)造，發(fā)生濺水現(xiàn)象；（4）由橫支管排出的水流沿切線方向進(jìn)入立

20、管；（5）對(duì)立管內(nèi)壁作特殊處理，增加水與管內(nèi)壁的附著力。減小水舌阻力系數(shù)，可以通過改變水舌形狀，或向負(fù)壓區(qū)補(bǔ)充的空氣不經(jīng)水舌兩種途徑，措施（1）設(shè)置專用通氣立管；（2）在橫支管上設(shè)單路進(jìn)氣閥；（3）在排水橫管與立管連接處的立管內(nèi)設(shè)置擋板；（4）將排水立管內(nèi)壁作成有螺旋線導(dǎo)流突起；（5）排水立管軸線與橫支管軸線錯(cuò)開半個(gè)管徑連接；（6）一般建筑采用形成水舌面積小兩側(cè)氣孔面積大的斜三通或異徑三通。4-4 解釋“終限流速”和“終限長度”的含義，這二概念與排水管通水能力之間有何關(guān)系？答：終限流速vt，排水管網(wǎng)中當(dāng)水膜所受向上的管壁摩擦力與重力達(dá)到平衡時(shí)，水膜的下降速度和水膜厚度不再發(fā)生變化，這時(shí)的流速叫

21、終限流速。終限長度lt：從排水橫支管水流入口至終限流速形成處的高度叫終限長度。這兩個(gè)概念確定了水膜流階段排水立管在（允許的壓力波動(dòng)范圍）內(nèi)最大允許排水能力。超過終限流速的水流速度將使排水量繼續(xù)增加，水膜加厚，最終形成水塞流，使排水系統(tǒng)不能正常使用。水膜流狀態(tài)下，可有q=，lt=0.144vt2，其中q通水能力l/s；wt終限流速時(shí)過水?dāng)嗝娣e，cm2，vt終限流速，m/s，lt終限長度，m。4-5 空調(diào)凝結(jié)水管內(nèi)流動(dòng)與建筑排水管內(nèi)流動(dòng)的共性和差別是什么？答：共性：均屬于液氣兩相流。 區(qū)別：空調(diào)凝結(jié)水管在運(yùn)動(dòng)時(shí)管內(nèi)水流量變化不大，氣壓變化也不大，而建筑排水管風(fēng)水量及氣壓隨時(shí)間變化都較大； 空調(diào)凝結(jié)

22、水管內(nèi)流速較小，排水管網(wǎng)內(nèi)流速較大； 空調(diào)凝水管內(nèi)流動(dòng)可當(dāng)成凝結(jié)水和空氣的流動(dòng)，排水管內(nèi)的流動(dòng)除水和氣體外，還有固體。4-6 汽液兩相流管網(wǎng)的基本水力特征是什么？答：屬蒸汽、凝結(jié)水的兩相流動(dòng)； 流動(dòng)過程中，由于壓力、溫度的變化，工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)變化較大，會(huì)伴隨著相態(tài)變化； 由于流速較高，可能形成“水擊”、“水塞”等不利現(xiàn)象，因此應(yīng)控制流速并及時(shí)排除凝結(jié)水； 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)時(shí)排氣，系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)補(bǔ)氣，以保證系統(tǒng)長期、可靠運(yùn)行。 回水方式有重力回水、余壓回水、機(jī)械回水等多種方式。4-7 簡述保證蒸汽管網(wǎng)正常運(yùn)行的基本技術(shù)思路和技術(shù)措施？答：保證蒸汽管網(wǎng)正常運(yùn)行的基本思路是減少凝結(jié)水被高速蒸汽流裹帶，形成“水

23、塞”和“水擊”。主要預(yù)防思想包括：減少凝結(jié)；分離水滴；汽液兩相同向流動(dòng)；若兩相逆向流動(dòng)減少，則盡量相互作用?？刹扇〉募夹g(shù)措施是：通過保溫減少凝結(jié)；在供汽干管向上拐彎處裝耐水擊的疏水器分離水滴；設(shè)置足夠坡度使水汽同向；在兩相逆向的情況下，降低蒸汽的速度；在散熱器上裝自動(dòng)排氣閥，以利于凝水排凈，下次啟動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生水擊；汽、水逆向時(shí)，適當(dāng)放粗管徑；供汽立管從干管上方或下方側(cè)接出，避免凝水流入立管；為保證管正常運(yùn)行，還需適當(dāng)考慮管網(wǎng)變形的破壞作用，設(shè)置補(bǔ)償器。4-8 簡述室內(nèi)蒸汽供熱管網(wǎng)水力計(jì)算的基本方法和主要步驟答：蒸汽管網(wǎng)水力計(jì)算的基本方法一般采用壓損平均法，與熱水管網(wǎng)大致相同，管網(wǎng)同樣存在著沿程阻

24、力和局部阻力。從最不利環(huán)路算起，滿足鍋爐出口蒸汽壓力等于流動(dòng)阻力+用戶散熱器所需壓力。水力計(jì)算主要步驟：（1）確定最不利環(huán)路；（2）管段編號(hào)，統(tǒng)計(jì)各管段長度及熱負(fù)荷；（3）選定比壓降，確定鍋爐出口壓力；（4）對(duì)最不利環(huán)路各管段進(jìn)行水力計(jì)算，依次確定其管徑和壓損；（5）對(duì)各并聯(lián)管路進(jìn)行水力計(jì)算，確定其管徑和壓損；（6）確定各凝水管路管徑，必要時(shí)需計(jì)算凝水管路壓損并配置相應(yīng)回水設(shè)備，如凝水泵，凝水箱等。4-10 簡述凝結(jié)水管網(wǎng)水力計(jì)算的基本特點(diǎn)答：凝結(jié)水管網(wǎng)水力計(jì)算的基本特征是管網(wǎng)內(nèi)流體相態(tài)不確定，必須分清管道內(nèi)是何種相態(tài)的流體。例如從熱設(shè)備出口至疏水器入口的管段，凝水流動(dòng)狀態(tài)屬非滿管流。從疏水器

25、出口到二次蒸發(fā)箱（或高位水箱）或凝水箱入口的管段，有二次蒸汽是液汽兩相流，從二次蒸發(fā)箱出口到凝水箱為飽和凝結(jié)水，是滿管流，可按熱水管網(wǎng)計(jì)算。4-11 物料的“沉降速度”、“懸浮速度”、“輸送風(fēng)速”這三個(gè)概念有何區(qū)別與聯(lián)系？答：物料顆粒在重力作用下，豎直向下加速運(yùn)動(dòng)。同時(shí)受到氣體豎直向上的阻力，隨著預(yù)粒與氣體相對(duì)速度增加豎直向上的阻力增加，最終阻力與重力平衡，這對(duì)物料與氣體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度vt，若氣體處于靜止?fàn)顟B(tài)，則vt是顆粒的沉降速度，若顆粒處于懸浮狀態(tài)，vt是使顆粒處于懸浮狀態(tài)的豎直向上的氣流速度，稱懸浮速度。氣固兩相流中的氣流速度稱為輸送風(fēng)速。輸送風(fēng)速足夠大，使物料懸浮輸送，是輸送風(fēng)速使物料

26、產(chǎn)生沉降速度和懸浮速度，沉降速度和懸浮速度宏觀上在水平風(fēng)管中與輸送風(fēng)速垂直，在垂直風(fēng)管中與輸送風(fēng)速平行。為了保證正常輸送，輸送風(fēng)速大于沉降或懸浮速度，一般輸送風(fēng)速為懸浮速度的2.44.0倍，對(duì)大密度粘結(jié)性物料甚至取510倍。4-12 簡述氣固兩相流的阻力特征和阻力計(jì)算的基本方法。答：氣固兩相流中，既有物料顆粒的運(yùn)動(dòng)，又存在顆粒與氣體間的速度差，阻力要比單相氣流的阻力大，對(duì)于兩相流在流速較小時(shí)阻力隨流速增大而增大，隨著流速增大，顆粒過渡到懸浮運(yùn)動(dòng)，總阻力隨流速增大而減小，流速再增大，顆粒完全懸浮，均勻分布于某個(gè)風(fēng)管，阻力與單排氣流相似，隨流速增大而增大。氣固兩相流的阻力還受物料特性的影響，物料密

27、度大。粘性大時(shí)，摩擦作用和懸浮速度大，阻力也大，顆粒分布不均勻時(shí)顆粒間速度差異大，互相碰撞機(jī)會(huì)多，因而阻力也大。阻力計(jì)算的基本方法把兩相流和單相流的運(yùn)動(dòng)形成看作相同，物料流看作特殊的流體，利用單相流體的阻力公式計(jì)算，因此兩相流的阻力可以看作單相流體阻力與物料顆粒引起的附加阻力之和。在阻力構(gòu)成上，氣固兩相流須考慮喉管或吸嘴的阻力、加速阻力、物料的懸浮阻力、物料的提升阻力、管道的摩擦阻力、彎管阻力、設(shè)備局部阻力等多項(xiàng)因素，各項(xiàng)阻力都有相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)和公式。氣固兩相流阻力計(jì)算一般可確定輸送風(fēng)速、料氣比、輸送管徑及動(dòng)力設(shè)備。4-13 氣固兩相流水平管道內(nèi)，物料依靠什么力懸浮？豎直管道呢？答：氣固兩相水

28、平管道內(nèi)，物料依靠以下幾個(gè)作用力懸?。海?）紊流氣流垂直方向分速度產(chǎn)生的力；（2）管底顆粒上下的氣流速不同產(chǎn)生靜壓差而形成的力；（3）顆粒轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)與周圍的環(huán)流速度迭加形成速度差在顆粒上下引起靜壓差產(chǎn)生的引力；（4）因顆粒形狀不規(guī)則引起空氣作用力垂直分力；（5）顆粒之間或顆粒與管壁之間碰撞時(shí)受到的垂直分力。豎直管道內(nèi)，物料依靠與氣流存在相對(duì)速度而產(chǎn)生的向上的阻力懸浮。4-14 氣力輸送管道中，水平管道與豎直管道哪個(gè)需要的輸送風(fēng)速大？為什么？答：輸送風(fēng)速指氣固兩相流管中的氣流速度，氣力輸送管道中，水平管道比豎直管道需要的送風(fēng)速大，因?yàn)樵诖怪惫艿乐校瑲饬魉俣扰c物料速度方向一致，只要?dú)饬魉俣壬源笥趹腋?/p>

29、速度，就可輸送，而在水平管道中，物料懸浮來自紊流分速度，靜壓差等多種因素，懸浮速度與輸送風(fēng)速垂直，為保證物料處于懸浮流而正常輸送，要有比懸浮速度大得多的輸送風(fēng)速，才能使物料顆料完全懸浮，因此水平管輸送風(fēng)速大。4-15 什么是料氣比？料氣比的大小對(duì)哪些方向有影響？怎樣確定料氣比？答：料氣比是單位時(shí)間內(nèi)通過管道的物料量與空氣量的比值，也稱料氣流濃度，料氣比的大小關(guān)系到系統(tǒng)工作的經(jīng)濟(jì)性、可靠性的輸料量較大小。料氣比大，所需送風(fēng)量小，因而管道設(shè)備小動(dòng)力消耗少，在相同的輸送風(fēng)量下輸料量大，所以在保證正常運(yùn)行的前提下，力求達(dá)到較高的料氣比。料氣比的確定，受到輸送經(jīng)濟(jì)性、可靠性（管道堵塞）和氣源壓力的限制，

30、一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。低壓吸送式系統(tǒng)，料氣比=110，循環(huán)式系統(tǒng)=1左右，高真空吸送式系統(tǒng)=2070。物料性能好，管道平直，喉管阻力小時(shí)，可采用較高的料氣比，反之取用較低值。4-16 分析式（2-2-1）和式（4-3-11）這兩個(gè)管道摩阻計(jì)算公式的區(qū)別和聯(lián)系，它們各用于計(jì)算什么樣的管網(wǎng)？答：公式（2-2-1）p=rml用于單相流體的沿程摩擦阻力，計(jì)算公式（4-3-11）p=（1+k11）rml用于氣固兩相流管道的摩擦阻力計(jì)算。因?yàn)楣剑?-3-11）包括了氣流阻力和物料預(yù)料引起的附加阻力兩部分，其中k1是與物料有關(guān)的系數(shù)，1為料氣比。5-1 離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成？每部分的基本功能

31、是什么？答：（1）離心式風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成及其基本功能：1）葉輪。一般由前盤、中（后）盤、葉片、軸盤組成，其基本功能是吸入流體，對(duì)流體加壓并改變流體流動(dòng)方向。2）機(jī)殼。由渦殼、進(jìn)風(fēng)口和風(fēng)舌等部件組成。蝸殼的作用是收集從葉輪出來的氣體，并引導(dǎo)到蝸殼的出口，經(jīng)過出風(fēng)口把氣體輸送到管道中或排到大氣中去。進(jìn)風(fēng)口又稱集風(fēng)器，它保證氣流能均勻地充滿葉輪進(jìn)口，使氣流流動(dòng)損失最小。3）進(jìn)氣箱。進(jìn)氣箱一般只使用在大型的或雙吸的離心式風(fēng)機(jī)上，其主要作用是使軸承裝于風(fēng)機(jī)的機(jī)殼外邊，便于安裝與檢修，對(duì)改善鍋爐引風(fēng)機(jī)的軸承工作條件更為有利。對(duì)進(jìn)風(fēng)口直接裝有彎管的風(fēng)機(jī)，在進(jìn)風(fēng)口前裝上進(jìn)氣箱，能減少因氣流不均勻進(jìn)入葉輪產(chǎn)生

32、的流動(dòng)損失。4）前導(dǎo)器。一般在大型離心式風(fēng)機(jī)或要求特性能調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口或進(jìn)風(fēng)口的流道內(nèi)裝置前導(dǎo)器。改變前導(dǎo)器葉片的角度，能擴(kuò)大風(fēng)機(jī)性能、使用范圍和提高調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性。大型風(fēng)機(jī)或要求性能調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)用，擴(kuò)大風(fēng)機(jī)性能，使用范圍和提高調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性。（2）離心式水泵的基本結(jié)構(gòu)組成及其基本功能：1）葉輪。吸入流體，對(duì)流體加壓。2）泵殼。匯集引導(dǎo)流體流動(dòng)，泵殼上螺孔有充水和排氣的作用。3）泵座。用于固定泵，聯(lián)接泵與基座。4）軸封裝置。用于密封泵殼上的軸承穿孔，防止水泄漏或大氣滲入泵內(nèi)。5-2 離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理是什么？主要性能參數(shù)有哪些？答：離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理是：當(dāng)泵與風(fēng)機(jī)的葉輪隨原動(dòng)機(jī)的軸旋轉(zhuǎn)

33、時(shí)，處在葉輪葉片間的流體也隨葉輪高速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)流體受到離心力的作用，經(jīng)葉片間出口被甩出葉輪。這些被甩出的流體擠入機(jī)（泵）殼后，機(jī)（泵）殼內(nèi)流體壓強(qiáng)增高，最后被導(dǎo)向泵或風(fēng)機(jī)的出口排出。與此同時(shí)，葉輪中心由于流體被甩出而形成真空，外界的流體沿泵或風(fēng)機(jī)的進(jìn)口被吸入葉輪，如此源源不斷地輸送流體。泵（風(fēng)機(jī)）不斷將電機(jī)電能轉(zhuǎn)變的機(jī)械能，傳遞給流體，傳遞中有能量損失。主要性能參數(shù)有：揚(yáng)程（全壓）、流量、有效功率、軸功率、轉(zhuǎn)速、效率等。5-3 歐拉方程的理論依據(jù)和基本假定是什么？實(shí)際的泵與風(fēng)機(jī)不能滿足基本假定時(shí)，會(huì)產(chǎn)生什么影響？答：歐拉方程的理論依據(jù)是動(dòng)量矩定理，即質(zhì)點(diǎn)系對(duì)某一轉(zhuǎn)軸的動(dòng)量對(duì)時(shí)間的變化率等于作用

34、于該質(zhì)點(diǎn)系的所有外力對(duì)該軸的合力矩。歐拉方程的4點(diǎn)基本假定是：（1）流動(dòng)為恒定流；（2）流體為不可壓縮流體；（3）葉輪的葉片數(shù)目為無限多，葉片厚度為無限??；（4）流動(dòng)為理想過程，泵和風(fēng)機(jī)工作時(shí)沒有任何能量損失。上述假定中的第（1）點(diǎn)只要原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變是基本上可以保證的，第（2）點(diǎn)對(duì)泵是完全成立的，對(duì)建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)常用的風(fēng)機(jī)也是近似成立的。第（3）點(diǎn)在實(shí)際的泵或風(fēng)機(jī)中不能滿足。葉道中存在軸向渦流，導(dǎo)致?lián)P程或全壓降低，且電機(jī)能耗增加，效率下降；第（4）點(diǎn)也不能滿足，流動(dòng)過程中存在各種損失，其結(jié)果是流量減小，揚(yáng)程或全壓降低，流體所獲得的能量小于電機(jī)耗能量，泵與風(fēng)機(jī)的效率下降。5-6 簡述不同

35、葉型對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響，并說明前向葉型的風(fēng)機(jī)為何容易超載？答：通常所說的葉片型式，一般是按葉片出口安裝角度的大小來區(qū)分的。葉片 90，為前向型葉片； 90，為后向型葉片；，為徑向型葉片。從流體所獲得的全壓看，前向葉片最大，徑向葉片稍次，后向葉片最??；從效率觀點(diǎn)看，后向葉片最高，徑向葉片居中，前向葉片最低；從葉輪的結(jié)構(gòu)尺寸看，在流量和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，達(dá)到相同壓力的前提下，前向葉輪直徑最小，而徑向中輪直徑稍次，后向葉輪直徑最大。在理想條件下，有效功率就是軸功率，即，當(dāng)輸送某種流體時(shí)，g=常數(shù)，將與的關(guān)系代入，可得：根據(jù)上式，前向、徑向、后向三種葉型的理論軸功率與流量之間的變化關(guān)系如習(xí)題5-6解答圖所示。

36、習(xí)題5-6解答圖定性地說明了不同葉型的風(fēng)機(jī)軸功率與流量之間的變化關(guān)系。從圖中的- 曲線可以看出，前向葉型的風(fēng)機(jī)所需的軸功率隨流量的增加而增長得很快，因此，這種風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中增加流量時(shí)，原動(dòng)機(jī)超載的可能性要比徑向葉型風(fēng)機(jī)的大得多，而后向葉型的風(fēng)機(jī)幾乎不會(huì)發(fā)生原動(dòng)機(jī)超載的現(xiàn)象。5-7 影響泵或風(fēng)機(jī)性能的能量損失有哪幾種？簡單地討論造成這些損失的原因。答：以離心式泵與風(fēng)機(jī)為例，它們的能量損失大致可分為流動(dòng)損失、泄漏損失、輪阻損失和機(jī)械損失等。（1）流動(dòng)損失。流動(dòng)損失的根本原因在于流體具有粘滯性。泵與風(fēng)機(jī)的通流部分從進(jìn)口到出口由許多不同形狀的流道組成。首先，流體流經(jīng)葉輪時(shí)由軸向轉(zhuǎn)變?yōu)閺较?，流體在葉片入口

37、之前，由于葉輪與流體間的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)存在，發(fā)生先期預(yù)旋現(xiàn)象，改變了葉片傳給流體的理論功，并且使進(jìn)口相對(duì)速度的大小和方向改變，使理論揚(yáng)程下降；其次，因種種原因泵與風(fēng)機(jī)往往不能在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)工作流量不等于設(shè)計(jì)流量時(shí)，進(jìn)入葉輪葉片流體的相對(duì)速度的方向就不再同葉片進(jìn)口安裝角的切線相一致，從而對(duì)葉片發(fā)生沖擊作用，形成撞擊損失；此外，在整個(gè)流動(dòng)過程中一方面存在著從葉輪進(jìn)口、葉道、葉片擴(kuò)壓器到蝸殼及出口擴(kuò)壓器沿程摩擦損失，另一方面還因邊界層分離，產(chǎn)生渦流損失。（2）泄漏損失。泵與風(fēng)機(jī)靜止元件和轉(zhuǎn)動(dòng)部件間必然存在一定的間隙，流體會(huì)從泵與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸與蝸殼之間的間隙處泄漏，稱為外泄漏。離心式泵與風(fēng)機(jī)的外泄漏損失很

38、小，一般可略去不計(jì)。但當(dāng)葉輪工作時(shí)，機(jī)內(nèi)存在著高壓區(qū)和低壓區(qū)，蝸殼靠近前盤的流體，經(jīng)過葉輪進(jìn)口與進(jìn)氣口之間的間隙，流回到葉輪進(jìn)口的低壓區(qū)而引起的損失，稱為內(nèi)泄漏損失。此外，對(duì)離心泵來說為平衡軸向推力常設(shè)置平衡孔，同樣引起內(nèi)泄漏損失。由于泄漏的存在，既導(dǎo)致出口流量降低，又無益地耗功。（3）輪阻損失。因?yàn)榱黧w具有粘性，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)引起了流體與葉輪前、后盤外側(cè)面和輪緣與周圍流體的摩擦損失，稱為輪阻損失。（4）機(jī)械傳動(dòng)損失。這是由于泵與風(fēng)機(jī)的軸承與軸封之間的摩擦造成的。5-8 利用電機(jī)拖動(dòng)的離心式泵或風(fēng)機(jī)，常關(guān)閉閥門，在零流量下啟動(dòng)，試說明其理由。使泵或風(fēng)機(jī)在零流量下運(yùn)行，這時(shí)軸功率并不等于零，為什么

39、？是否可以使風(fēng)機(jī)或泵長時(shí)期在零流量下工作？原因何在？答：（1）對(duì)于離心式泵或風(fēng)機(jī)，從它們的功率隨流量的變化關(guān)系曲線看，在零流量時(shí)的軸功率最小，符合電動(dòng)機(jī)輕載啟動(dòng)的要求，從它們的全壓隨流量的變化關(guān)系曲線看,獲得的全壓最大，因此一般采用關(guān)閉壓水（氣）管上的閥門，即采用所謂“閉閘啟動(dòng)”。待電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，壓力表達(dá)到預(yù)定的數(shù)值時(shí)，再逐步開啟閥門。（2）水泵或風(fēng)機(jī)在零流量下運(yùn)行，由于還存在輪阻摩擦及軸承與軸之間的各種機(jī)械摩擦損失，因此軸功率并不等于零，而是有設(shè)計(jì)軸功率的30%40%左右。（3）零流量工作時(shí)的軸功率消耗于各種機(jī)械損失上，其結(jié)果將使泵（機(jī)）殼內(nèi)流體溫度上升，泵（機(jī)）殼發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致泵（

40、機(jī)）殼、軸承等構(gòu)件發(fā)生熱力變形，因此一般只允許短時(shí)間內(nèi)在零流量下運(yùn)行。5-9 簡述相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)的含義和用途，指出兩者的區(qū)別。答：相似律是指：當(dāng)幾何相似的兩臺(tái)泵（或風(fēng)機(jī)）的工況，滿足流量系數(shù)相等（即表明速度三角形相似），以及雷諾數(shù)相等（或處于雷諾自模區(qū)）的條件時(shí)，它們的流動(dòng)過程相似，對(duì)應(yīng)的運(yùn)行工況稱為相似工況。在相似工況下，它們的全壓系數(shù)、功率系數(shù)與效率彼此相等，性能參數(shù)之間存在如下相似換算關(guān)系。相似律的用途主要是進(jìn)行幾何相似的泵（或風(fēng)機(jī)）相似工況之間的性能換算；可以用無因次性能曲線反映一系列進(jìn)行幾何相似的泵（或風(fēng)機(jī)）的性能。兩個(gè)幾何相似的泵與風(fēng)機(jī)，它們?cè)谧罡咝庶c(diǎn)的性能參數(shù)、組成的綜合特性參

41、數(shù) 稱為比轉(zhuǎn)數(shù)，相似泵（或風(fēng)機(jī)）的比轉(zhuǎn)數(shù)相等。比轉(zhuǎn)數(shù)的用途有：比轉(zhuǎn)數(shù)反映了某系列泵或風(fēng)機(jī)的性能特點(diǎn)。比轉(zhuǎn)數(shù)大，表明其流量大而壓頭小，比轉(zhuǎn)數(shù)小則表明其流量小而壓頭大。比轉(zhuǎn)數(shù)反映了某系列泵或風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。比轉(zhuǎn)數(shù)越大，流量系數(shù)越大，葉輪的出口寬度b2與其直徑d2之比就越大，比轉(zhuǎn)數(shù)越小，流量系數(shù)越小，則相應(yīng)葉輪的出口寬度b2與其直徑d2之比就越小。比轉(zhuǎn)數(shù)可以反映性能曲線的變化趨勢(shì)。低比轉(zhuǎn)數(shù)的泵或風(fēng)機(jī)的曲線比較平坦，曲線較陡，即機(jī)器的軸功率隨流量增大上升較快；而曲線則較平坦。低比轉(zhuǎn)數(shù)的泵與風(fēng)機(jī)則與此相反。曲線較陡，隨增大下降較快，上升較緩，當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù)大到一定程度時(shí)，曲線會(huì)出現(xiàn)s形狀，曲線甚至隨增大而下降

42、。比轉(zhuǎn)數(shù)可用于泵或風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)。比轉(zhuǎn)數(shù)還可用于指導(dǎo)泵與風(fēng)機(jī)的選型。當(dāng)已知泵或風(fēng)機(jī)所需的流量和壓頭時(shí)，可以組合原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算需要的比轉(zhuǎn)數(shù)，從而初步確定泵或風(fēng)機(jī)的型號(hào)。5-11 離心式泵或風(fēng)機(jī)相似的條件是什么？什么是相似工況？兩臺(tái)水泵（風(fēng)機(jī)）達(dá)到相似工況的條件是什么？答：離心式泵與風(fēng)機(jī)相似的條件是：1）幾何相似。即一系列的泵（或風(fēng)機(jī)）的各過流部件相應(yīng)的線尺寸（同名尺寸）間的比值相等，相應(yīng)的角度也相等。2）動(dòng)力相似。在泵與風(fēng)機(jī)內(nèi)部，主要考慮慣性力和粘性力的影響，故要求對(duì)應(yīng)點(diǎn)的慣性力與粘性力的比值相等，即雷諾數(shù)相等。而當(dāng)雷諾數(shù)很大，對(duì)應(yīng)的流動(dòng)狀況均處于自模區(qū)時(shí)，則不要求雷諾數(shù)相等。3）運(yùn)動(dòng)相似。對(duì)

43、于幾何相似的泵（或風(fēng)機(jī)），如果雷諾數(shù)相等或流動(dòng)處于雷諾自模區(qū)，則在葉片入口速度三角形相似，也即流量系數(shù)相等時(shí)，流動(dòng)過程相似。當(dāng)兩泵（或風(fēng)機(jī)）的流動(dòng)過程相似時(shí)，對(duì)應(yīng)的工況為相似工況。在上述條件下，不同的泵（或風(fēng)機(jī)）的工況為相似工況，性能參數(shù)之間滿足相似律關(guān)系式。5-12 應(yīng)用相似律應(yīng)滿足什么條件？“相似風(fēng)機(jī)不論在何種工況下運(yùn)行，都滿足相似律?！薄巴慌_(tái)泵或風(fēng)機(jī)在同一個(gè)轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各工況（即一條性能曲線上的多個(gè)點(diǎn)）滿足相似律”。這些說法是否正確？答：應(yīng)用相似律應(yīng)滿足的條件是泵（或風(fēng)機(jī)）的工況為相似工況。即要求泵（或風(fēng)機(jī)）幾何相似、流動(dòng)狀態(tài)的雷諾數(shù)相等（或流動(dòng)均處于雷諾自模區(qū)）、流量系數(shù)相等。根據(jù)

44、相似律應(yīng)用的條件，“相似風(fēng)機(jī)不論在何種工況下運(yùn)行，都滿足相似律”這種說法顯然是錯(cuò)誤的，“同一臺(tái)泵或風(fēng)機(jī)在同一個(gè)轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各工況（即一條性能曲線上的多個(gè)點(diǎn)）滿足相似律”的說法也不正確。因?yàn)橐粭l性能曲線上的多個(gè)工況點(diǎn)之間無法達(dá)到流量系數(shù)相等，即葉片入口速度三角形不相似，流動(dòng)過程不相似。5-13離心式泵與風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線和有因次性能曲線有何區(qū)別和共性？答：共性：1）均反映了泵（或風(fēng)機(jī)）的各主要參數(shù)之間的變化關(guān)系； 2）無因次的-、-、-性能曲線與有因次的、性能曲線趨勢(shì)相似。區(qū)別：1）應(yīng)用對(duì)象及范圍不同。無因次性能曲線應(yīng)用于大小不同、轉(zhuǎn)速不等的同一系列泵或風(fēng)機(jī)；有因次性能曲線應(yīng)用于一定轉(zhuǎn)速，一

45、定尺寸的泵（或風(fēng)機(jī)），對(duì)單體泵、風(fēng)機(jī)的不同運(yùn)行工況適用。 2）無因次性能曲線上查得的性能參數(shù)不能直接使用，需要根據(jù)泵（或風(fēng)機(jī)）的轉(zhuǎn)速、尺寸換算成有因次量之后才能使用。5-14 怎樣獲取泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線？答：泵或風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)獲得。即在專門的實(shí)驗(yàn)裝置上，按照規(guī)定的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)獲得。這些實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟有國家規(guī)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，其目的是盡量避免泵或風(fēng)機(jī)運(yùn)行的外部條件對(duì)其性能參數(shù)造成影響，而主要反映泵或風(fēng)機(jī)本身的性能。實(shí)驗(yàn)中，主要通過改變運(yùn)行流量，測定相應(yīng)的揚(yáng)程或全壓、功率，同時(shí)測定流體的密度，從而獲得揚(yáng)程或全壓、功率、效率等參數(shù)隨流量的變化關(guān)系。5-15 為什么風(fēng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)要

46、求在風(fēng)機(jī)進(jìn)口前保證一定的直管長度，并設(shè)置阻尼網(wǎng)、蜂窩器等整流裝置？如果沒有足夠的直管長度和整流裝置，測出的性能會(huì)發(fā)生怎樣的變化？答：風(fēng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)要求在風(fēng)機(jī)進(jìn)口前保證一定的直管長度（大于6倍風(fēng)機(jī)進(jìn)口直徑），并設(shè)置阻尼網(wǎng)的主要作用是使進(jìn)口氣流均勻、穩(wěn)定，設(shè)置蜂窩器的作用可以將氣流中的大旋渦變成小旋渦，還可對(duì)氣流進(jìn)行梳直導(dǎo)向。這樣可以減小進(jìn)口流動(dòng)條件對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響。如果沒有足夠的直管長度和整流裝置，在相同流量下測出的風(fēng)機(jī)全壓將會(huì)降低，風(fēng)機(jī)有效功率下降，效率也會(huì)降低。6-1 什么是管網(wǎng)特性曲線？管網(wǎng)特性曲線與管網(wǎng)的阻力特性有何區(qū)別與聯(lián)系？答：枝狀管網(wǎng)中流體流動(dòng)所需的能量與流量之間的關(guān)系為，反映了外界

47、環(huán)境對(duì)管網(wǎng)流動(dòng)的影響，包含重力作用及管內(nèi)流體與外界環(huán)境交界面的壓力作用，當(dāng)管網(wǎng)處于穩(wěn)定運(yùn)行工況時(shí)，與流量變化無關(guān)。為管網(wǎng)的總阻抗。將這一關(guān)系在以流量為橫坐標(biāo)、壓力為縱坐標(biāo)的直角坐標(biāo)圖中描繪成曲線，即為管網(wǎng)特性曲線，見習(xí)題6-1圖。而管網(wǎng)的阻力特性則反映了管網(wǎng)中流體的流動(dòng)阻力與流量之間的關(guān)系，可用表示。當(dāng)時(shí)，管網(wǎng)特性曲線為“狹義管網(wǎng)特性曲線”，與阻力特性曲線重合。6-2 廣義管網(wǎng)特性曲線與狹義管網(wǎng)特性曲線有何區(qū)別？答：廣義管網(wǎng)特性曲線與狹義管網(wǎng)特性曲線分別如習(xí)題6-1圖所示。廣義管網(wǎng)特性曲線，反映在y軸上有一截距，反映了外界環(huán)境對(duì)管網(wǎng)流動(dòng)的影響，包含重力作用及管內(nèi)流體與外界環(huán)境交界面的壓力作用，

48、管網(wǎng)處于穩(wěn)定運(yùn)行工況時(shí)，與流量變化無關(guān)。時(shí)，需要提供壓力能量克服其影響；當(dāng)時(shí)，它可以為管網(wǎng)流動(dòng)提供能量。管網(wǎng)流動(dòng)所需能量的另一部分用來克服流體沿管網(wǎng)流動(dòng)產(chǎn)生的阻力，與流量的平方成正比。當(dāng)泵或風(fēng)機(jī)的工況沿廣義管網(wǎng)特性曲線變化時(shí)（如調(diào)節(jié)泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，不改變管網(wǎng)特性曲線），工況點(diǎn)之間不滿足泵或風(fēng)機(jī)的相似律。而具有狹義管網(wǎng)特性曲線的管網(wǎng)，流動(dòng)所需的全部能量為流體沿管網(wǎng)流動(dòng)產(chǎn)生的阻力，與流量的平方成正比，當(dāng)泵或風(fēng)機(jī)的工況沿管網(wǎng)特性曲線變化時(shí)遵守相似泵或風(fēng)機(jī)的相似律。6-3 分析影響管網(wǎng)特性曲線的因素。答：影響管網(wǎng)特性曲線的形狀的決定因素是管網(wǎng)的阻抗s。s值越大，曲線越陡。當(dāng)流量采用體積流量單位時(shí)，管段

49、阻抗s的計(jì)算式為：根據(jù)s的計(jì)算式可知，影響s值的參數(shù)有：摩擦阻力系數(shù)、管段長度、直徑（或當(dāng)量直徑）、局部阻力系數(shù)、流體密度。其中取決于流態(tài)。由流體力學(xué)知，當(dāng)流動(dòng)處于阻力平方區(qū)時(shí)，僅與 （管段的相對(duì)粗糙度）有關(guān)。在給定管路條件下，若值可視為常數(shù)，則有。由此可知，當(dāng)管網(wǎng)系統(tǒng)安裝完畢，管長、管徑、局部阻力系數(shù)在不改變閥門開度的情況下，都為定數(shù)，即s為定值，對(duì)某一具體的管網(wǎng)，其管網(wǎng)特性就被確定。反之，改變式中的任一參數(shù)值，都將改變管網(wǎng)特性。由于s正比于、，反比于，所以當(dāng)管網(wǎng)系統(tǒng)較長、管徑較小、局部阻力（彎頭、三通、閥門等）部件較多、閥門開度較小、管內(nèi)壁粗糙度較大、流體密度較大都會(huì)使s值增加，管網(wǎng)特性曲

50、線變陡；反之則使s值減小，管網(wǎng)特性曲線變緩。在管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，都常常通過調(diào)整管路布置、改變管徑大小或調(diào)節(jié)閥門的開度等手段來達(dá)到改變管網(wǎng)特性，使之適應(yīng)用戶對(duì)流量或壓力分布的需要。外界環(huán)境對(duì)管網(wǎng)流動(dòng)的影響反映在項(xiàng)上，包含重力作用及管內(nèi)流體與外界環(huán)境交界面的壓力作用，在管網(wǎng)特性曲線圖上反映在y軸上有一截距，管網(wǎng)處于穩(wěn)定運(yùn)行工況時(shí)，與流量變化無關(guān)。重力或管內(nèi)流體與外界環(huán)境交界面的壓力作用與流體流動(dòng)方向一致時(shí)，推動(dòng)流體流動(dòng)，反之則阻礙流體流動(dòng)。6-4 什么是系統(tǒng)效應(yīng)？如何減小系統(tǒng)效應(yīng)？答：由于泵（風(fēng)機(jī)）是在特定管網(wǎng)中工作，其出入口與管網(wǎng)的連接狀況一般與性能試驗(yàn)時(shí)不一致，將導(dǎo)致泵（風(fēng)機(jī)）的性能發(fā)生改

51、變（一般會(huì)下降）。例如，入口的連接方式不同于標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)狀態(tài)時(shí)，則進(jìn)入泵、風(fēng)機(jī)的流體流向和速度分布與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)有很大的不同，因而導(dǎo)致其內(nèi)部能量損失增加，泵、風(fēng)機(jī)的性能下降。由于泵、風(fēng)機(jī)進(jìn)出口與管網(wǎng)系統(tǒng)的連接方式對(duì)泵、風(fēng)機(jī)的性能特性產(chǎn)生的影響，導(dǎo)致泵（風(fēng)機(jī)）的性能下降被稱為“系統(tǒng)效應(yīng)”。減小系統(tǒng)效應(yīng)最主要的方法是在泵或風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口與管網(wǎng)連接時(shí)采用正確的連接方式，如進(jìn)出口接管保證足夠長的直管段、選擇正確的流動(dòng)轉(zhuǎn)彎方向、采用專門的引導(dǎo)流體流動(dòng)的裝置等。6-5 什么是管網(wǎng)系統(tǒng)中泵（風(fēng)機(jī)）的工況點(diǎn)？如何求取工況點(diǎn)？答：管網(wǎng)系統(tǒng)中泵（風(fēng)機(jī)）的工況點(diǎn)是泵或風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)中的實(shí)際工作狀態(tài)點(diǎn)。將泵或風(fēng)機(jī)實(shí)際性能曲線中的（

52、或）曲線，與其所接入的管網(wǎng)系統(tǒng)的管網(wǎng)特性曲線，用相同的比例尺、相同的單位繪在同一直角坐標(biāo)圖上，兩條曲線的交點(diǎn)，即為該泵（風(fēng)機(jī)）在該管網(wǎng)系統(tǒng)中的運(yùn)行工況點(diǎn)，如習(xí)題6-5圖（1）中，曲線i為風(fēng)機(jī)的曲線，曲線ii為管網(wǎng)特性曲線。a點(diǎn)為風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。在這一點(diǎn)上，泵或風(fēng)機(jī)的工作流量即為管網(wǎng)中通過的流量，所提供的壓頭與管網(wǎng)通過該流量時(shí)所需的壓頭相等。當(dāng)管網(wǎng)有多臺(tái)水泵或風(fēng)機(jī)聯(lián)合（并聯(lián)或串聯(lián)）工作時(shí)，應(yīng)先求出多臺(tái)水泵聯(lián)合運(yùn)行的總性能曲線，此總性能曲線與管網(wǎng)特性曲線的交點(diǎn)為管網(wǎng)系統(tǒng)的聯(lián)合運(yùn)行工況點(diǎn)；然后再求各臺(tái)水泵或風(fēng)機(jī)各自的工況點(diǎn)。此時(shí)應(yīng)特別注意單臺(tái)水泵或風(fēng)機(jī)的性能曲線與管網(wǎng)特性曲線的交點(diǎn)不是該水泵在聯(lián)合運(yùn)行

53、時(shí)的工況點(diǎn)。習(xí)題6-5解答圖（2）是兩臺(tái)相同型號(hào)的水泵并聯(lián)運(yùn)行的工況分析。圖中曲線i為單臺(tái)水泵的性能曲線，曲線ii為兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行的總性能曲線，曲線iii為管網(wǎng)特性曲線，a點(diǎn)為管網(wǎng)的總工況點(diǎn)，b為單臺(tái)水泵在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的工況點(diǎn)，此時(shí)；習(xí)題6-5解答圖（3）是兩臺(tái)相同型號(hào)的水泵串聯(lián)運(yùn)行的工況分析，各曲線及符號(hào)的含義與圖（2）中相同，此時(shí)。習(xí)題6-5解答圖（2）水泵并聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)習(xí)題6-5解答圖（3） 水泵串聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)除運(yùn)用作圖的方法外，還可應(yīng)用數(shù)解法求解泵與風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)中的工況點(diǎn)。即把表示水泵或風(fēng)機(jī)的性能曲線和管網(wǎng)特性曲線的代數(shù)方程聯(lián)合求解。6-6 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)

54、在穩(wěn)定工作區(qū)工作？答：如果泵或風(fēng)機(jī)的qh（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qh（p）曲線呈駝峰形，則位于壓頭峰值點(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)間則是非穩(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qh（p）曲線的下降段，以保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。6-7 試解釋喘振現(xiàn)象及其防治措施。答：當(dāng)風(fēng)機(jī)在非穩(wěn)定工作區(qū)運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)一會(huì)兒由風(fēng)機(jī)輸出流體，一會(huì)兒流體由管網(wǎng)中向風(fēng)機(jī)內(nèi)部倒流的現(xiàn)象，專業(yè)中稱之為“喘振”。當(dāng)風(fēng)機(jī)的性能曲線呈

55、駝峰形狀，峰值左側(cè)較陡，運(yùn)行工況點(diǎn)離峰值較遠(yuǎn)時(shí)，易發(fā)生喘振。喘振的防治方法有：1）應(yīng)盡量避免設(shè)備在非穩(wěn)定區(qū)工作；2）采用旁通或放空法。當(dāng)用戶需要小流量而使設(shè)備工況點(diǎn)移至非穩(wěn)定區(qū)時(shí)，可通過在設(shè)備出口設(shè)置的旁通管（風(fēng)系統(tǒng)可設(shè)放空閥門），讓設(shè)備在較大流量下的穩(wěn)定工作區(qū)運(yùn)行，而將需要的流量送入工作區(qū)。此法最簡單，但最不經(jīng)濟(jì)；3）增速節(jié)流法。此方法為通過提高風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)并配合進(jìn)口節(jié)流措施而改變風(fēng)機(jī)的性能曲線，使之工作狀態(tài)點(diǎn)進(jìn)入穩(wěn)定工作區(qū)來避免喘振。6-8 試解釋水泵的氣蝕現(xiàn)象及產(chǎn)生氣蝕的原因。答：水泵工作時(shí)，葉片背面靠近吸入口處的壓力達(dá)到最低值（用表示），如果降低到工作溫度下的飽和蒸汽壓力（用表示）時(shí)，液

56、體就大量汽化，溶解在液體里的氣體也自動(dòng)逸出，出現(xiàn)“冷沸”現(xiàn)象，形成的汽泡中充滿蒸汽和逸出的氣體。汽泡隨流體進(jìn)入葉輪中壓力升高區(qū)域時(shí)，汽泡突然被四周水壓壓破，流體因慣性以高速?zèng)_向汽泡中心，在汽泡閉合區(qū)內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的局部水錘現(xiàn)象，其瞬間的局部壓力，可以達(dá)到數(shù)十百萬帕。此時(shí)，可以聽到汽泡沖破時(shí)的炸裂噪音，這種現(xiàn)象稱為氣穴。在氣穴區(qū)域（一般在葉片進(jìn)口的壁面），金屬表面承受著高頻的局部水錘作用，經(jīng)過一段時(shí)間后，金屬就產(chǎn)生疲勞，其表面開始呈蜂窩狀；隨之，應(yīng)力更為集中，葉片出現(xiàn)裂縫和剝落。當(dāng)流體為水時(shí)，由于水和蜂窩表面間歇接觸之下，蜂窩的側(cè)壁與底之間產(chǎn)生電位差，引起電化腐蝕，使裂縫加寬。最后，幾條裂縫互相貫穿

57、，達(dá)到完全蝕壞的程度。水泵葉片進(jìn)口端產(chǎn)生的這種效應(yīng)稱為“氣蝕”。氣蝕是氣穴現(xiàn)象侵蝕葉片的結(jié)果。在氣蝕開始時(shí)，即為氣蝕第一階段，表現(xiàn)在泵外部是輕微噪音、振動(dòng)(頻率可達(dá)60025000次/s)和泵的揚(yáng)程，功率有些下降。如果外界條件促使氣蝕更加嚴(yán)重時(shí)，泵內(nèi)氣蝕就進(jìn)入第二階段，氣蝕區(qū)突然擴(kuò)大，這時(shí)泵的揚(yáng)程、功率及效率將急劇下降，最終導(dǎo)致停止出水。可見，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是發(fā)生氣蝕現(xiàn)象的原因。泵的安裝位置距吸水面越高、泵的工作地點(diǎn)大氣壓力越低、泵輸送的液體溫度越高，發(fā)生氣穴和氣蝕現(xiàn)象的可能性越大。為避免發(fā)生氣穴和氣蝕現(xiàn)象，必須保證水泵內(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，工程中一般用允許吸上真空高度或氣蝕余量來加以控制。6-9 為什么要考慮水泵的安裝高度？什么情況下，必須使泵裝設(shè)在吸水池水面以下？答：若水泵內(nèi)部壓力最低值低于被輸送液體工作溫度下的氣化壓力，則會(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，為避免發(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。對(duì)于有些軸流泵，或管網(wǎng)系統(tǒng)輸送的是溫度較高的液體（例如供熱管網(wǎng)、鍋爐給水和蒸汽管網(wǎng)的