流体输配管网课后习题答案详解

发布 2019-06-24 20:42:35 阅读 7898

教学大纲与教学基本要求。

第 1章流体输配管网的类型与装置。

1-1认真观察1~3个不同类型的流体输配管网,绘制出管网系统轴测图。结合第一章学习的知识,回答以下问题:

1)该管网的作用是什么?

2)该管网中流动的流体是液体还是气体?还是水蒸气?是单一的一种流体还是两种流体共同流动?

或者是在某些地方是单一流体,而其他地方有两种流体共同流动的情况?如果有两种流体,请说明管网不同位置的流体种类、哪种流体是主要的。

3)该管网中工作的流体是在管网中周而复始地循环工作,还是从某个(某些)地方进入该管网,又从其他地方流出管网?

4)该管网中的流体与大气相通吗?在什么位置相通?

5)该管网中的哪些位置设有阀门?它们各起什么作用?

6)该管网中设有风机(或水泵)吗?有几台?它们的作用是什么?如果有多台,请分析它们之间是一种什么样的工作关系(并联还是串联)?为什么要让它们按照这种关系共同工作?

7)该管网与你所了解的其他管网(或其他同学绘制的管网)之间有哪些共同点?哪些不同点?

答:选取教材中3个系统图分析如下表:

说明:本题仅供参考,同学可根据实际观察的管网进行阐述。

1-3流体输配管网有哪些基本组成部分?各有什么作用?

答:流体输配管网的基本组成部分及各自作用如下表:

1-4 试比较气相、液相、多相流这三类管网的异同点。

答:相同点:各类管网构造上一般都包括管道系统、动力系统、调节装置、末端装置以及保证管网正常工作的其它附属设备。

不同点:①各类管网的流动介质不同;

管网具体型式、布置方式等不同;

各类管网中动力装置、调节装置及末端装置、附属设施等有些不同。

说明]随着课程的进一步深入,还可以总结其它异同点,如:

相同点:各类管网中工质的流动都遵循流动能量方程;

各类管网水力计算思路基本相同;

各类管**性曲线都可以表示成δp=sq2+pst;

各类管网中流动阻力之和都等于动力之和,等等。

不同点:不同管网中介质的流速不同;

不同管网中水力计算的具体要求和方法可能不同;

不同管网系统用计算机分析时其基础数据输入不同,等等。

1-5 比较开式管网与闭式管网、枝状管网与环状管网的不同点。

答:开式管网:管网内流动的流体介质直接与大气相接触,开式液体管网水泵需要克服高度引起的静水压头,耗能较多。开式液体管网内因与大气直接接触,氧化腐蚀性比闭式管网严重。

闭式管网:管网内流动的流体介质不直接与大气相通,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。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。

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**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。

1)管内流动的介质;

2)动力的性质;

3)管内流体与管外环境的关系;

4)管道中流体流动方向的确定性;

5)上下级管网之间的水力相关性。

答:流体输配管网分类如下表:

第 2章气体管流水力特征与水力计算。

2-1某工程中的空调送风管网,在计算时可否忽略位压的作用?为什么?(提示:估计位压作用的大小,与阻力损失进行比较。)

答:民用建筑空调送风温度可取在15~35℃(夏季~冬季)之间,室内温度可取在25~20℃(夏季~冬季)之间。取20℃空气密度为1.

204kg/m3,可求得各温度下空气的密度分别为:

15℃:=1.225 kg/m3

35℃:=1.145 kg/m3

25℃:=1.184 kg/m3

因此:夏季空调送风与室内空气的密度差为1.225-1.184=0.041kg/m3

冬季空调送风与室内空气的密度差为1.204-1.145=0.059kg/m3

空调送风管网送风高差通常为楼层层高,可取h=3m,g=9.807 n/则。

夏季空调送风位压=9.807×0.041×3=1.2 pa

冬季空调送风位压=9.807×0.059×3=1.7 pa

空调送风系统末端风口的阻力通常为15~25pa,整个空调送风系统总阻力通常也在100~300 pa之间。可见送风位压的作用与系统阻力相比是完全可以忽略的。

但是有的空调系统送风集中处理,送风高差不是楼层高度,而是整个建筑高度,此时h可达50米以上。这种情况送风位压应该考虑。

2-2如图 2-1-1是某地下工程中设备的放置情况,热表示设备为发热物体,冷表示设备为常温物体。为什么热设备的热量和地下室内污浊气体不能较好地散出地下室?如何改进以利于地下室的散热和污浊气体的消除?

图2-1-1图2-1-2

图2-1-3图2-1-4

答:该图可视为一 u型管模型。因为两侧竖井内空气温度都受热源影响,密度差很小,不能很好地依靠位压形成流动,热设备的热量和污浊气体也不易排出地下室。

改进的方法有多种:(1)将冷、热设备分别放置于两端竖井旁,使竖井内空气形成较明显的密度差,如图 2-1-2;(2)在原冷物体间再另掘一通风竖井,如图 2-1-3;(3)在不改变原设备位置和另增竖井的前提下,采用机械通风方式,强制竖井内空气流动,带走地下室内余热和污浊气体,如图 2-1-4。

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?

答: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。

答: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。

答:根据教材推导式(2-3-21)式中。

—送风口计算送风量 ,m3/h;——送风口流量系数;——送风口孔口面积,m2;——送风管内静压,pa; —送风密度,kg/m3。从该表达式可以看出,要实现均匀送风,可以有以下多种方式:

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?

答: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**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?