流體輸配管網(wǎng)課后習(xí)題以及答案 【第六章作業(yè)】.doc

第六章 泵、風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)系統(tǒng)的匹配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)。取工況點(diǎn)方法:（1）當(dāng)為單個(gè)機(jī)組時(shí)將泵或風(fēng)機(jī)實(shí)際性能曲線(xiàn)中的（或），與其所接入的管網(wǎng)系統(tǒng)的管網(wǎng)特性曲線(xiàn)，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(xiàn)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)。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(guò)的流量，所提供的壓頭與管網(wǎng)通過(guò)該流量時(shí)所需的壓頭相等。（該管網(wǎng)的Pst=0）【圖1的A點(diǎn)曲線(xiàn)I 為風(fēng)機(jī)的曲線(xiàn)，曲線(xiàn)II 為管網(wǎng)特性曲線(xiàn)。A 點(diǎn)為風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)?！浚?）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(xiàn)，此總性能曲線(xiàn)與管網(wǎng)特性曲線(xiàn)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(xiàn)與管網(wǎng)特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)不是該水泵在聯(lián)合運(yùn)行時(shí)的工況點(diǎn)。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：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。因?yàn)槿绻脙?nèi)部壓力最小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。安裝水泵的高度是從進(jìn)水方面進(jìn)行考慮的，主要有兩點(diǎn)：1、水泵的自吸深度（自吸水泵才能有此功能）2、水泵的揚(yáng)程方面。只有在水泵沒(méi)有自吸能力的情況下，水泵必須安裝在水面以下的位置上。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)的凝結(jié)水等管網(wǎng)系統(tǒng)），對(duì)應(yīng)溫度下的液體汽化壓力較高；或吸液池面壓力低于大氣壓而具有一定的真空度，此時(shí)，水泵葉輪往往需要安裝在吸水池水面以下。6-16 某管網(wǎng)中，安裝有兩臺(tái)12sh-6B 型水泵，單臺(tái)性能參數(shù)如下表所示：參數(shù)序號(hào)123Q（m3/h）540720900H（m）726757N（kW）151180200當(dāng)管網(wǎng)只開(kāi)啟其中的一臺(tái)水泵時(shí)，輸出流量是720m3/h，揚(yáng)程是67m。（1）不改變管網(wǎng)，兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行，求解此時(shí)管網(wǎng)的總工作流量；每臺(tái)水泵的工況點(diǎn)（工作流量、揚(yáng)程）。（2）不改變管網(wǎng)，兩臺(tái)水泵串聯(lián)運(yùn)行，求解此時(shí)的水泵聯(lián)合運(yùn)行曲線(xiàn)、串聯(lián)運(yùn)行的工況點(diǎn)（水泵聯(lián)合運(yùn)行的總流量與總揚(yáng)程）；每臺(tái)水泵的工作流量、揚(yáng)程。解：（1）首先求兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的性能曲線(xiàn)，對(duì)單臺(tái)性能曲線(xiàn)I上的3個(gè)性能參數(shù)點(diǎn)（見(jiàn)上表），按相同揚(yáng)程時(shí)流量疊加的方法獲得，見(jiàn)習(xí)題6-16解答圖中曲線(xiàn)II。管網(wǎng)的阻抗mH2O/(m3/h)2。即管網(wǎng)特性曲線(xiàn)方程為，作管網(wǎng)特性曲線(xiàn)，見(jiàn)習(xí)題6-16 解答圖中曲線(xiàn)。曲線(xiàn)II與III的交點(diǎn)2為兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行的工況點(diǎn)。由圖可知，管網(wǎng)的總工作流量為756.7m3/h，每臺(tái)水泵的工作流量為378.4 m3/h，揚(yáng)程為73.9mH2O。（2）此兩臺(tái)水泵串聯(lián)時(shí)，按照相同流量下?lián)P程疊加的方法獲得總的性能曲線(xiàn)，見(jiàn)圖中曲線(xiàn)IV，曲線(xiàn)III和IV 的交點(diǎn)3 為管網(wǎng)總工作點(diǎn)，由圖可知，管網(wǎng)總工作流量889 m3/h，總揚(yáng)程115.47 mH2O；每臺(tái)水泵流量889 m3/h，揚(yáng)程57.7 mH2O。習(xí)題 6-16 6-18 某閉式空調(diào)冷凍水管網(wǎng)并聯(lián)有兩臺(tái)相同的循環(huán)水泵。單臺(tái)水泵性能參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速2900r/min，所配電機(jī)功率2.2kW。流量揚(yáng)程性能如下表：參數(shù)序號(hào)123流量Q（m3/h）7.512.515揚(yáng)程H（m）222018.5管網(wǎng)中開(kāi)啟一臺(tái)水泵時(shí)，流量為15 m3/h，揚(yáng)程為18.5m。（1）畫(huà)出單臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)水泵的性能曲線(xiàn)和管網(wǎng)特性曲線(xiàn)，并標(biāo)出工況點(diǎn)；（2）若管網(wǎng)只需流量10 m3/h，擬采用：1）關(guān)小調(diào)節(jié)閥門(mén)；2）調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。求出采用這兩種調(diào)節(jié)方法后水泵的工況點(diǎn)。采用關(guān)小調(diào)節(jié)閥的方法時(shí)，管網(wǎng)的阻抗值應(yīng)增加多少？采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法時(shí)，轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？比較采用這兩種方法耗用電能的情況；（3）若管網(wǎng)需要增加流量，讓這兩臺(tái)水泵并聯(lián)工作，管網(wǎng)系統(tǒng)流量能否達(dá)到30m3/h？此時(shí)每臺(tái)水泵的流量和揚(yáng)程各是多少？解：（1）如習(xí)題6-18 解答圖，單臺(tái)水泵的性能曲線(xiàn)為曲線(xiàn)I。管網(wǎng)阻抗mH2O/(m3/h)2，作管網(wǎng)特性曲線(xiàn)為曲線(xiàn)，二者的交點(diǎn)1為水泵的工況點(diǎn)，輸出流量為15 m3/h，揚(yáng)程為18.5m。（2）關(guān)小閥門(mén)時(shí)，要求的輸出流量是，水泵的性能曲線(xiàn)不變，仍為曲線(xiàn)I，由橫坐標(biāo)作垂線(xiàn)，與曲線(xiàn)I交點(diǎn)2為要求的工況點(diǎn)，此時(shí)，流量10m3/h，揚(yáng)程21.2 m。管網(wǎng)的阻抗，增加阻抗為。采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法時(shí)，管網(wǎng)特性曲線(xiàn)仍為，由橫坐標(biāo)m3/h作垂線(xiàn)，與曲線(xiàn)交點(diǎn)3為要求的工況點(diǎn)。由于曲線(xiàn)上的點(diǎn)滿(mǎn)足，即曲線(xiàn)是過(guò)單臺(tái)水泵性能曲線(xiàn)I上點(diǎn)1的相似工況曲線(xiàn)，因此點(diǎn)3與點(diǎn)1是相似工況點(diǎn)，所以轉(zhuǎn)速r/min。設(shè)水泵效率基本不變，調(diào)節(jié)閥門(mén)的耗功率和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速時(shí)的耗功率對(duì)比情況如下：，即采用調(diào)節(jié)閥門(mén)的方法耗用電能是采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的2.59倍。（3）按照水泵并聯(lián)工作的聯(lián)合運(yùn)行工作性能曲線(xiàn)的求解方法，作出此2 臺(tái)水泵并聯(lián)工作的聯(lián)合運(yùn)行工作性能曲線(xiàn)，如圖中曲線(xiàn)，與管網(wǎng)特性曲線(xiàn)交點(diǎn)4為聯(lián)合運(yùn)行的工作點(diǎn)，此時(shí)總流量16.2m3/h，不能達(dá)到30 m3/h，揚(yáng)程為22.0 mH2O。6-22 一臺(tái)水泵裝置的已知條件如下：Q=0.88 m3/s，吸入管徑D=0.6 米，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫茷? 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，輸送20清水。泵的允許吸上真空高度為Hs=3.5m，吸入段的阻力為0.4m。求：該水泵在當(dāng)?shù)剌斔颓逅畷r(shí)的最大安裝高度。若實(shí)際安裝高度超過(guò)此最大安裝高度時(shí)，該泵能否正常工作？為什么？解：該水泵吸入管中的平均速度為。該水泵在當(dāng)?shù)剌斔颓逅畷r(shí)的最大安裝高度為：若實(shí)際安裝高度超過(guò)此最大安裝高度時(shí)，該泵不能正常，因?yàn)榇藭r(shí)泵內(nèi)最低壓力點(diǎn)的壓力將可能低于該水溫下的氣化壓力，可能發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。6-25 某空氣調(diào)節(jié)工程的閉式冷凍水管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量是900t/h，水溫712，供水管路布置后經(jīng)計(jì)算管網(wǎng)總壓力損失為26mH2O，建筑物高約20m，水泵安裝在底層，試為該管網(wǎng)選配水泵。解：該管網(wǎng)為閉式管網(wǎng)，且水溫變化幅度小，不考慮重力作用的影響，按管網(wǎng)的計(jì)算壓力損失確定水泵的揚(yáng)程。對(duì)于流量和揚(yáng)程，均增加10%作為選擇水泵的依據(jù)。; ;系統(tǒng)總阻抗考慮該系統(tǒng)流量較大，且空調(diào)系統(tǒng)大多數(shù)時(shí)間并非滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，故選擇多臺(tái)相同型號(hào)的水泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)已知條件，要求