流体输配管网课后习题以及答案--【第六章作业】.doc

第六章 泵、风机与管网系统的匹配
6-5 什么是管网系统中泵（风机）的工况点？如何求取工况点？
答：管网系统中泵（风机）的工况点是泵或风机在管网中的实际工作状态点。
取工况点方法:
（1）当为单个机组时将泵或风机实际性能曲线中的（或），与其所接入的管网系统的管网特性曲线，用相同的比例尺、相同的单位绘在同一直角坐标图上，两条曲线的交点，即为该泵（风机）在该管网系统中的运行工况点。在这一点上，泵或风机的工作流量即为管网中通过的流量，所提供的压头与管网通过该流量时所需的压头相等。（该管网的Pst=0）
【图1的A点曲线I 为风机的曲线，曲线II 为管网特性曲线。A 点为风机的工况点。】

（2）当管网有多台水泵或风机联合（并联或串联）工作时，应先求出多台水泵联合运行的总性能曲线，此总性能曲线与管网特性曲线的交点为管网系统的联合运行工况点；然后再求各台水泵或风机各自的工况点。此时应特别注意单台水泵或风机的性能曲线与管网特性曲线的交点不是该水泵在联合运行时的工况点。

6-9 为什么要考虑水泵的安装高度？什么情况下，必须使泵装设在吸水池水面
以下？
答：需要考虑水泵的安装高度，保证水泵内压力最低点的压力高于工作温度对应的饱和蒸汽压力，且应保证一定的富裕值。因为如果水泵内部压力最小值低于被输送液体工作温度下的气化压力，则会发生气蚀现象，使水泵损坏。
安装水泵的高度是从进水方面进行考虑的，主要有两点：1、水泵的自吸深度（自吸水泵才能有此功能）2、水泵的扬程方面。只有在水泵没有自吸能力的情况下，水泵必须安装在水面以下的位置上。对于有些轴流泵，或管网系统输送的是温度较高的液体（例如供热管网、锅炉给水和蒸汽管网的凝结水等管网系统），对应温度下的液体汽化压力较高；或吸液池面压力低于大气压而具有一定的真空度，此时，水泵叶轮往往需要安装在吸水池水面以下。

6-16 某管网中，安装有两台12sh-6B 型水泵，单台性能参数如下表所示：
参数序号
1
2
3
Q（m3/h）
540
720
900
H（m）
72
67
57
N（kW）
151
180
200
当管网只开启其中的一台水泵时，输出流量是720m3/h，扬程是67m。
（1）不改变管网，两台水泵并联运行，求解此时管网的总工作流量；每台水泵
的工况点（工作流量、扬程）。
（2）不改变管网，两台水泵串联运行，求解此时的水泵联合运行曲线、串联运
行的工况点（水泵联合运行的总流量与总扬程）；每台水泵的工作流量、扬程。

解：（1）首先求两台水泵并联运行时的性能曲线，对单台性能曲线I上的3个
性能参数点（见上表），按相同扬程时流量叠加的方法获得，见习题6-16解答图中曲线II。管网的阻抗mH2O/(m3/h)2。即管网特性曲线方程为，作管网特性曲线，见习题6-16 解答图中曲线。
曲线II与III的交点2为两台水泵并联运行的工况点。由图可知，管网的总工
作流量为756.7m3/h，每台水泵的工作流量为378.4 m3/h，扬程为73.9mH2O。
（2）此两台水泵串联时，按照相同流量下扬程叠加的方法获得总的性能曲线，
见图中曲线IV，曲线III和IV 的交点3 为管网总工作点，由图可知，管网总工
作流量889 m3/h，总扬程115.47 mH2O；每台水泵流量889 m3/h，扬程57.7 mH2O。

习题 6-16

6-18 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
1
2
3
流量Q（m3/h）
7.5
12.5
15
扬程H（m）
22
20
18.5
管网中开启一台水泵时，流量为15 m3/h，扬程为18.5m。
（1）画出单台水泵运行时水泵的性能曲线和管网特性曲线，并标出工况点；
（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）如习题6-18 解答图，单台水泵的性能曲线为曲线I。管网阻抗
mH2O/(m3/h)2，作管网特性曲线为曲线，二者的交点1为水
泵的工况点，输出流量为15 m3/h，扬程为18.5m。
（2）关小阀门时，要求的输出流量是，水泵的性能曲线不变，仍为曲线I，由横坐标作垂线，与曲线I交点2为要求的工况点，此时，流量10m3/h，扬程21.2 m。管网的阻抗，增加阻抗为。
采用调节转速的方法时，管网特性曲线仍为，由横坐标m3/h作垂线，与曲线交点3为要求的工况点。由于曲线上的点满足，即曲线
是过单台水泵性能曲线I上点1的相似工况曲线，因此点3与点1是相似工况点，所以转速r/min。设水泵效率基本不变，调节阀门的耗功率和调节转速时的耗功率对比情况如下：，即采用调节阀门的方法耗用电能是采用调节转速的2.59倍。
（3）按照水泵并联工作的联合运行工作性能曲线的求解方法，作出此2 台水泵
并联工作的联合运行工作性能曲线，如图中曲线，与管网特性曲线交点4
为联合运行的工作点，此时总流量16.2m3/h，不能达到30 m3/h，扬程为22.0 mH2O。

6-22 一台水泵装置的已知条件如下：Q=0.88 m3/s，吸入管径D=0.6 米，当地大
气压力近似为1 个标准大气压力，输送20℃清水。泵的允许吸上真空高度为
[Hs]=3.5m，吸入段的阻力为0.4m。求：该水泵在当地输送清水时的最大安装高
度。若实际安装高度超过此最大安装高度时，该泵能否正常工作？为什么？
解：该水泵吸入管中的平均速度为。
该水泵在当地输送清水时的最大安装高度为：若实际安装高度超过此最大安装高度时，该泵不能正常，因为此时泵内最低压力点的压力将可能低于该水温下的气化压力，可能发生气蚀现象。

6-25 某空气调节工程的闭式冷冻水管网设计流量是900t/h，水温7~12℃，供水
管路布置后经计算管网总压力损失为26mH2O，建筑物高约20m，水泵安装在底层，
试为该管网选配水泵。
解：该管网为闭式管网，且水温变化幅度小，不考虑重力作用的影响，按管网的
计算压力损失确定水泵的扬程。对于流量和扬程，均增加10%作为选择水泵的依
据。; ;
系统总阻抗
考虑该系统流量较大，且空调系统大多数时间并非满负荷运行，故选择多台相同
型号的水泵并联运行。根据已知条件，要求泵装置输送的液体是温度不高的清水，
且泵的位置较低，不必考虑气蚀问题，故选用占地较少的ISG 管道离心式泵。根
据该型号泵的性能参数表，选择ISG200-315（I）型离心泵2 台并联运行。水泵
运行工况如习题6-25解答图所示。根据工程的重要性，可考虑选一台相同型号
的水泵作为备用。