流体输配管网第八章必考习题.docx

流体输配管网第八章必考习题.docx

《流体输配管网第八章必考习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体输配管网第八章必考习题.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

流体输配管网第八章必考习题

第8章

8-1．如图4所示流体输配管网图，各分支的阻抗为：

S

（1）=3.2，S

（2）=3.3，S（3）=3.4，S（4）=0.2，S（5）=0.3，S（6）=0.4（单位：

kg/m7）。

该管网图没有节点流量。

在分支③上设有机械动力，在其合理的工作流量范围，输出全压和流量的函数关系为：

 Pa。

试建立求解该管网的分支流量Q（Q1,Q2,…Q6）的方程组。

（1）写出基本关联矩阵Bk，建立节点流量平衡方程组。

（2）选出管网图的最小阻抗生成树，写出独立回路矩阵Cf，建立独立回路压力平衡方程组。

（3）将独立回路压力平衡方程组转化为只有余枝流量未知数的方程组。

（2分）

解：

（1）以节点4为参考节点，基本关联矩阵和节点流量平衡方程组为：

；

（2）最小阻抗生成树由分支4、5、6组成。

（3）首先将分支4、5、6的流量用分支1、2、3表示。

，代入独立回路压力平衡方程组即得。

8-2．如图为某流体输配管网图，所有分支的阻抗均已知。

各节点流量如下表。

节点号

1

2

3

4

5

6

流量（m3/h）

-420

530

-440

570

-610

370

（1）以节点V6为参考节点，写出该管网图的基本关联矩阵Bk，和节点流量平衡方程组。

（2）以管段1、2为余枝，写出该管网图的独立回路矩阵Cf和独立回路压力平衡方程组。

解：

以节点6为参考点的基本关联矩阵Bk=

节点流量平衡方程矩阵

=

（2）独立回路矩阵Cf=

节点压力平衡方程矩阵

=

写成方程的形式：

将

代入。

8-3．如下图所示的流体输配管网图，各管段的阻抗（单位：

kg/m7）为：

S

（1）=5.2，S

（2）=5.3，S（3）=1.2，S（4）=1.3，S（5）=1.4。

该管网图的1、4节点分别有节点流量，其大小方向如图示。

试建立求解管段流量Q（Q1,Q2,…Q5）的方程组。

（1）建立矩阵形式表示的节点流量平衡方程组。

（2）选出管网图的最小阻抗生成树，写出独立回路矩阵Cf，建立矩阵形式的独立回路压力平衡方程组。

（3）将独立回路压力平衡方程组简化为只有余枝流量未知数的方程组。

解：

（1）以节点4为参考节点，节点流量平衡方程组如下：

（2）最小阻抗树由分支3、4、5组成。

独立回路矩阵：

；独立回路压力平衡方程组：

（3）

8-4某室外供热管网的环状干线图如图1所示。

试进行该管网环状干线的水力计算，确定各管段的管径、流量、压力损失及各节点的压力，以节点1的压力为参考压力0值。

各管段长度见及局部阻力系数见表1。

管段的比摩阻应不大于300Pa/m，流体密度取950.7kg/m3。

图1供热管网的环状干线图

表1各管段的长度和局部阻力系数

管段编号

起点

终点

管长/m

总局部阻力系数

粗糙度/mm

1

1

2

100

3

0.5

2

1

3

200

2

0.5

3

2

3

120

3

0.5

4

3

4

123

3

0.5

5

2

4

222

2

0.5

解：

（一）第一步：

分别输入

节点数：

4

分支数：

5

流体密度：

1000

下一步：

依次添加表1中的分支信息

表1分支信息输入

分支编号

起点

终点

直径/m

管长/m

总局部阻力系数

粗糙度/mm

1

1

2

0.2

100

3

0.5

2

1

3

0.3

200

2

0.5

3

2

3

0.3

120

3

0.5

4

3

4

0.15

123

3

0.5

5

2

4

0.3

222

2

0.5

其中，“分支阻抗计算”均选择“用管段参数计算”。

（二）下一步：

输入节点信息

依次输入表2中的节点流量。

表2

节点信息表

节点编号

节点流量

1

500

2

-200

3

-150

4

-150

定压点选择节点1，压力为默认值0。

（三）动力装置设置

进行设计性水力计算，没有动力装置，直接进入下一步。

会提示：

“您没有设置动力装置，重新输入吗？

”应回答否。

（四）管网输入数据显示

显示前面输入的数据，检查无误后单击“完成”。

（五）进行管网计算

单击管网计算菜单下的“管网计算”菜单，或相应的工具按钮“左起第三个”，进行管网计算。

主要计算结果见表3。

表3

网络分析计算结果表

分支编号

起点

终点

分支阻抗

计算流量

小时流量

分支阻力

1

1

2

7750246

4.599594E-02

165.5854

16396.63

2

1

3

1682893

9.289294E-02

334.4146

14521.85

3

2

3

1089792

-4.147649E-02

-149.3154

-1874.77

4

3

4

3.950512E+07

9.749793E-03

35.09925

3755.30

5

2

4

1845996

3.191687E-02

114.9007

1880.49

8-5水力工况分析。

某室外供热管网图如图2所示。

该管网的供回水干线的管径、管长及局部阻力等参数见表2，热源、用户及其连接管段（图中管段6~9）的设计流量以及设计流量下的压力损失亦列于表2中。

循环水泵为两台相同水泵并联运行，其中单台水泵的性能参数见表3。

试分析：

该管网工作时各个用户的流量；若管段1因损坏而关断，此时各个用户的实际流量是多少？

图2供热管网图

表2管段参数表（流体密度取950.7kg/m3）

分支编号

起点

终点

粗糙度/mm

直径

m

管长

m

总局部阻力系数

设计流量

m3/h

阻力

Pa

1

1

2

0.5

0.2

100

3

0

0

2

1

3

0.5

0.3

200

2

0

0

3

2

3

0.5

0.3

120

3

0

0

4

3

4

0.5

0.15

123

3

0

0

5

2

4

0.5

0.3

222

2

0

0

6

5

1

0

0

0

0

500

100000

7

2

6

0

0

0

0

200

80000

8

3

7

0

0

0

0

150

60000

9

4

8

0

0

0

0

150

60000

10

6

5

0.5

0.2

100

3

0

0

11

7

5

0.5

0.3

200

2

0

0

12

7

6

0.5

0.3

120

3

0

0

13

8

7

0.5

0.15

123

3

0

0

14

8

6

0.5

0.3

222

2

0

0

表3单台水泵性能参数表

转速

工作转速

流量下限

流量上限

1200

1200

300

700

流量1

全压1

流量2

全压2

流量3

全压3

320

36

500

30

660

22

解：

（一）第一步：

分别输入

节点数：

8

分支数：

14

流体密度：

1000

下一步：

依次添加表1中的分支信息

表1分支信息输入

分支编号

起点

终点

粗糙度/mm

直径

m

管长

m

总局部阻力系数

设计流量

m3/h

阻力

Pa

1

1

2

0.5

0.2

100

3

0

0

2

1

3

0.5

0.3

200

2

0

0

3

2

3

0.5

0.3

120

3

0

0

4

3

4

0.5

0.15

123

3

0

0

5

2

4

0.5

0.3

222

2

0

0

6

5

1

0

0

0

0

500

100000

7

2

6

0

0

0

0

200

80000

8

3

7

0

0

0

0

150

60000

9

4

8

0

0

0

0

150

60000

10

6

5

0.5

0.2

100

3

0

0

11

7

5

0.5

0.3

200

2

0

0

12

7

6

0.5

0.3

120

3

0

0

13

8

7

0.5

0.15

123

3

0

0

14

8

6

0.5

0.3

222

2

0

0

其中，分支1-5，10-14的“分支阻抗计算”均选择“用管段参数计算”，6-9选择“用流量和阻力计算”，其流量和阻力见表1。

（二）下一步：

输入节点信息

所有节点流量为零。

定压点选择节点5（水泵入口点），压力为200000Pa。

（三）动力装置设置

按表2设置。

（输入情况界面见图1）。

表2（流量单位：

m3/h，全压单位：

mH2O）

序号

装置编号

所在分支

分支设计流量

转速

工作转速

流量下限

流量上限

1

sb

6

500

1200

1200

300

700

流量1

全压1

流量2

全压2

流量3

全压3

320

36

500

30

660

22

图1动力装置设置界面

（四）管网输入数据显示

显示前面输入的数据，检查无误后单击“完成”。

（五）进行管网计算

单击管网计算菜单下的“管网计算”菜单，或相应的工具按钮“左起第三个”，进行管网计算。

主要计算结果见表3。

表3

网络分析计算结果表

分支编号

起点

终点

分支阻抗

计算流量

小时流量

分支阻力

装置编号

动力类型

全压

1

1

2

7750246

6.072494E-02

218.6098

28579.18

0

2

1

3

1682893

.123218

443.5848

25550.82

0

3

2

3

1189863

-5.044924E-02

-181.6172

-3028.35

0

4

3

4

3.950512E+07

1.288604E-02

46.38973

6559.82

0

5

2

4

1845996

4.373837E-02

157.4581

3531.47

0

6

5

1

5184000

.183943

662.1946

175400.70

sb

水泵

350432.5

7

2

6

2.592E+07

.0674358

242.7689

117873.50

0

8

3

7

3.456E+07

5.988274E-02

215.5779

123930.20

0

9

4

8

3.456E+07

5.662441E-02

203.8479

110810.50

0

10

6

5

7750246

6.072494E-02

218.6098

28579.18

0

11

7

5

1682893

.123218

443.5848

25550.82

0

12

7

6

1189863

-5.044924E-02

-181.6173

-3028.35

0

13

8

7

3.950512E+07

1.288603E-02

46.3897

6559.81

0

14

8

6

1845996

4.373838E-02

157.4582

3531.47

0