流体机械复习题.doc

一、判断题（）1离心泵常采用后弯型叶轮结构型式。（）2离心泵的理论扬程与输送介质的密度无关。（）3离心泵的流量越大，离心泵的扬程越高。（）4如果将青岛地区使用的离心泵装置整套迁移至兰州地区运行，则离心泵装置的允许安装高度将增加。（）5离心压缩机叶轮的直径越大，转速越高，压缩机的理论能量头越大。（）6离心压缩机的总能头（总耗功）中包含内漏气和轮阻功率损失。（）7离心压缩机流量过小会发生堵塞工况。（）8往复压缩机的绝热压缩过程指数大于多变压缩过程指数。（）9增加往复压缩机的压力比可以降低压缩机的排气温度。（）10结构和工作条件相同的往复压缩机，比功率越大，经济性越好。（）11离心泵的汽蚀比转速越大，泵的抗汽蚀性能越好。（）12离心泵启动时应该开启泵的出口调节阀门。（）13离心泵常采用前弯型叶轮结构型式。（）14离心泵的功率流量性能曲线为下降形性能曲线。（）15离心压缩机的流量过大会发生喘振工况。（）16离心压缩机级的等熵（绝热）能量头大于多变能量头。（）17离心压缩机的总能头（总耗功）中包含内漏气和轮阻功率损失。（）18大、中型固定式往复压缩机级数的确定主要考虑节省功率。（）19与节流或旁路调节方法相比，往复压缩机转速调节的经济性更好。（）20往复压缩机实际循环过程吸气量大于理论循环过程吸气量。（）21离心泵的比转速越大，叶轮的允许切割量越小。（）22离心泵的工作转速增加，离心泵的比转速增大。（）23离心泵启动时应该关闭泵的出口调节阀门。（）24连续运行的离心泵装置，一年四季中的夏季最容易发生汽蚀工况。（）25离心压缩机的级数越多，压缩机的稳定工作范围越窄。（）26离心压缩机流量过小会发生堵塞工况。（）27离心压缩机叶轮轴向推力的方向指向叶轮入口方向。（）28若往复压缩机的行程容积不变，则余隙容积越小，理论吸气量越大。（）29往复压缩机迁移至高海拔地区运行，若排气压力不变（常压吸气），则压缩机的实际排气量将减少。（）30往复压缩机性能测试的示功图面积越大，压缩机指示功率越小。二、简答题1、示意画出离心泵特性曲线，并说明各自的用途。答：H-Q曲线选择和使用泵的依据，有陡降、平坦和驼峰三种形状。N-Q曲线选择原动机和启动泵的依据。-Q曲线评价泵运行经济性的依据。NPSHr-Q曲线判断是否发生汽蚀、设计吸入装置依据。2、简述汽蚀现象，并说明汽蚀的危害。答：由于液体汽化、气泡凝结、液体冲击等引发高频、高压和高温的冲击载荷，并由此造成金属材料机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象汽蚀危害：过流部件被剥蚀破坏：麻点沟槽穿孔破裂；泵的性能下降：严重时液流中断，无法供液；振动和噪音；阻碍水力机械向高流速发展。3.往复压缩机多级压缩的优点有哪些？答：节省指示功；降低排气温度；提高容积系数；降低最大活塞力。4.试说明多级离心压缩机采用分段和中间冷却的理由？答：分段：中间冷却；平衡轴向力（叶轮对向排布）。中间冷却：一是降低温度，另一方面是节省功耗。5、试写出泵汽蚀基本方程式。如何根据该方程式判断是否发生汽蚀及严重汽蚀？答：汽蚀判别式：是否发生汽蚀以及汽蚀严重程度就看NPSHa比NPSHr小的程度。6、两泵流动相似应具备哪些条件？答：几何相似对应角度相等，对应尺寸成比例；运动相似进、出口速度三角形相似；动力相似流动的雷诺数相等自模区自动满足。简化成两条：几何相似和进口运动相似。7、简述旋转脱离与喘振现象，说明两者之间有什么异同？ 答：流量减小叶道进口正冲角叶片非工作面分离分离沿旋转反方向传递旋转脱离（B受阻，气流改至A,CA脱离，C改善）Q下降若干个脱离区连成一片气流流动受阻，叶轮传给气体的能量被损耗掉，出口压力下降管网内气流反窜倒流直至管网压力等于出口压力，倒流停止继续供气，管网中压力回升，直至再次平衡于喘振点小结：旋转脱离是喘振的前奏，喘振是旋转脱离恶化的结果。喘振的内因是叶道中充满了脱离的气流，外因是管网的容积和特性曲线。8、试说明往复活塞式压缩机理论循环和实际循环的差异。答：见下表理论循环实际循环工作腔（气缸）内无余隙容积，腔内气体可全部排出存在余隙容积，由膨胀、吸气、压缩、排气组成腔内气体无法全部排出。 吸排气过程无阻力损失、无压力波动吸排气水平线实际吸气量低于理论吸气量；实际吸气压力低于吸气管名义吸气压力，实际排气压力高于排气管名义排气压力。9、如何判别泵工况的稳定性？在什么条件下泵工作不稳定？是否绝对不允许泵在不稳定工况下工作？答：判据：条件：泵性能曲线呈驼峰型（平坦、陡降和驼峰）；管路静压能可变（自由液面、储罐压力）。泵不稳定运行会使泵和管路系统受到水击、噪音和振动，故一般不希望泵在不稳定工况下工作，但是只要不产生严重的水击、振动和倒流现象，泵也是允许在不稳定工况下工作的。10、转子的轴向推力是如何产生的？采用什么措施平衡？答：原因：叶轮两侧流体压力不相等；流经叶轮的流体轴向动量变化。平衡措施：叶轮对称布置；叶轮背面加筋片；设平衡盘。11. 试分析离心式压缩机进气压力下降造成发生喘振的原因（附图说明）。答：进气压力降低，虽压力比不变，但排气压力下降，压缩机性能曲线下移(11)；但管网曲线未变，工作点即由 A 变至 A。若A 恰在喘振区，压缩机就会出现喘振。转速降低，排气压力下降，压缩机性能曲线下移(n1n2)；但管网曲线未变，工作点即由 A 变至 A。若A 恰在喘振区，压缩机就会出现喘振。12. 试将名义排气压力，名义吸气压力，平均实际排气压力，平均实际吸气压力，气缸行程容积，余隙容积，余隙容积膨胀量标在右图中，并用上述符号写出容积系数的表达式（多变指数m）。答：三、计算题pA= pvHg11.某离心油泵装置如图所示。已知罐内油面压力pA 与油品饱和蒸汽压pv 相同；该泵转速n =1450 rpm，最小汽蚀余量NPSHr = k0 Q 2，安全余量取0.4m，吸入段流动损失h f = k1Q 2。试分别计算：（1） 当Hg1 = 8m，Q =0.5 m3/min时，泵的NPSHr = 4.4m，吸入管段阻力损失h f =2m，此时泵能否正常吸入？（2） 当Hg1 = 4m，若要保证泵安全运转，泵的最大流量为多少m3/min？（设k0 ，k1均不变）解：（1）由图可得又因为NPSHr=NPSHr+（0.30.5），取NPSHr=NPSHr+0.4，则NPSHr=4.0m显然NPSHaNPSHr，故泵能正常吸入。（2）由（1）可知，所以有：及因此当NPAHa=NPSHr时对应的流量即为最大流量，即：，也可表示为当Hg1 = 4m时，可求得：m3/h2.下图所示为某输送油品的离心泵装置。已知正常流量为240 m3/h，油品密度为850 kg/m3，油品粘度 176mm2/s；罐内压力p1 = 0.20 MPa (绝)，p2 = 0.15 MPa (绝)；z1 = 10m，z2 = 14m，z3 = 6m；吸入管路损失hs = 1m，排出管路损失hd = 25m，经过加热炉时的压降 Dp = 0.65 MPa；忽略吸入管和排出管的动能差。现有一台离心泵，其样本上给出的额定流量为240 m3/h，额定扬程为120m，问该泵能否满足该装置的输送要求？（注：需考虑输送粘液时的性能换算）p1p2Z1Z2Z3解：（1）确定装置需要的扬程H 对吸入和排出罐液面建立伯努利方程：又因为吸入和排出管路动能差可以忽略，故（2）判断能否满足输送要求 由于油品粘度较大，为176mm2/s，故需要对样本参数进行换算。根据美国水力协会换算法，查图1-5.4得：，显然所给的泵在输油工况下的额定流量和额定扬程均大于要求值，故能满足输送要求。3. 已知一台离心水泵的比转数 ns 60，额定流量 Q 80 m3/h，额定扬程 H 82 m；泵的扬程H -流量Q曲线如图所示，且该曲线还可表示为如下函数：H 90 0.00126Q 2，式中H和Q的单位分别是m和m3/h。现欲通过改变转速方法，使其在新工作点Q 60 m3/h，H 60 m下工作，试求离心泵的工作转速 n 。解：（1）确定与新工作点对应的泵曲线上的相似点A 由相似抛物线求K值：将Q 60 m3/h，H 60 m带入式，可得：K=1/60；故相似抛物线方程为：将该方程与泵性能曲线方程联立：H 90 0.00126Q 2求得相似点A的流量和扬程：QA 70.85 m3/h，HA 83.67 m（2）确定泵性能曲线对应的额定转速n由比转数定义 ，并将比转数、额定流量和额定扬程带入定义式，得：（3）由比例定律确定新的转速n 或3.某单级空气压缩机相对余隙容积 = 0.05，多变膨胀过程指数m=1.2；该地区大气压1105Pa，气温为20，压缩机排气压力4105Pa（表），且质量排气量G =200kg/h。现欲将该压缩机用于另一地区（大气压0.94105Pa，气温28，），排气压力与前一地区相同。假设两地使用中压力系数 p，温度系数 T和泄漏系数 l均相同，试求在两地区使用时的容积排气量和质量排气量各为多少？解：（1）由当地大气压和气温，运用状态方程可得该地区大气的密度：kg/m3所以，压缩机在该地区的容积排气量Q为 m3/h又因为在该地区排气压力pout=4105Pa（表）=5105Pa（绝）所以压缩比而容积系数（2）当在另一地区使用时，压缩比容积系数由于假设两地使用中压力系数 p，温度系数 T和泄漏系数 l均相同，故在另一地区的容积排气量Q为： m3/h又因在另一地区，大气密度为：kg/m3所以质量排气量为：kg/h4、已知某单级离心式压缩机进口压力1.0105 Pa (绝)，出口压力0