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1、计算与说明题：一、假定某建筑的热水采暖系统和给水系统的管径、管网高度相同，管内流速也相同，两系统所需的水泵扬程是否相同？为什么？ 答：两系统所需水泵扬程不相同。热水采暖系统是闭式管网，给水系统是开式管网。开式管网水泵扬程应包括高差，而闭式管网水泵扬程不含次项。因此，即使其他条件相同，热水采暖系统和给水系统水泵扬程也不相同。复习：开式管网与闭式管网的区别闭式管网压能与阻力特点：H=Z2-Z1+(P2 -P1)/r+(V22-V21)/2g+h12l 闭式液体管网水泵一般不需要考虑高度引起的静水压头，比同规模的开式管网耗能少。l 闭式液体管网内因与大气隔离，腐蚀性主要是结垢，氧化腐蚀比开式管网轻微
2、。开式管网与闭式管网其他区别：供暖空调冷热水管网中通常会有少量气体（空气）产生，这些气体汇集后会减少管道的过流断面，甚至产生气塞，影响管网的正常运行，加快管网的腐蚀。因此，通常需要对气体进行集中排放，排气装置设在系统的最高处。建筑给水管网是开式管网，各水龙头防水时，管网中的气体可一并排出，因此给水管网不需要设排气装置。二、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，水泵扬程不变时，系统总流量Q减少，并联支路Q1Q4各段资用压力减小，Q1Q4均减少；阀门B关小后，管网总阻抗增大，因此总流量Q减小；管网压降递度减小，Q1、Q3、 Q4上的资用压
3、力均增大，因此流量Q1、Q3、 Q4均增大；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；阀门C关小后，同理Q减小，因总流量减少后，Q1、Q2资用压力增大，而Q3、 Q4资用压力降低，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。复习：资用压力、并联管路阻力平衡 独用管段资用压力Pi2=Pzhi -Pi1 水泵扬程不变时, Pzhi不变。Q1Q4独用管段资用压力随着Pi1增大而减小，Q1Q4均减少；三、泵与风机的理论扬程方程为：。请回答：在什么条件下理论扬程方程可简化为：，这有何指导意义？答：当进口切向分速度时
4、，理论扬程方程可简化为。这说明在泵或风机的设计时，使进口绝对速度与圆周速度之间工作角时，可以获得最大的理论扬程，此时流体按径向进入叶片的流道。习题5-17第二问：U1=9.2;W1=5;因W1U1，能使工作角的速度三角形不存在。四、有两个完全相同的机械通风管网，一个在成都，一个在拉萨。这两个管网运行时，风机的转速也相同。问：两个管网的风量是否一样？风机耗用的电功率呢？ 答：因管道系统相同，匹配的风机也相同，风量相同。成都的这个管网耗用的电功率大。因为这两个管网运行时，风机的工况相似。根据相似率，。复习：性能参数Q，H，N、工作状态点五、简述欧拉方程的物理意义。答：第一项是离心力作功，使流体自进
5、口到出口产生一个向外的压能增量；第二项是由于叶片间流道展宽、相对速度降低而获得的压能增量，它代表叶轮中动能转化为压能的份额。由于相对速度变化不大，故其增量较小；第三项是单位重量流体的动能增量。六、风机的实际性能曲线不同于理想性能曲线，这是如何造成的？答：风机实际性能曲线不同于理想性能曲线，造成这种差异的原因有：a 风机叶片数量与厚度不满足欧拉方程“叶片数量无限多，叶片厚度无限薄”的假设，实际风机叶片影响风机的流量和扬程；b 流体流经风机进口至出口的整个流道中将产生流动损失、轮阻损失、泄露损失等多种损失，不满足欧拉方程“流动为理想流动”的假设；C风机安装产生的局部损失，如进口气流有涡漩或预漩作用
6、，使气流有冲击地进入叶片，降低了风机性能。复习：欧拉方程假设条件、物理意义七、在n=2900rpm的条件下实测一离心泵的结果为：Q=0.2m3/s，扬程H=100m，轴功率Ns=240kw，其输送流体的密度为1000kg/m3。试求:1）该泵的全效率？已知机械传动效率=90%，求该泵的内效率 为多少？ 2）有一几何相似的水泵，其叶轮直径比上述泵的叶轮大一倍，输送流体的密度为960kg/m3，在n=2000rpm的条件下运行，求在效率相同的工况点的流量、扬程和有效功率各为多少？答：1）泵的全效率=（有效功率Ne）/（轴功率Ns）=（.g.H.Q）/240=(10009.81000.2)/240=
7、0.8167，即为81.67%； 泵的内效率=/=0.8167/0.9=0.9074，即为90.74%。 2）根据相似律换算公式可得： H/H=(/)(D2/D2)2(n/n)2=(1000/960)(1/2)2(2900/2000)2=0.5475；得：H=182.6m Q/Q=(D2/D2)3(n/n)=(1/2)3(2900/2000)=0.181；得：Q=1.105m3/s Ne/Ne=（/).(D2/D2)5.(n/n)3=(1000/960).(1/2)5.(2900/2000)3=0.099；得：Ne=1979KW复习：相似律、无因次数(P171)八、问调节管网流量的方法有哪些？
8、哪种方法最节能？为什么？A图中为水泵性能曲线；为管网特性曲线；交叉点A为工况点。 答：（1）调节管网流量到7.5的方法有：a.改变管网特性曲线（可关小阀门）至性能曲线；b.减小水泵转速；c.采用水泵进口导流器调节；d.切削叶轮调节。 （2）在以上四种调节方法中，减小水泵转速的方法最节能。因为水泵功率N与转速成三次方关系，减小后，水泵功率下降非常明显；调节阀门开度则增加了额外的压力损失，水泵耗能有大部分消耗在阀门上，是不经济的；采用进口导流器调节，使进水产生预旋，会降低水泵的性能，增加进口损失，不如变速调节的节能效果好；采用切削叶轮的方法调节，虽然达到改变水泵性能曲线的目的，但水泵的效率已下降，
9、其节能效果不及转速调节。复习：工况调节九、如图所示通风系统，各管段的设计流速和计算阻力如下表。（1） 系统风机的全压和风量应为多少？（2） 各设计风量能否实现？若运行时，测得1#排风口的风量为4000，2#、3#排风口的风量是多少？（3） 若运行中需要增加1#排风口的风量，应怎样调节？管段142445355678设计流量（）400060001000050001500015000设计流速（）661081012计算阻力（）18012060200120250答：（1）最不利环路选择为：145678，最不利环路计算阻力：，考虑10%的富裕量，风机全压；系统所有风量之和为15000，考虑10%的富裕量，
10、选用风机风量。（2）各设计风量不能实现，因为各并联环路未实现压力平衡。当1#风口风量为4000时，可知；因为管段14与管段24并联，所以；从而，对管段24有：；计算可得。管段45中风量；从而，同理可计算得到。从而，同理可计算得到。综上，当1#风口风量为4000时，2#为7348，3#为5523。(3)运行中如要增加1#风口的排风量，可以提高风机转速或在保持风机全压和流量不变的前提下，关小并联支路24的阀门开度，增大支路24的阻力；当关小支路35的阀门开度时，同样也可以部分增大1#排风口风量（2#排风口风量也同时增加）；同时关小24、35支路阀门开度，则1#排风口增加排风量更加明显。十、矩形风管
11、水力计算中采用“流速当量直径”和“流量当量直径”，简述这两种当量直径的概念和计算方法，以及采用这两种当量直径查平均摩阻线算图时要注意的对应关系。答：1）流速当量直径DV：假设某一圆形风管中的空气流速与矩形风管中的空气流速相等，且两者的单位长度摩阻相等，则该圆形风管的直径就称为矩形风管的流速当量直径： 2）流量当量直径DL：假设某一圆形风管中的空气流量与矩形风管中的空气流量相等，且两者的单位长度摩阻相等，则该圆形风管的直径就称为矩形风管的流量当量直径： 3）查平均摩阻线算图时要注意的对应关系：采用流速当量直径时，必须用矩形风管的流速去查阻力；采用流量当量直径时，必须用矩形风管的流量去查阻力。十一
12、、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（自有液面）高出3 m，该水泵能否正常工作？为什么？ 答： m / s，最大允许安装高度为：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。习题课（二）1. 有一转速为1480r/min的水泵，理论流量Q=0.0833m3/S, 叶轮外径D2=360mm, 叶轮出口有效面积A=0.023 m2, 叶片出口安装角，试作出口速度三角形。假设流体进入
13、叶片前没有预旋运动，试计算此泵的理论压头。解：泵和风机的理论扬程： HT=先求： 代入得： HT=1/9.8*（27.9*27.927.9*3.62*cot300）=61.2m复习：速度三角形，流量、周向速度公式2. 已知：某水泵的性能曲线用如下多项式表示：H=其中，A1、A2、A3为已知数值的系数。求：这样的两台水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=A/4*Q2+ A2/2*Q+A3（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： H=2*
14、A1Q2+ 2*A2Q+2*A3复习：联合运行曲线绘制 （串联时：,; 并联时：，）3. 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。流量扬程性能如下表：参数序号123流量(m3/h)7.512.515扬程(m)222018.5管网中开启一台水泵时，流量为15 m3/h，扬程为18.5m。（1）写出单台水泵运行时水泵的性能曲线和管网特性曲线；（2）若管网只需流量10 m3/h，拟采用：1）关小调节阀门；2）调节水泵的转速的办法来实现。求出采用这两种调节方法后水泵的工况点。采用关小调节阀的方法时，管网的阻抗值应增加多少？采用
15、调节转速的方法时，转速应为多少？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30m3/h？此时每台水泵的流量和扬程各是多少？解：（1）S=H/Q2=18.5/(15)2=0.082h2/m5; 把性能参数代入：H=得：(1)-(3)式： (2)-(3)式： 68.75A1 相减消去A2得： -2.5=37.5A1 即：A1 =-0.06667 A2=1. A3=16.5 得泵的性能曲线：H=-0.06667Q2+1.Q+16.5 管网的性能曲线：H=0.082 Q2 （2）A. 关小阀门时，泵的性能曲线不变。 输出流量为10m/s时，H
16、=-0.06667*10*10+1.*10+16.5=22.17 管网的阻抗=22.17/（10）2=0.2217，增加的阻抗0.2217-0.082=0.1397 由于阀门关小额外增加的压力损失为：22.17-0.082*10*10=13.96667耗用电能：N=Ne/34.33%=10*9.8*22.17/0.3433=1.758 B. 调节转速时，管网的性能曲线不变。输出流量为10m/s时, H=0.082*10*10=8.2相似曲线：H=(H/Q2)Q2=0.082 Q2相似工况点： H= 4.220, Q=15.47n=(Q/Q)n=(10/15.47)*2900=1875耗用电能：N=Ne/34.33%=10*9.8*8.2/0.3433=0.65 （3）并联运行时： H=-0.06667/4*Q2+1./2*Q+16.5=-0.01667 Q2+0. Q +16.5 与管网特性曲线联立得：Q=16.42 H=22.13268复习：联合运行特性