石油大学泵与压缩机复习

1、什么是泵与压缩机？泵与压缩机属于流体机械，流体机械是以流体为工作介质来转换能量的机械，输入、输出能量。通常包括动力机械、工作机。输送液体介质并提高其能头的机械称为泵。按工作原理分类，压缩机主要的类型有哪些?容积式压缩机和速度式压缩机的区别是什么？依靠封闭工作容积的周期性变化来实现流体的增压和输送（吸入、增压、排出）.依靠高速旋转的叶轮做功，速度能转变成压力能。往复活塞式压缩机、离心泵的工作原理？活塞在气缸内作往复运动而实现工作容积的周期性变化。离心泵是利用叶轮旋转而使水产生的离心力来工作的。离心泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水在离心力的

2、作用下，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。水泵叶轮中心处，由于水在离心力的作用下被甩出后形成真空，吸水池中的水便在大气压力的作用下被压进泵壳内，叶轮通过不停地转动，使得水在叶轮的作用下不断流入与流出，达到了输送水的目的。气体和液体在增压过程中的区别？用容积式方法增压液体和气体，有哪些区别？用速度式方法增压液体和气体，有哪些区别？气体可压缩而液体不可，气体压缩过程中需做功。密度不同。为什么要灌泵？若在离心泵启动前没向泵壳内灌满被液体，由于空气密度小，叶轮旋转后产生的离心力小，不足以在叶轮中心区形成吸入贮槽内液体的低压，因而虽启动离心泵也不能输送液体。这表明离心泵无自吸力，此现象

3、称为气缚。这就是启动泵前必须进行灌泵的缘故。离心泵的基本构成主要部件：叶轮、吸入室、蜗壳（压出室）或导叶、诱导轮、 轴封、口环、轴承箱（支架）、平衡盘。过流部件：在叶轮进口前，作用是把液体从吸入管引到叶轮 吸入室：叶轮进口前，把液体从吸入管引到叶轮； 叶轮：关键部件；液体在叶轮中得到能量，提高速度和压力。 蜗壳：叶轮出口之后，收集叶轮中流出的液体；并按一定要求送入下一级进口或排出口管；转换能量把叶轮中流出的高速液体的动能转化为压力能。离心泵的工作原理？通过高速旋转的叶轮对液体做功，提高液体的压力和速度，在涡壳和排出口等扩压装置内，一部分速度能转换为压力能；同时由于离心力的作用下，在叶轮叶片的入

4、口处产生负压，使得液体源源不断的被吸入离心泵的主要性能参数有哪些流量 Q 扬程 H 转速 n 功率 N 效率 其他（hr、Hs、ns）扬程的含义和单位是什么单位质量的液体经过泵压获得的有效能头。包括压力能、速度能、位能。即总扬程。常用H，单位 J/kg、m液柱。 有效功率、泵效率的含义？有效功率：单位时间内泵输送出去的液体有效能头。泵功率：泵轴输入的功率。速度三角形， u，w，c，cr，cu得到速度三角形的两点假设通过叶轮的液体为理想液体，即液体在叶轮内流动时无能量损失。 液体在叶片中间流动是轴对称： 每个液体质点在流道内相对运动轨迹与叶片曲线形状一致，在同一半径上液体质点的相对速度大小相同，

5、液流角相等连续性方程的含义。伯努利方程的含义。欧拉方程的含义、推导、理论能头只与进出口运动状态有关，与介质性质无关。每公斤介质所给的能量相等。理论扬程中的静压能和动能都由哪部分速度变化所形成的？ 理论扬程与出口安装角2A之间的关系。反作用度的含义。 与出口安装角2A有何关系，希望反作用度越大越好，还是小好？静扬程在总扬程中所占比例。水泵中常用哪种叶型（前弯，后弯，径向） 。离心泵绝大多数都不采用前弯而是采用后弯型叶片。HT与HT的差别在何处，有无能量损失？ 无限叶片数叶轮 叶片间流道无限薄 任一流体质点均被“绝对控制” 流体的流线与叶片形状完全重合。有限叶片数叶轮 叶片间流道较宽 流体质点具有

6、一定的自由度流体的流线与叶片形状不能完全重合两个理论扬程之间的差别仅仅说明在有限叶片叶轮内，由于轴向涡流的存在对理论能头HT 产生影响，使液体所获得能头有所减少。轴向涡流产生的机理，方向。轴向涡流对速度三角形、理论扬程的影响。 轴向涡流对叶轮叶道两侧工作面和非工作面流速和压力变化的影响同一半径r圆周液流相对速度大小不一样，叶片工作面侧w小；叶片非工作面侧w大。离心泵中的各种损失有那些？流动损失：摩擦阻力损失和冲击损失 流量损失：泵内泄露、内外泄露 机械损失冲击损失中流量的变化，冲角如何变化，冲击到工作叶面还是非工作叶面？小流量冲角大于零冲击工作面，损失最大。 大流量冲角小于零冲击非工作面水利效

7、率、泄漏效率和总效率的含义。泵的总效率的定义，是由哪三个效率相乘得到？泵的性能曲线有哪几条？离心泵的基本特性曲线：三条。 扬程 轴功率 效率离心泵的全性能曲线:四条。 扬程 轴功率 效率 汽蚀余量为什么离心泵关闭出口阀启动？泵启动时，应选在消耗功率最小的工况下，以减小启动电流，保护电动机。什么是离心泵的额定工况点？ 泵效率最高的点。离心泵相似的条件？两泵相似条件：几何相似、运动相似。比转数的含义？表征叶片泵运转性能与叶轮几何特征的参数，包括Q、H、 n。便于分类设计，选择和系列化。此参数叫ns。相似定律、比例定律和切割定律的含义和计算。解释汽蚀现象，及其对泵工作的影响？ 汽蚀使过流部件被剥蚀破

8、坏； 汽蚀使泵的性能严重下降； 汽蚀使泵产生振动和噪音；有效汽蚀余量和必须汽蚀余量的含义？ha、hr、Hs、Hgl的含义。有效汽蚀余量：液体在吸入法兰处截面上所具有的推动和加速液体进入叶道时高出汽化压力的能头。 必需汽蚀余量：液流从入口（S截面）到泵内压力最低点（k截面）的全部能头损失。吸上真空度的计算。吸上真空度Hs：吸入罐液面上大气压力能头与泵进口压力能头的差。汽蚀的汽蚀的判别计算。离心泵抗汽蚀的措施有哪些？适当加大入口直径D0、b1，降低1、 2 、 c0 、和 w1。采用双吸式叶轮，降低c0。采用合理的叶片进口位置及前盖板形状，叶片向进口延伸 。采用诱导叶轮：在叶轮前装一个轴流式螺旋型

9、叶轮，诱导轮对液流作功增加能头，提高了泵的吸入性能。采用超汽蚀叶型的诱导轮。 采用抗汽蚀材料。 判断泵汽蚀与否的方法及应用？离心泵的稳定工况点和不稳定工况点交点管路特性曲线泵性能曲线斜率时，为稳定工作点，反之为不稳定工作点离心泵的串联与并联的装置特性。离心泵流量调节的方法。出口管路节流调节 旁路调节 管路静特性变化时，管路特性上下移动，也可以达到调节 目的，吸排液罐中压力及液位变化。 改变工作转速n 切割叶轮外径D2 串联、并联改变泵特性曲线离心泵主要由哪些零部件组成。开式叶轮和闭式叶轮的区别。开式：无轮盘、盖板流道完全敞开 闭式：有轮盖和轮盘叶道截面封闭填料密封和机械密封的特点。填料密封具有

10、结构简单、成本低廉等优点。但是由于填料密封是靠将填料抱紧轴来密封的，因此磨损和摩擦功耗较大，泄漏也大，使用寿命短。需要经常拧紧填料压盖，并且更换填料。因此对于要求严格或密封介质压力较高时，一般不采用填料密封。将容易泄漏的轴封改为较难泄漏的静密封和端面径向接触的动密封与填料密封相比，机械密封具有泄漏量小、能耗低、寿命长等优点。同时也存在造价高、制造安装要求高等缺点。机械密封的分类。轴向力产生的原因和方向。叶轮两边压力分布不均匀；方向指向泵入口。液体流动动反力；方向指向轮盘侧。悬臂泵轴头压力。方向指向轮盘侧。单级离心泵轴向力平衡的措施。采用双吸叶轮 开平衡孔 接平衡管 采用平衡叶片多级离心泵轴向力

11、平衡的措施。何谓离心压缩机的级 ？它由哪些部分组成 ？各部件有何作用 ？一个叶轮及其动静部件 中间级：叶轮、扩压器、弯道、回流器等 首级：增加吸气室末级：无弯道、无回流器、增加蜗壳离心压缩机与往复活塞压缩机相比，有何特点？优点： 排量大：油田输气、合成气压缩机。 结构紧凑：尺寸小、占地小。 运转可靠：平稳、可损件少、维修方便、单机运行。 气体无油：有利化学反应。 转速较高：气轮机燃气轮机驱动，充分利用热能。 缺点： 不适于气量大小、压力比不能过高。 效率低于往复压缩机。 稳定工况压较窄。 离心压缩机的工作原理。离心压缩机工作原理与离心泵相同，区别在于气体介质的可压缩离心压缩机的段和缸。缸：一套

12、缸体及一根轴，若干级装在一个机壳中构成一个缸。段：一对入口和出口,冷却或工艺要求，若干级后将气体引出进行冷却，此若干级称一段，一汽缸中可以有几段气体经过离心压缩机叶轮、扩压器后的状态参数变化。级：吸气室、叶轮C、P、T，扩压器C、P，弯道回流器（向心流）欧拉方程，斯陀道拉公式，轴向涡流。级的总耗功都分为那些部分，如何计算？级和扩压器内的热焓方程、伯努利方程的表达形式。级的总能头分配。等温压、绝热压缩和多变压缩的区别，离心压缩机的工作过程属于哪个过程？级效率的定义和计算。滞止温度和滞止焓。滞止温度Tst （又称总温）：当气流与外界无热交换时，其速度被滞止到0时的温度。相应于滞止温度的焓叫作滞止焓

13、ist流动损失都有那些？摩阻损失、冲击损失、分离损失、二次流损失、尾迹损失以及波阻损失等等。何为摩擦阻力损失、分离损失、二次流损失、尾迹损失？边界层内各层流体之间存在相对运动，速度较小的流层将对临近速度较高的流层产生“阻滞”作用；而速度较高的流层则有动能传给速度较小的流层，对它起“拖动”作用，拖动力与阻滞力大小相等，方向相反，分别作用在两个紧挨的层面上，这样的力就是内摩擦力，或称粘滞力。为了维持流体的运动，就必须外加能量来克服内摩擦力所所造成的能量损失（机械能变成无用的热能），这就是摩擦损失。在扩压流道中会产生边界层增厚，进而边界层与流道壁面脱离，甚至在接近壁面的边层气流中产生反向流动出现反向

14、流动旋涡，引起很大损失，称边界层分离。当边界层发生分离时必定会在壁面附近产生旋涡区，而且旋涡区将沿着流动方向逐渐加厚，使主气流远离壁面。这种边界层分离所造成的能量损失就是边界层分离损失，或简称气体分离损失。在离心压缩机的级中，二此涡流的产生是由流道同一截面中存在压差而引起的，主要发生在叶轮叶道、弯道及吸气室等有急剧转弯之处；同样，在叶片扩压器中也有二次涡流产生干扰了主流流动，造成能量损失；同时还会使叶轮叶片的非工作面更容易分离。由于叶片尾部总有一定厚度，所以当气体从叶轮（或叶片扩压器）的叶道中流出时，通流面积突然扩大，会使叶片两面流来的气流边界层突然发生分离，在叶片尾部外缘形成气流旋涡区，称为

15、尾迹区。对应的能量损失即为尾迹损失。扩展角对分离损失的影响。扩展角太大的流道，分离损失比沿程摩擦损失大。扩展角太小的流道，分离损失小，但沿程摩擦损失大。叶道中的二次流方向。对于后弯叶片来说，叶片工作面一侧速度小，压力高；而非工作面的一边相反，压力最低，速度最大。边界层中气体在上述压力差的作用下将产生由工作面向非工作面的流动，流动的方向与主气流方向大致相垂直，这就是所谓的二次流。临界马赫数和最大马赫数。临界马赫数Mcr：叶都某点的气流速度达到音速，这时进口气流的马赫数。最大马赫数Mmax ：叶道最窄截面的平均气流达到音速，这时的进口气流马赫数。解释喘振工况正冲角：叶片非工作面产生边界层分离，旋涡

16、一旦产生会继续发展恶化，出现气流脉动过大正冲角引起“喘振”解释堵塞工况，产生堵塞工况的两个原因。Q-，叶片工作面发生边界层分离，但不易扩展；当Qhf、hs理论能头全部消耗在损失上压力提不高、流量不能继续增大；当Q = Qmax时，叶道喉部截面气流达音速， Q 不能再增大。什么是稳定工况区。喘振最小流量、堵塞最大流量。级数对离心压缩机的影响。两级串联风机，其压比增加，但喘振流量增大、最大流量变小，因此性能曲线变陡。稳定工况区变窄级数越多，喘振工况点、堵塞工况点和稳定工况区如何变化？转速对离心压缩机的影响n、：曲线向右上方移动n、M：Qs偏离设计工况时，损失大大增加，曲线变陡，稳定工况区变窄。曲线

17、向右上方移动 离心压缩机相似的条件。 几何相似 进口速度三角形相似 特征马赫数相等 绝热指数相等离心压缩机的工况调节的方法有哪些，哪种方法经济性最好 ？入口节流调节 转动可调进口导叶调节 转动扩压器叶片调节 改变转速调节 出口节流调节扩压器的分类。无叶扩压器、叶片扩压器和直壁扩压器无叶扩压器和有叶扩压器的工作原理、特点、区别。无叶扩压器：平行板环形通道优点：结构简单；工况适应性好、稳定工况区较宽。缺点：扩压度低、流动损失大、级效率较低。叶片扩压器：叶片引导气流，强制气流按叶片方向运动优点：扩压度大、流动损失小缺点：结构复杂、性能曲线陡、稳定工况区窄密封装置的种类。机械密封、迷宫密封、浮环密封。

18、 迷宫密封、浮环密封的原理？ 气流在齿缝中绝热膨胀，v、P、T； 气流在密封片之间，等压恒温(涡流使动能消失)，T；逐次重复气流v、p越来越低，比容越来越大，最后压力趋于背压pd，温度保持不变，达到密封目的。浮环与轴套之间充满液体，轴转动时，类似于滑动轴承原理，在环、套间形成油膜，产生流体动压力，将浮环托起；油膜起到节流降压作用，阻止了高压侧气体泄露。往复活塞式压缩机的工作原理，优、缺点。曲轴转一周，在汽缸里经历膨胀、吸气、压缩、排气四个过程。优点：1.适用压力范围广，从低压到高压（350MPa）。2.热力效率高，功率消耗低。3.对于介质及排气量的适应性强，4.对制造机器金属要求相对不严。缺点

19、：1.重量大、尺寸大、结构复杂、安装基础施工工作量大。2.可损件多、可靠性低。3.气流有脉动。4.转速较低，排气量受到限制。5.振动大。往复压缩机有哪些零部件组成？传动机构、工作腔机构、辅助系统。传动机构：曲轴、轴承、连杆、十字头、皮带轮，联轴器等。工作机构：汽缸、气阀、活塞及填料组件。辅助系统：润滑、冷却、调节等机体什么是双作用活塞，活塞有哪些种类。筒形：单作用活塞，侧向力； 盘形：中低压双作用汽缸，空心，有直承面，润滑；气阀有哪些零件组成。自动阀，环状阀。结构：阀座、阀片、弹簧及升程限制等。自动阀：靠阀前后压力差实现开闭。水冷气缸和风冷气缸的适用场合。风冷：小型压缩机。靠气缸外散热片强化散

20、热。水冷：大部分压缩机采用，一般为双层（或三层）缸壁结构十字头的作用。曲柄轴和曲拐轴的区别。导向、连接活塞杆与连杆连杆大、小头都与哪个零件相连。填料的作用。构成：大头（曲柄销相连），小头（十字头销或活塞相连），杆体润滑：杆体上钻孔活塞杆与气缸之间的密封是通过填料函密封来实现的。什么是无油润滑压缩机。介质不与润滑油接触理论压缩循环的4点假设。进排气无阻力损失，无压力脉动，无热交换；没有余隙容积；没有泄漏；被压缩的是理想气体，压缩过程中过程指数为常数。往复压缩机的工作过程属于哪一种，多变，绝热. 多变压缩 1mk理论压缩循环中级的进气量，行程容积。一转行程容积 实际循环与理论循环的区别。 由于余隙

21、容积的存在，实际工作循环由膨胀、吸气、压缩、排气四个过程组成，而理论循环无膨胀过程。 实际吸、排气过程中存在阻力损失，使实际气缸内吸气压力小于吸入管路内气压、实际气缸内排气压力高于排出管路内气压；吸、排气过程中有压力波动、温度变化。 在膨胀和压缩过程中，因为气体与气缸壁之间存在热交换，使得压缩过程指数与膨胀过程指数不断变化。 压缩机工作过程中活塞环、填料、气阀不可避免存在泄漏，使指示功图面积变小余隙容积及其对压缩过程的影响。 气缸余隙容积的存在使得v1什么是压缩机的吸气量、排气量、供气量？实际排气量：经压缩机压缩并在标准排气装置排出的气体过程流量，换算到一级吸气口标准吸气位置的温度、压力状态下的气体容积值。标准排气量：将压缩机压缩量排出的气体在标准排气装置的实际容积流量，换算到标准工况（760mmHg,0）的干气容积值，叫标准