流体机械复习题

精品文档 1欢迎下载 一 判断题一 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 精品文档 2欢迎下载 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 kv kv kv ppNPSHaNPSHr ppNPSHaNPSHr ppNPSHaNPSHr 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 C A 脱离 C 改善 精品文档 3欢迎下载 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 VV dhdH dqdq 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 1 1 但管网曲线未变 精品文档 4欢迎下载 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 n1 n2 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 d p s p 排气压力 平均实际吸气压力 d p s p 气缸行程容积 余隙容积 余隙容 h V c V 积膨胀量标在右图中 并用上述符V 号写出容积系数的表达式 多变指数 m 答 三 计算题三 计算题 1 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 pA pv Hg1 11 11 1 1 m cd V hs m Vp Vp 精品文档 5欢迎下载 解 1 由图可得 1 NPSH0826m Av gA Sgf pp azhHh g 又因为 NPSHr NPSHr 0 3 0 5 取 NPSHr NPSHr 0 4 则 NPSHr 4 0m 显然 NPSHa NPSHr 故泵能正常吸入 2 由 1 可知 11 22 2 8 0 5 f h kk Q 所以有 及 00 22 NPSHr4 16 0 5 kk Q 2 8 f hQ 2 NPSHr 16Q 因此 2 11 NPSH08 Av gA Sgfg pp azhHhHQ g 当 NPAHa NPSHr 时对应的流量即为最大流量 即 也可表示为 22 1 816 g HQQ 2 1 24 g HQ 当Hg1 4m 时 可求得 m3 h 1 max 4 0 408 2424 g H Q 2 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 p 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 p1 p2 Z1 Z2 Z3 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 精品文档 6欢迎下载 22 1122 123 22 sd pVpVp zHzzhh ggggg 22 2121 231 2 sd ppVVp Hzzzhh ggg 又因为吸入和排出管路动能差可以忽略 故 66 0 150 20 65 10146 100 12510108m 850 9 8850 9 8 H 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0 950 98 HQ kk 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 2 HKQ 故相似抛物线方程为 2 1 60 HQ 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 0102030405060708090 100 110 120 130 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 作作作作 H m Q m3 h H 90 0 00126 Q 2 精品文档 7欢迎下载 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 4 3 65 s n Q n H 3 43 4 58 82 2910 rpm 3 653 65 80 3600 s n H n Q 3 由比例定律确定新的转速n A 60 29102464 rpm 70 85 Q nn Q 或 A 60 29102464 rpm 83 67 H nn H 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 1 105Pa 气温为 20 压缩机排气压力 4 105Pa 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 94 105Pa 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 5 1 10 1 2 287 6 293 p RT 所以 压缩机在该地区的容积排气量Q为 m3 h 200 168 5 1 2 G Q 又因为在该地区排气压力pout 4 105Pa 表 5 105Pa 绝 所以压缩比 5 5 5 10 5 1 10 out p p 而容积系数 1 11 m v 1 1 2 1 0 05 510 86 v 精品文档 8欢迎下载 2 当在另一地区使用时 压缩比 5 5 5 10 5 32 0 94 10 out p p 容积系数 11 1 2 111 0 05 5 3210 85 m v 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 0 85 0 988 0 86 v v Q Q 0 9880 988 168 5166 5QQ 又因在另一地区 大气密度为 kg m3 5 0 94 10 1 128 287 6 293 p RT 所以质量排气量为 kg h1 128 166 5187 8GQ 4 已知某单级离心式压缩机进口压力 1 0 105 Pa 绝 出口压力 0 3 MPa 表 进气温度 20 气体 常数 R 287 6 J kg K 绝热指数k 1 4 多变指数m 1 56 试分别按等温压缩 绝热压缩和多变压 缩过程计算每 kg 质量气体的压缩功 并确定多变效率 解 由题可知 ps 1 0 105 Pa pd 0 3 0 1 106 Pa 4 105 Pa 名义压力比 pd ps 4 1 等温压缩功 ln287 627320ln4116818 6J kg d iss s p HRT p 2 绝热压缩功 1 1 4 1 1 4 1 1