第7章习题解

流量（kg/h） 阻力（Pa） 管径（mm） 6000 25000 50 3000 15000 32 3000 35000 32 3000 15000 32 3000 65000 25 6000 30000 50

习题图7-3

（1）求该管网的特性曲线；

（2）为该管网选择水泵、求水泵的工况点，并绘制管网在水泵工作时的压力分布图； （3）求当3-4之间的阀门关闭时水泵的工况点并绘制此时管网的压力分布图；

（4）3-4之间的阀门关闭后，2-5之间的用户的实际流量是多少？要使其得到设计流量，该如何调节？ 解：（1）根据

计算各管段阻抗，其中流量

的单位为t/h，

的单位为mH2O，

管段阻抗单位为mH2O/(t/h)2。结果填入计算表1；按照管段的串并联关系，计算管网系统得总阻抗，见计算表1。

阻抗计算 (mH2O/(t/h)2) 计算表1

管段 管段阻抗

2-3，3-4，4-5串联阻抗 2-3-4-5与 2-5并联阻抗 系统总阻抗

1-2

2-3

3-4

4-5

2-5

5-6

0.0709 0.1701 0.3968 0.1701 0.7370 0.0850

0.7370 0.1842 0.3401

因此，此管网的管网特性曲线方程为7-14解答图1中曲线I。

，其中流量 的单位为t/h。绘出曲线如图习题

（2）该管网设计总流量6t/h，总阻力12mH2O。选择IRG40-100型离心式管道热水泵，其性能参数如下表：

流量(t/h) 4.4 6.3 8.3 扬程(mH2O) 13.2 12.5 11.3 2900 转速(r/min) 功率(kW) 0.33 0.4 0.48 0.55 电机功率(kW) 将水泵的特性曲线绘制在7-14解答图1中，即曲线II，它与管网特性曲线I的交点a为水泵的工况点。由图可知，水泵输出流量为6.10 t/h，扬程为12.6mH2O。管段3-4和管段2-5的流量均为3.05 t/h，计算出各管段阻力见下表：

管段 流量(t/h) 1-2 6.10 2-3 3.05 3-4 3.05 4-5 3.05 2-5 3.05 5-6 6.10 阻抗（mH2O/(t/h)2） 0.0709 阻力(mH2O) 2.6 0.1701 1.6 0.3968 3.7 0.1701 1.6 0.7370 6.8 0.0850 3.2 以水泵轴线为压力0-0基准高度线。膨胀水箱与管网的联结点6为定压点，水头值为7mH2O，根据各管段的阻力和水泵的工作扬程，可计算出各节点的水头，见下表：

节点 1 1 19.6 2 17.0 3 15.4 4 11.7 5 10.2 6 7.0 水压图如图习题7-14解答图2所示。

（3）3-4管段上的阀门关闭，此时系统的总阻抗为0.8929 mH2O/(t/h)2，管网特性曲线见7-14解答图1曲线III。水泵工况点为b，输出流量为3.86 t/h，水泵扬程13.3 mH2O。各管段阻力与节点压力计算结果见下表。水压图如图习题7-14解答图3所示。

管段编号 1-2 2-5 5-6 6-1 管段阻力（mH2O） 1.1 11.0 1.3 0.0 节点编号 1 2 5 6 节点压力（mH2O） 20.3 19.3 8.3 7.0

习题7-14解答图1

习题7-14解答图2 习题7-14解答图3

（4）3-4管段上的阀门关闭后，2-5之间的用户流量为3.86 t/h。欲使该用户保持设计流量3 t/h，可以关小2-5管段上的阀门，将管网阻抗增加至1.4950 mH2O/(t/h)2，此时水泵扬程位13.5 mH2O；或调节水泵的转速，此时应使水泵工作在

t/h的竖直线与管网特性曲线

III的交点c。c与b为相似工况点，因此可根据相似关系式计算得出水泵的转速：

r/min

此时水泵扬程为8.0 mH2O。

7-15 如习题图7-4，在设计流量QI=QII=QIII=100 m3/h时，阻力△PAA1=△PA1A2=△PA2A3=20kPa；△PB3B2=△PB2B1=△PB1B=20kPa；△PA3B3=80kPa。 （1）画出此管网的压力分布图；

（2）用户II开大阀2，将流量QII增加到150 m3/h。此时△PA2B2 =100kPa，这时管网的压力分布图将怎样变化？并请计算I、III的水力失调度； （3）计算用户III的水力稳定性，提出增大用户水力稳定性的措施。

习题图7-4

习题7-15解答图

解：（1）压力分布图如习题7-15解答图（a）所示。 （2）根据各管段压降和流量，用

计算各管段阻抗，见下表。A2-B2管段的阀门开度发生

了变化，其阻抗相应发生变化，采用调节阀门后的压降和流量计算；其余各管段阻抗不发生变化，可采用原来的流量与压降计算。结果见下表。

管段 A-A1 A1-A2 A2-A3 A1-B1 A2-B2 A3-B3 B3-B2 B2-B1 B1-B 压降Pa 20000 20000 20000 160000 100000 80000 20000 20000 20000 流量m3/h 300 200 100 100 150 100 100 200 300 阻抗Pa·(m3/h) -1 0.222 0.5 2 16 4.444 8 2 0.5 0.222 管网水力工况计算见下表：

用户III流量m3/h 用户II流量m3/h A1-A2和B2-B1压降Pa A1-B1压降Pa 用户I流量m3/h 总流量m3/h A-A1和B1-B压降Pa 已知 91.29 150 58219.46 158219.46 99.44 340.73 51598.37 总压降Pa 209817.83 压力分布图如习题7-15解答图（b）所示。 用户I的水力失调度用户III的水力失调度

。提高用户水力稳定性的主要方法是相对地增大网路干管的

（3）用户III的水力稳定性

管径，以减小网路干管的压降；或相对地增大用户系统的压降。适当地增大靠近动力装置的网路干管的直径，对提高网路的水力稳定性效果更为显著；为了增大用户系统的压降，可采用安装高阻力小管径阀门等措施。在运行时，应尽可能将网路干管上的阀门开大，而把剩余作用压差消耗在用户系统上。

7-16 如习题图7-5所示的管网，在设计流量QI=QII=QIII=240 m3/h时，各管段的流动阻力为：△HAA1=△HA1A2=△HA2A3=5 mH2O；△HB3B2=△HB2B1=△HB1B=5 mH2O，△HAB＝10 mH2O，△HA3B3＝10 mH2O。水泵转速为1450r/min，性能参数见表a：

习题图7-5

表a 参数序号 流量（m3/h） 扬程（mH2O） 效率（％） 1 500 54.5 72 2 720 50 80 3 900 42 80 （1）由于负荷减小，三个用户均关小自己的阀门，将流量降低到167 m3/h， 求此时水泵的工况点，计算其消耗的功率。这时，各个用户支路的阻抗分别增加了多少？计算阀门上的功率损耗。

（2）若用户阀门开度不变，依靠水泵变频调小转速来满足用户的流量需求（三个用户均为167 m3/h），求此时水泵的转速和消耗的功率。

（3）如果控制水泵进出口的压差恒定（P2-P1=50mH2O）来控制水泵的转速以满足用户的流量需求（三个用户均为167 m3/h），此时各个用户仍需调小阀门。试求水泵此时的转速和消耗的功率，并计算因各个用户关小阀门增加的功率损耗。 （4）根据（1）～（3）的计算结果，你能得到什么样的启示？

解：（1）此时管网系统的总流量为500 m3/h。水泵的性能曲线不变，因此，水泵的工况点应调整到习题7-16解答图中的b点，水泵输出扬程应为54.5 mH2O，则管网系统的总阻抗管网特性曲线为图中曲线II。水泵消耗的功率

kW

根据设计流量和压降，可计算出各管段的设计阻抗，列于表1。各干管不进行调节，阻抗不变，可按照调节后的流量计算出用户支路调节后各干管的压降，列于表1。支路A3B3的压降等于调