第三和第四章习题答案

1、思考题离心压缩机的级由哪些部件组成，每个部件的作用是什么？答：其主要部件有（1）叶轮是离心压缩机中唯一对气体介质做功的部件。它随轴高速旋转，气体在叶轮中受旋转离心力和扩压作用，因此气体流出叶轮时的压力和速度都得到明显提高。（2）扩压器是离心压缩机中的转能部件。气体从叶轮流出时速度很高，为此在叶轮出II后设置流通截面逐渐扩人的扩压器，以将这部分速度能有效地转变为压力能。（3）弯道是位于扩压器后的气流通道。其作用是将扩压器后的气体由离心方向改为向心方向，以便引入下一级叶轮去继续进行压缩。（4）回流器它的作用是为了使气流以一定方向均匀地进入F级叶轮入II。回流器中一般都装有导向叶片。（5）吸气室其作

2、用是将气体从进气管（或中间冷却器出1丨）均匀地引入叶轮进行压缩。（6）蜗壳其主要作用是把从扩压器或直接从叶轮出來的气体收集起來，并引出机外。在蜗壳收集气体的过程中，由于蜗壳外径及通流截而的逐渐扩人，因此它也起着一定的降速扩压作用。离心压缩机中多变过程指数加人于还是小于绝热指数R,为什么？答：当气体在压缩过程中吸热时，贝IJ多变过程指数mk,m值的人小既与&值有关，又与吸热量人小有关，离心压缩机的实际压缩过程接近这种多变过程。同一离心压缩机的绝热效率和多变效率哪个值人，为什么？答：同一台压缩机的级用不同的效率表示，其结果是不同的。离心压缩机的多变效率总是人于绝热效率，更大于等温效率。离心压缩机的

3、总能头日“包括哪儿部分？为什么泄漏损失能头和轮盘阻力损失能头Hdf都要计入总能头？答：%=：吨十耳1+（%人上式中的（H加打包括轮阻损失丹妙、内漏气损失以及气体在流道中流动所引起的各种流动损失Hz，即兀二如十0十H丽离心压缩机中的流动损失包括哪儿项？答：流动损失人致分为：摩阻损失、冲击损失、分离损失、二次涡流损失、尾迹损失以及当气速超过音速后产生激波所引起的波阻损失。离心压缩机中流量人丁和小于设计流最时，其冲角是正值还是负值？叶轮内涡流区主要出现在工作面还是非工作而？答：流量小于设计值时，相当于i0,在叶片非工作面前源缘发生分离，并在通道中向叶轮逐渐造成很人的分离损失。而流量人丁设计流量，相当

4、丁冲角*0,在叶片工作面前缘发生分离，但它不明显扩散。此外，在任何流最卜，由丁边界层逐渐增厚和轴向漩涡造成的滑移影响，在叶片出II附近工作面上往往有一点分离区。离心压缩机中的分离损失主耍产生在哪些部位，如何控制分离损失？答：在离心压缩机中，有很多减速扩压的流道，就可能出现边界层分离，产生旋涡，引起很人的能最损失一一分离损失。为了减少分离损失，对压缩机级中扩压形通道，常常限制其扩张角的人小。什么叫喘振工况？答：离心压缩机级的性能曲线不能达到QS=Q的点。当流量减小到某一值（称为最小流S:Qmn）时，离心压缩机就不能稳定工作，气流出现脉动，振动加剧，伴随着吼叫声，这种不稳定工况称为“喘振工况”，这

5、一流量极限0斷称为“喘振流量”。离心压缩机中阻塞工况在什么情况卜产生的？答：“阻塞现象”存在两种情况：第一，在压缩机内流道中某个截而出现声速，已不可能再加人流量；第二，流最加人，摩擦损失及冲击损失都很人，叶轮对气体作的功全部用来克服流动损失上，使级中气体压力得不到提高，即=1O多级离心压缩机的特性曲线与单级离心压缩机特性曲线何何不同？答：两级串联后的性能曲线的喘振流最（0+）遇变人，比单级时向右移了，而两级串联后的最人流量（0“）皿*则小丁第I级单独工作时的（ez）niax。也就是说，两级串联工作后,使喘振流屋增人，而堵塞流鼠减小，-Qs曲线变陡，稳定工况区变窄。图2-19两级串联性能曲线的形

6、成显然，级数越多，密度变化越人，稳定工况区也就越窄，因此多级离心压缩机稳定工况区的宽窄，主要取决丁最后儿级的特性。为了扩人多级压缩机的稳定工况区，应尽最使后而几级叶轮的较小，具有较平坦的性能曲线。离心压缩机流量调节可用哪些方法，最常用的是哪些方法，仃何特点？答：a出II节流调节；b.进II节流调节；c.改变转速调节；d转动进II导叶调节（又称进气预旋调节）；eo可转动的扩压器叶片调节方法。离心压缩机的进II节流调节是调节压缩机特性还是调节管路特性，这种调节方法有何利答：所以进11节流调节，实际上是改变了压缩机的性能曲线。这是一种比较简便而常用的调节方法。另外，关小进II阀，会使压缩机性能曲线向

7、小流最方向移动，减小极限喘振流最，因而可使压缩机在更小的流最卜稳定运行，这是进II节流的另一优点。但它还是有一定的节流损失，同时工况变化后对压缩机级效率也有影响。离心压缩机的流最调节中改变转速、进II节流、进气预旋三种调节方法的经济性哪种最好，哪种最差？答：图3-27表示了进II节流、进气预旋和改变转速三种调节方法的经济性对比。其中以进II节流为比较基础，曲线1表示进气预旋比进II节流所节省的功率；曲线2表示改变转速比进II节流所节省的功率。显然改变转速的经济性最佳。图3-27各种调节方法的经济性比较曲线1一进气预旋与进II节流Z比较曲线2改变转速与进II节流Z比较离心压缩机完全相似条件是什么

8、？在性能换算中何哪两种近似相似情况？答：要保持两离心压缩机流动过程完全相似，必须具备以卜相似条件：几何相似；进II速度三角形相似；特征马赫数相等；气体等爛绝热指数相等。近似相似：a.k=k,特征马赫数伉2工忧2的近似换算b.绝热指数kk时的近似换算在离心压缩机性能近似相似的换算中如何保证比容比相等？答：根据压力比与比容比的关系有_1_丄m=m简述离心压缩机驱动方式的种类和特点答：除了选用电动机作为离心压缩机的驱动机外，在电网电力相对短缺地区，对于人功率离心压缩机选用热力原动机驱动往往更有利，在远离电网的区域，如边区、农村、山区等，可选用有燃气轮机和汽轮机，汽轮机的运行需要水最供应，而在水源紧张

9、地区,燃气轮机则更具有优势。表69驱动方式技术性能对比袁序号项目燃气轮机变速电动机!榆出功啾受环境条件的影响环境条件影响可忽略环境艰度再升商1OX输出功率减少10%.效率卜降12%气压降10kPa输出功甲减少10%2速度调节范rs50%705%10%100%連度调节精岌一般较高3噪声（距机罩Im）C89dB85dB4污染物排放NO排放浓度25mI/rrP.CO拙放浓IffC20mUnP无5运行可幕性975%99.4%6开车时间分级杪级开牟到满找时间约15min瞬时动态制动不可能可以7运行特点岛温10（X）V以上，腐蚀.高速点接鑿动通寫增加变速齿轮加速8维修燃烧器约4X10h整机更换.返厂大修.

10、堆修费用爲现场维修.时冊维修费用较低9原料结构原料夭然气自有；不受供电条件制约，运行成本受气价够响由供电部门供电$受供电部门制约1运行成本受电价制约10驱动机投资需低11对电网影响无需満足谐波标准要求简述离心压缩机润滑油系统的主要组成和作用答:其润滑系统主要由润滑油箱、主油泵、辅助油泵、油冷却器、油过滤器、高位油箱、阀门以及管路等组成。正常工作时，油箱里的润滑油通过泵吸入过滤器，由润滑油泵加压，再经油冷却器、油过滤器、调节阀，提供清洁的润滑油供系统使用，满足压缩机组中各摩擦副润滑及工作容积密封的需要。作用：离心压缩机润滑的主要作用是：（1）在相对运动的摩擦表面Z河形成稳定的润滑油膜以隔离摩擦表

11、面的直接接触从而减少磨损、降低摩擦功耗，延长摩擦元件的使用寿命；（2）以物理吸附或化学吸附方式在金属表面形成保护膜，防止摩擦表面发生锈蚀：（3）以润滑液体循坏方式带走产生丁摩擦表面的绝人部分热最从而起到冷却摩擦表面的作用；（4）通过润滑流动带走着附于零件表而的污物以及磨损产生的磨屑，达到清洁摩擦表而的效果；（5）密封压缩气体的工作容积。习题1.试确定某油IU气在压力为SOXlOa,温度为15C时的比热比，温度绝热指数妇容积绝热指数人。已知汕田气组分为：介质CH,CHCsHsC02混合气气体常数R=空？=460.35kJ/(kgK)容积90.125.322.462.1解本题是求实际气体混合气的C

12、p,Cr,kT及kvo(1)查各组分气体的参数气体组成CHtC2H6CjHsCO：容积百分数兀90.125.322.462.1临界压力心(XloAa)46.0448.8042.4673.70临界温度7；(K)190.65305.5369.8304.15分子量16.0430.0744.0944.01零压F比热Pa,!(kJ/kgK)2.16541.64711.54950.8148(2)求混合气的分子量“及各组分质量百分数戲=16.04X0.9012+30.07x0.0532+44.09x0.0246+44.01X0.021介质CH】CHCsHsC02r,%90.125.322.462.1d16.

13、0430.0744.0944.01rin/二=%80.048.866.005.12=18.06A(3)求油田气当量临界参数与对比参数油田气当量临界温度口=巧/=203.55油田气当量临界压力対比压力Pan=5也=46.68=-=L2908对比温度PanTT273+15T=1.415Tm203.55求比热比混合气的查图3-6得查图3-6得=號=2.0138kJ/(kgK)25x419Acz,=2.5x49kJ/kmol-K=_=0.5818.0640 x4IQAc=4.0 x4.19kJ/kmolK=-=0.92818.06kJ/(kgK)kJ/(kgK)得比热比k_S_十C、cp-c2,013

14、8+0.582.0138+0.58-0.928=1.557混合气气体常数R=空？=460.35kJ/(kgK)混合气气体常数R=空？=460.35kJ/(kgK)由图3-7和图3-8查得0.73,1.23,查图3-4得压缩因子方087#（”）二（中.70.2671kT=1.3644c1jtF=L557XL23=L2659可见k*k严工Cv2.己知离心式空气压缩机第一级叶轮直径Q二380mm,D=2O2mm：叶轮出II叶片角卩*=40,出丨I叶片数Z=16：设流就系数02=0.233,叶轮转速n=1380r/min；0=90。求叶轮对单位质駅气体所做的理论能头Ht及叶片无限多的叶轮理论能头Hg,

15、并加以比较.u2=274.6u;=75391.540r=0.233解：Ht二u；(l-(plrctgp1Asin九)Z7tHt=75391.54(1-0233cfg40一一sin40)16=75391.54(1-0.233x1.1918-x0.6428)16=75391.54x0.5961=44940.66J/kgHrAHT=44940.667tsin401-l-0.233ctg400,12420.7223=1-0.1747=0.8253.Ht_44940.660.8253=54454.68J/kg有限叶片能头Ht=44940.66J/kg无限叶片能头14环二5445468J/kg3.己知离心

16、式空气压缩机某级叶轮的倚效流龟加=695kg/s,漏气损失系数为伙=0.013,轮损失系数为九=0.03。叶轮対单位质屋气体作功Ht=45895J/kgo试计算叶轮对气体做的理论功率、轮阻损失功率、漏气损失功率、叶轮对气体作功消耗的总功率和叶轮对单位质最有效气体的总耗功。解：(1)压缩机消耗的总功率6.95x458951000(1+0.013+0.03)=332684hvm=6.95kg/sHy=45895J/kgA=0.0130=O.O3漏气损失功率Nf=pxmHT/1000=0.013x6.95x45895/1000=4.147bv轮阻损失功率也10001000叶轮对气体作功的功率泌二6.

17、95X45895“8.970加710001000叶轮对单位质最有效气体的总耗功HU),二(1十A十Pdf)Ht=(1+0.013+0.03)x45895=47868.485J/kg或Hl)t=332686X1000=47868.4897/m6.954.已知单位离心式鼓风机的性能要求：进II压力化=98066.5Pa,出1丨压力几=147099.TPa,进气温度ts=20C,进II容积流Qs=200m7min,气体常数/?=288.4J/(kg-K),绝热指数k=1.4,选取多变效率7pol=0.77,多变能头系数中冋=0.65o试确定叶轮的圆周速度u2o解：(1)求多变指数mm-k-o.77x

18、14-2.695po1k-1.4-1m=l.59(2)求多变能头也H刨二:斗皿(仏)点-1加-1亿1591470997159=yx28&4x293(w)3_i1.59-198066.5=2.695x288.4x293(1.5)371-1=2.695x288.4x2931.162-l=36892.38/(3)求U2h“nC1产耳r5.已知离心鼓风机入II压力为1X105Pa（绝），气体温度为20C,出II压力为0.5x109a（表），出I温度为此60C问：此鼓风机的压缩过程指数是多少？答：计算多变指数m加_吃（卩2/卩）_lg（1.5/1.0）万二1一lg（7；/G一lg（273十60）/（27

19、3十20）,得到m=1.461=3.1684某离心压缩机设计介质为乩气，第一级设计条件为化=1.25X105Pa（绝人tx=40C,2二123m/min,H=13200rpm,/?=4121.74J/kgK。现用空气作第一级特性试验，空气进气条件为ps=1.0X105Pa,rv=20C,R=287.04J/（kgK）。求空气试验时的当量转速是多少？答：在压缩机的性能试验中，则此时满足完全相似条件。此时应首先根据M=Ma和R二2相似条件，确定试验转速/与设计转速“应满足的关系：其中得到当鼠转速为=3370rpm=1.0287.04x(273,20)20()4121.74x(273+40)已知长输

20、管道离心压缩机级的设计条件为，介质为天然气，分子量“=168kg/kmol,。进气条件化二6.2MPa（绝对压力），r5=22C,压缩过程的比热比k=1.32,设计点的参数Qs=4.3Nm3/s,Z=0.88,Pd=9.95MPa（绝对压力）,“闷二088,/pol=6693（kj/kg）n=5216rpm,N二15511k仏叶轮外径D.=0.755m。现用空气作为试验介质进行压缩机性能测定试验，己知R二1.416,分子量M=28.0kg/kmol,p；二l.OMPa,T=30Co试求性能试验时应采用的转速，并估算与设计点对应时的气龟及试验所需的功率。解：首先计算设计工质入11状态卜的参数：J

21、3iL32由=叽产一x0.88=363,得到/n=1.38m-k-M1.32-183148314R=494.88J/(kgK)fl16.8Li依据公式扇得到兀=/5JmZRT,7rD2n龙xO755x5216/6OyfmZR1.38x0.88x494.88x(273+22)_489由刚=”刚=0.88,tn_k/_=1.4161=8314=8314=2969/28.0己知人=1.0,由于试验介质和设计介质的k不同，因此应按近似相似计算,丄丄由公式,可得到求得=1.672,P；=1.672由公式（2-72）得到试验时的转速町计算试验介质的多变指数1416xO.88=3,OO,in=1.5nt995、忑z、i丄（Pjn（P；6.2加一1RT,