《过程流体机械第二版》思考题答案-完整版

1、过程流体机械思考题参考解答2 容积式压缩机思考题2.1 往复压缩机的理论循环与实际循环的差异是什么？过程理论循环（假设条件）实际循环（工作过程）理论参数工作腔内无(剩)余(间)隙有余隙（阀窝、盖端、环端3部分）V0、V工作过程进气、压缩、排气三个过程进气、压缩、排气、膨胀四个过程进排气过程无压力损失，压力稳定有压力损失，压力脉动p进气过程与外界无热交换与外界（气缸壁）有热交换T工作过程无气体泄漏损失有气体泄漏损失l工作过程压缩过程指数恒定压缩和膨胀过程指数变化m、n工作介质理想气体（状态方程（2-6）式）实际气体（状态方程（2-7）式）Z思考题2.2 写出容积系数V 的表达式，并解释各字母的意

2、义。容积系数V（最重要系数）V 1（1）1 （2-12）式中： 相对余隙容积， V0（余隙容积）/ Vs（行程容积）； 0.070.12（低压），0.090.14（中压），0.110.16（高压），0.2(超高压)。 名义压力比（进排气管口可测点参数）， pd / ps p2 / p1 ，一般单级 34；n 膨胀过程指数，一般n m（压缩过程指数）。思考题2.3 比较飞溅润滑与压力润滑的优缺点。飞溅润滑（曲轴或油环甩油飞溅至缸壁和润滑表面），结构简单，耗油量不稳定，供油量难控制，用于小型单作用压缩机；压力润滑（注油器注油润滑气缸，油泵强制输送润滑运动部件），结构复杂（增加油泵、动力、冷却、过滤

3、、控制和显示报警等整套供油系统油站），可控制气缸注油量和注油点以及运动部件压力润滑油压力和润滑油量，适用大中型固定式动力或工艺压缩机，注意润滑油压和润滑油量的设定和设计计算。思考题2.4 多级压缩的好处是什么？多级压缩优点：.节省功耗（有冷却压缩机的多级压缩过程接近等温过程）；.降低排气温度（单级压力比小）；.增加容积流量（排气量，吸气量）（单级压力比降低，一级容积系数V 提高）；.降低活塞力（单级活塞面积减少，活塞表面压力降低）。缺点：需要冷却设备（否则无法省功）、结构复杂（增加气缸和传动部件以及级间连接管道等）。思考题2.5 分析活塞环的密封原理。活塞环原理：阻塞和节流作用，密封面为活塞环

4、外环面和侧端面（内环面受压预紧）；关键技术：材料（耐磨、强度）、环数量（密封要求）、形状（尺寸、切口）、加工质量等。思考题2.6 动力空气用压缩机常采用切断进气的调节方法，以两级压缩机为例，分析一级切断进气，对机器排气温度，压力比等的影响。两级压缩机分析：1级切断进气节流（实际1）停止进气排气2级节流（实际2）（短暂）排气温度T2（逐渐）停止进气排气（级间存气）；活塞力（），阻力矩变化。思考题2.7 分析压缩机在高海拔地区运行气量的变化规律并解释其原因。高海拔地区当地大气压力即吸气压力ps，若排气压力pd不变，则名义压力比，根据（2-12）式和（2-11）式，容积系数V，实际吸气量Vs0，容积

5、流量qV。思考题2.8 一台压缩机的设计转速为200 r/min，如果将转速提高到400 r/min，试分析气阀工作情况。定性分析，定量分析难。如压缩机结构参数（行程s、缸径D1、阀片尺寸等）不变，则容积流量qV（理论增加一倍），使气阀流速和阻力损失（激增），进排气频率，阀片启闭速度，阀片撞击阀座程度（加剧），阀片寿命（缩短），故障概率（增加）。解决问题需改变结构（缩短行程、减小缸径，增加气阀通道面积等）。思考题2.9 画出螺杆压缩机过压缩和压缩不足的指示图，并分析其对压缩机性能的影响。压力比：内压力比（工作腔压缩终压/进气压力）、外压力比（排气管压/进气压力）；（图2-42）内外压力比不相等

6、时指示图。过压缩：内压力比外压力比；欠压缩（压缩不足）：内压力比外压力比；过压缩和欠压缩均增加功耗，等压力比减少功耗。3 离心压缩机思考题3.1 何谓离心压缩机的级？它由哪些部分组成？各部件有何作用？级典型结构（图3-2）：叶轮、扩压器、弯道、回流器，首级（增加吸气管）、中间级、末级（无弯道、回流器，增加蜗壳）；叶轮：唯一做功元件。闭式、半开式、双吸式（双面进气）；后弯（后向）型、径向型、前弯（前向）型；扩压器：能量转换元件（动能压能，气流减速增压），无叶（片）型、叶片（有叶）型。思考题3.2 离心压缩机与活塞压缩机相比，它有何特点？离心压缩机特点（与往复式压缩机对比）压缩机流量输出压力转速结

7、构体积重量易损件运转单级压比级数热效率价格制造要求适用主要问题离心式大稳定高紧凑较小少可靠低多较低高高大流量中低压不适用小流量往复式中小脉动低复杂大多故障多高少高低较低中高压中小流量故障维修压力脉动优缺点离心式优、往复式差离心式差、往复式优选用条件思考题3.3 何谓连续方 程？试写出叶轮出口的连续方程表达式，并说明式中b2/D2和2r的数值应在何范围之内？连续方程：质量守恒（流经任意截面流量）qmi qViin qVin2 qV22 c2r f2 const （3-1）式中：qm为质量流量，kg/s；qV为容积流量，m3/s；为气流密度；f为截面面积；c为法向流速；qm2 qV222 2r u

8、2 22r （3-2）式中：D2为叶轮外径；b2 为叶轮出口轴向宽度；b2 / D2为叶轮出口相对宽度（0.0250.065）；2r 为流量系数（径向叶轮0.240.40，后弯叶轮0.180.32，2A 30强后弯叶轮0.100.20）；2 为叶轮出口通流系数。思考题3.4 何谓欧拉方程？试写出它的理论表达式与实用表达式，并说明该方程的物理意义。欧拉方程：（叶轮机械基本方程）理论和实用表达式LthHthc2u u2c1u u1 （3-4、5）式中：Lth为叶轮输出欧拉功；Hth为理论能量头（接受能量/单位重流体），kJ/kg；物理意义：3部分能量，（离心力做功转静压能）+（动能增量）+（w减速

9、转静压能）。思考题3.5 何谓能量方程？试写出级的能量方程表达式，并说明能量方程的物理意义。能量方程：（热焓方程）Hthcp（T2T1）h2h1（T2T1） （3-12）式中：cp 为定压比热，h为焓值，k为绝热指数，R为气体常数；物理意义：焓值+（动能增量）。思考题3.6 何谓伯努利方程？试写出叶轮的伯努利方程表达式，并说明该式的物理意义。伯努利方程：（压能损失方程）叶轮功（叶片功）（含流动损失）HthHhyd 0-0 （3-14）总功（全部损失）HtotHloss 0-0HhydHlHdf （3-15）物理意义：（三部分）压能、动能、损失，忽略热交换和位能。思考题3.7 试说明级内有哪些流

10、动损失？流量大于或小于设计流量时冲角有何变化？由此会产生什么损失？若冲角的绝对值相等，谁的损失更大？为什么？级内流动损失（1）摩阻损失Hf （平均气速）；（2）分离损失：边界层（c0）分离（回流），控制通道扩张角（锥度、扩压度，图3-8）；（3）冲击损失（叶轮、扩压器）：（叶轮为例，扩压器类似分析）；叶轮进气角1叶片进口角1A，冲击分离损失（相当于扩张角）；流量/设计流量(进气冲角)i1A1冲击面分离区(漩涡区)损失(相同冲角)原因（小qV）正冲角i0工作面（前面）非工作面（背面）较大分离区易扩散（设计qV）零冲角i0无无无损失（大qV）负冲角i0非工作面（背面）工作面（前面）较小分离区较稳定

11、（4）二次流损失：垂直环流；（5）尾迹损失：叶尖绕流；思考题3.8 多级压缩机为何要采用分段与中间冷却？分段与中间冷却：分段（冷却、抽气）、中间冷却（耗功等温过程）、工艺（排温，防腐蚀、分解、化合）。思考题3.9 试分析说明级数与圆周速度和气体分子量的关系。级数与叶轮圆周速度u2和气体分子量的关系u2，单级Lth级数，但叶轮材料强度、气流马赫数Mw1和Mc2、叶轮相对宽度b2 / D2（范围0.0250.065）限制u2（320300 m/s）。表3-1介质气体分子量J/(kgK)气体常数R(同压比下所需)多变压缩功Hpol kJ/kg级数圆周速度u2m/s机器（特征）M2材料强度重F-111

12、36.316.971 186限制u2影响小轻H22 1319.4532280影响小限制u2思考题3.10 示意画出级的总能量头与有效能量头和能量损失的分配关系。（图3-14）HtotHthHlHdfHpol()/2HhydHlHdf说明：HtotHthHpolHhydHdfHl()/2思考题3.11 何谓级的多变效率？比较效率的高低应注意哪几点？比较效率注意：(教材)通流进出口（单级0-0、整机多级in-out）；(教材)热力过程（多变、等熵、绝热）；(教材)设计工况点（最佳效率）；常用（多变效率）pol ；（多级）整机效率（各级平均内效率），含分段中间冷却等作用；判别：同效率对比（优），知某

13、算总功Htot或Ni 对比（Htot或Ni优）。思考题3.12 若已知级的多变压缩功和总耗功，尚须具备什么条件可求出级的能量损失和级内的流动损失？由(3-32)(3-15)式（级能量损失）HhydHlHdfHtot()/2Hpol（1Hpol/Htot）Htot（1pol）Htot由(3-14)式（级内流动损失）HhydHth()/2Hpol（1Hpol/Hth）Hth（1hyd）Hth1(1ldf)polHtot/(1ldf)式中：流动效率hydHpol/Hth（1ldf）pol，c0c0、Hl为漏气耗功、Hdf为轮阻耗功。另有：多变能头系数polhyd 2u（1ldf）2u pol （3-

14、36）求级能量损失和级内流动损失须知pol、（ldf）、以及（准确）()/2；多变效率pol反映级能量损失大小，流动效率hyd反映级内流动损失大小。思考题3.13 何谓离心压缩机的内功率、轴功率？试写出其表达式，如何据此选取原动机的输出功率？多级功率（3-37式）总内功率Ni机械损失Nm机械效率m（9698）（3-39式）轴功率Nz功率增量30（3-40式）原动机功率Ne。思考题3.14 如何计算确定实际气体的压缩性系数Z？实际气体压缩性系数Z计算：范德瓦尔对比态方程（对应态原理），（3-41）式，压缩性系数Zf（对比参数pc、Tc）。思考题3.15 简述混合气体的几种混合法则及其作用。实际混

15、合气体法则：凯法则（局限性）、徐忠法则（精确度）、极性物质混合法则。思考题3.16 示意画出离心压缩机的性能曲线，并标注出最佳工况点和稳定工况范围。性能曲线性能参数关系，列表、曲线和方程3种表示方法，有级（机）性能曲线，图3-15、图3-16。特点：曲线（主要3条）：压比qVin流量或压力pqVin、多变效率polqVin、功率NqVin；形状：qVin为形、polqVin为形、NqVin为形（有max点）；最佳工况点：max设计工况；极限（危险）工况：最小qVin（喘振）最大qVin（堵塞）；稳定工作范围：极限工况之间；来源：试验测试；要求：max，稳定工作范围（宽）；多级（机）特性：（与单

16、级对比）(qVin)max、(qVin)min，稳定工作范围（窄），曲线斜度（更陡峭）。思考题3.17 简述旋转脱离与喘振现象，说明两者之间有什么关系？说明喘振的危害，为防喘振可采取哪些措施？喘振工况现象：流量个别叶道产生漩涡（边界层分离）“旋转脱离”（叶道漩涡区逆向转动）流量大部叶道堵塞（旋转脱离漩涡团）出口压力p管网气流倒流出口压力p管网正流供气流量反复倒流正流喘振工况；危害：强烈振动、噪声、性能（p、）下降、轴承和密封损坏、转子定子碰撞机器严重破坏；特点：旋转脱离频率、振幅、影响叶片，管网影响较小；喘振频率、振幅、机组管网影响极大；防喘振措施：出口降压（放空、旁路回流），调节（变速、预旋

17、(导叶)、气量、停机），监测（qVin、p）；思考题3.18 试简要比较各种调节方法的优缺点。调节方法原理变特性措施优点问题经济性应用出口节流调节节流管特性斜率管阀门简单方便流动损失差常备不常用进口节流调节节流机阀门简便省功qVmin节流损失好常用可调进口导叶进气预旋c1u(Hth)机可调导叶经济性好机构复杂很好轴流机常用可调扩压器叶片调进口角3A机可调导叶改善喘振qVmin机构太复杂较好不常用变速调节平移机特性机变速驱动连续调节经济性最好需变速驱动机最佳常用思考题3.19 离心压缩机的流动相似应具备哪些条件？相似理论有何用处？相似条件：几何（尺寸）相似、运动（进口速度）相似、动力相似（重力、

18、粘滞力、压力、弹性力、惯性力等相似、准数Re、Eu、M相等）、热力相似（热力过程相似，k、m、pol相等）；离心压缩机流动相似条件：几何相似、叶轮进口速度相似、特征马赫数M2uM2u、等熵指数kk；应用：新型设计、模化试验（同机性能换算）、相似换算（不同机性能换算）、产品系列化（通用标准化）；性能换算：完全相似换算（比例参数转速n、流量qV、功率N和相等参数压比、效率、系数，3-5459式）；近似相似换算（特征MM，或kk）。思考题3.20 离心压缩机有哪些附属系统？它们分别起什么作用？它们由哪些部分组成？管网系统：输送，含管道、阀门、过滤器、消声器等；增（减）速设备：传动，齿轮变速箱；油路系

19、统：润滑，管道和油站（油泵、油箱、过滤、冷却、仪表等）；水路系统：冷却，含冷却器、管道、阀门、水箱等；检测系统：调节控制，信号检测（传感器、仪表）、传输（电缆）、处理（计算机）、记录（显示）等。思考题3.21 何谓转子的临界转速？采用什么方法汁算它？工作转速如何校核？临界转速：（转子弯曲振动）固有频率转速，1阶nc1、2阶nc2、n阶ncn等，主要考虑前3阶；计算方法：传递矩阵法(初参数法，精确解)、能量（瑞利）法(近似计算)、特征值法(求固频)、影响系数法(求强迫振幅)；校核条件：（3-60）刚性转子n0.75nc1；（3-61）柔性转子1.3nc1n0.7nc2。思考题3.22 转子的轴向

20、推力是如何产生的？采用什么措施平衡轴向推力？为防止转子轴向窜动，对轴向推力及轴承有什么要求？轴向力：叶轮两侧压差、流体轴向动量差，方向指向叶轮入口；轴向力平衡措施：叶轮对排（对称平衡）、双吸（双面进气）叶轮、叶轮背叶片（背压）、平衡盘（末级叶轮后，盘前高压，盘后引入口低压，反向平衡力）；防轴向串动要求：止推轴承、保留（30008000 N）轴向力、（设置轴向）位移限制器、监测（轴向）位移。思考题3.23 何谓滑动轴承的动态特性？何谓油膜振荡？哪几种滑动轴承具有抑振特性？滑动轴承特性：静态特性，轴颈中心稳定（偏心距e和偏位角不变），（油压、油量、承载、阻力、温升）；动态特性，轴颈中心涡动（e和变

21、化，径向速度和涡动角速度）；半速涡动：涡动角速度涡1/2（转子角速度），同方向持续，振幅较小；.收敛（阻尼力推动力）；.稳定（等功，轴心椭圆轨迹）；.发散（阻尼力推动力）；油膜振荡：（涡动角速度）涡nc1（1阶临界转速），频率保持，振幅极大；（油膜振荡）防止方法：转子（转子刚度、nc1、n工作，n工作2nc1），轴承（抑振轴承）；抑振轴承：原理（双多油楔、自调整、动压收敛）（图3-41）椭圆轴承、多油叶（不对称三油叶Three Lobe）轴承、多油楔（四油楔）轴承、可倾瓦Tilting Pad（活支五瓦块）轴承、垫块式止推轴承等。思考题3.24 有哪几种轴端密封？试简述它们的密封原理和特点。机

22、械密封：动静环，径向间隙（轴面）密封轴向间隙（端面）密封，效果、寿命好，成本高，替代填料；液膜（浮环）密封：浮动径向间隙密封（液体润滑）双端面密封，封液（气压）强制向内外输送（回收）；干气（气膜）密封：动静环动环开槽(旋转)气体动压端面间隙气封（润滑），启动、装配、振动问题；离心压缩机：状态监测干气密封工业实用保证（解决重大技术问题）。思考题3.25 试简述选型的基本原则，为何要确定经常运行的工况点？技术指标：参数qV、N，工作点（余量）、变工况（调节）、安全（振动、装配）；经济指标：价格、生产（周期）、寿命、备件、维护（技术）等；其他：管网（系统）、原动机、仪表（监测）、控制（调节）、安装、

23、场地等。确定经常运行工况点：节能（高效点）、安全（防喘振、堵塞）、变工况（余量qV15、p26，性能换算）。qV in计算（1.011.05）qVin （3-72）计算pin（1.021.06）p/pin （3-74）思考题3.26 有哪几种选型分类？为何按流量选型？为何按结构分类？选型分类：流量、压力、介质特点、结构型式；流量选型原因：不同流量要求不同结构形式（回转、活塞、离心、轴流）、叶轮型式（普通、三元）；结构分类原因：不同结构型式（级、气缸、叶轮）适应不同流量、压力、性能要求；思考题3.27 试简要分析比较轴流式与离心式压缩机的性能特点？轴流式与离心式压缩机性能比较：压缩机结构原理性能

24、应用轴流式轴流叶轮、扭曲叶片(关键部件)级间导流器(机进口导流器出口扩压器)级c，大流量、低压多级串联离心式离心叶轮、柱面叶片扩压器、弯道、回流器级c，大中流量中低压(变工况差)思考题3.28 试简述三种选型的方法。产品选型：商品机型。由已知条件要求直接查找产品目录选型，简单（单级）选型；厂商选型：设计机型(技术装备储备)。由已知条件要求，方案计算、初选型式，与制造厂商议选型(大企业常用)；软件选型：优化机型。由已知条件要求，软件优化选型与性能预测，委托厂商设计制造；选型软件（美国、中科院、西交大）。价格、成本、厂商协作等问题。4 泵思考题4.1 离心泵有哪些性能参数？其中扬程是如何定义的？它

25、的单位是什么？性能参数体积流量(m3/s，m3/h)质量流量(kg/s，kg/h)能量（压力）(m，J/kg)功率(kW)效率()转速(r/min)汽蚀余量(m)qVqm扬程HmNm/N有效Ne轴N，V，hyd，mnNPSHr扬程H H（ZoutZin） m （4-4）说明：压能动能位能，泵内主要压能（动能和位能0），单位Nm/Nm（单位重量液体能量增值）。思考题4.2 试写出表达离心泵理论扬程的欧拉方程式和实际应用的半经验公式。基本方程基本方程离心泵欧拉方程Ht(u2 c2uu1 c1u)/gm (4-11、12)欧拉方程实用半经验Stodola公式(有限叶片影响)(滑移系数)Ht Ht（1

26、ctg2Asin2A）m (4-13、14)思考题4.3 简述汽蚀现象，并说明汽蚀的危害。汽蚀Cavitation：空化、空蚀，（来源）空洞、空泡、气泡；水力机械特有的，在一定条件下因流体与气体相互转化引起的破坏现象。汽蚀发生机理：pK局部pKpV液体汽化气泡逸出体积叶轮做功p气泡凝结溃灭体积空穴形成，液体合围撞击、冲击流道（高压数百at、高温300、高频3000 Hz）剥蚀表面、扩展裂纹、电化学腐蚀；（液体汽化、凝结、冲击、破坏）。严重后果：部件损坏（过流表面剥蚀、麻点、蜂窝、裂纹、穿孔）；性能下降（流量qV扬程H效率）；噪声振动（气泡溃灭、液体撞击）；机器失效（抽空断流，气泡堵塞流道）；机

27、器破坏（叶轮损坏、共振破坏）。易汽蚀泵：高温泵(锅炉给水泵)、轻油泵(夏季高温储运鹤管)，pV。思考题4.4 何谓有效汽蚀余量？何谓泵必需的汽蚀余量？并写出它们的表达式。有效汽蚀余量NPSHa（泵装置）：液流自吸液罐（池）经吸入管路到泵入口，高出汽化压力pV所富余的能量头（4-15、4-17式等）；NPSHaHSHA-SHg m泵必需汽蚀余量NPSHr（泵本身）：液流自泵入口到泵叶轮内压力最低pK处所消耗的能量头（静压能量头降低值）；NPSHr12 m （4-18）式中：11.051.3（流速及流动损失），20.20.4（流体绕流叶片压降）。思考题4.5 试写出泵汽蚀基本方程式。如何根据该方程

28、式判断泵是否发生汽蚀及严重汽蚀？汽蚀基本方程式（发生汽蚀判别式）NPSHaNPSHr，即12 （4-19）汽蚀条件：泵开始发生，严重汽蚀。思考题4.6 提高离心泵抗汽蚀性能应采取哪些措施？试举例说明之。根据汽蚀安全条件（4-17）、（4-18）式NPSHaHA-SHg12NPSHr抗汽蚀措施：三方面措施：NPSHa、NPSHr、改进叶轮材料；pA：吸液罐增压、叶轮入口诱导轮（叶轮前增压）；pV：降温t（pVf(t)）、吸液罐冷却（夏季轻油品输送）；HA-S：改善吸入特性，阻力损失；流量qV、转速n、管径d、管长l、阀门弯头管件数量、局部阻力损失，阀门开度；Hg：泵安装位置ZS、吸液罐位置ZA（

29、灌注头）；1、2：改进叶轮入口（图4-9，阻力损失，流线型，缓慢绕流），微正冲角（i1A1）；c0、w0：叶轮入口D0、轮毂直径dh、叶轮入口宽度b1、双吸叶轮；叶轮材料：强度、硬度、韧性、化学稳定性、表面光洁度，抗腐蚀、抗疲劳、抗剥落；不锈钢2Cr13、稀土合金铸铁、高镍铬NiCr合金、铝铁AlFe青铜9-4等。思考题4.7 示意画出离心泵的特性曲线，并说明每种特性曲线各有什么用途？运行特性（四条）特性曲线形状用途类型1扬程HqV选型操作平缓、陡降、驼峰2功率NqV启动运行选驱动机平缓、陡峭(离心泵关阀、轴流泵开阀)3效率qV工作范围经济性峰值max(7%max高效工作范围)4吸入特性NPS

30、HrqV判断汽蚀工况缓升NPSHrqVHsmaxqV缓降HsqV思考题4.8 如何判别泵运行工况的稳定性？在什么条件下泵工作不稳定？是否绝不允许泵在不稳定工况下工作？判别不稳定工况：（4-24）式，特性斜率（管特性泵特性）；条件：驼峰泵特性左段管路静扬程变化（液面、蓄能）；允许：特殊情况（石化应用较少，离心压缩机决不允许喘振），防水击、振动和倒流，选泵非驼峰特性。思考题4.9 改变泵的运行工况，可采取哪些调节措施？哪种调节措施比较好？离心泵运行调节方法：变泵特性；变装置（管路）特性；同时改变泵和管特性。调节方法变特性原理主要特点主要问题经济性应用变转速泵平移泵特性节能调速驱动机最好常用切割叶轮

31、外径切割定律系列产品切割范围较差变导叶片角度预旋调节节能机构复杂较好不常用变叶轮端间隙泄漏调节简便流量损失差泵串联并联设备联合满足工艺要求设计匹配并联较好串联较差设计要求阀门节流管节流增阻简便能量损失差常用液位调节平移管特性节能装置复杂较好特殊情况旁路分流平缓管特性简便损失浪费差备用思考题4.10 启动离心泵应如何操作才是正确安全的？离心泵正确安全操作：执行操作规范、安全制度，岗位培训等；认为盘车、关阀重要。思考题4.11 两泵流动相似，应具备哪些条件？泵流动相似条件：几何相似、进口速度相似（运动相似）；相似工况：满足相似条件，相似工况点运行，应用相似定律。思考题4.12 试写出泵的相似定律表

32、达式和叶轮切割定律表达式，并说明它们的用途。比例定律（尺寸、液体相同，转速不同），（4-31,32,33,相似条件）式中：l为尺寸比例系数（模型缩放比）。叶轮切割定律（相似定律简化特例）问题：现场需要同类型泵系列流量范围（小范围），无变速条件，变尺寸（成套叶轮）成本；简单方法：切割叶轮外径（同叶轮不同外径D2）。，（4-37,38,39,表4-4）思考题4.13 何谓泵的比转数？比转数有何用途？比转数ns： ns 3.65 n （4-35）相似判别数（几何相似泵工况相似），判别叶轮出口相似工况；用途：分类（结构、性能）、模化设计、系列型谱、选择使用；比转数ns30100030808015015

33、03003005005001000泵类型低ns离心泵中ns离心泵高ns离心泵混流泵轴流泵叶轮形状瘦高矮胖，叶轮外径D2/进口直径D03.01.0(轴流叶轮)叶片形状柱形入口扭曲出口柱形扭曲轴流翼形（叶型）性能曲线表4-3中图示性能曲线HqV平缓陡峭性能曲线NqV缓平缓平缓转性能曲线qV平坦较平坦急，有max思考题4.14 何谓泵的高效工作区？并画出它的示意图。高效工作区（范围）高效切割（变速）范围组成的四边形HqV工作区（图4-16ABCD）；左右范围：（图4-16AD、BC），相似（等效率）抛物线（相似工况点轨迹），上下范围：（图4-16AB、DC），允许切割（变速）特性曲线。58思考题4.

34、15 有哪些其他类型的泵？试任例举一种类型泵的工作原理和用途。轴流泵、旋涡泵、杂质泵、往复活塞泵、螺杆泵、滑片泵、齿轮泵等。思考题4.16 轴流泵有何特点？试述轴流泵的工作特性，并说明为何启动轴流泵前要使出口管道的阀门全开？结构：轴流叶轮（叶片固定、半调节、全调节）、导叶、吸入排出管（排出弯管）、机壳等；立式、卧式、斜式；（叶轮外径D2达34m）；原理：动力型叶片式。欧拉方程（同轴流压缩机）；特性：HqV，马鞍形凹下工作区（叶片翼型表面脱流与二次回流损失的qV范围）；NqV，下降形（开阀启动，启动轴流泵前全开出口管道阀门）；qV，高效工作范围；HqV，综合特性曲线（图4-21，含等效率、等功率

35、特性）。思考题4.17 选用泵应遵循哪些原则？主要3方面：工艺要求（流体、参数）、经济性能（效率、吸入）、应用性能（特殊、使用）；原则：流体性质：清水、粘液、含杂质；额定（设计）参数：流量（裕量1015）、扬程H*（裕量510），裕量过大效率、裕量过小不满足工艺要求；经济性能：节能高效；吸入性能：防止汽蚀（汽蚀余量NPSHr，泵前装置NPSHa、吸上真空度HSmax、泵安装高度Hgmax）；特殊性能：防燃、爆、毒、腐、漏，含气、液化气、热油、药液，冷却、消毒措施等；使用性能：结构简单、维修方便、体积重量、价格；综合优选：多种规格泵优选，综合性能效率可靠性价格。思考题4.18 简述选用泵的选型步

36、骤。泵的选用步骤原始数据：介质、参数（扬程H、流量qV）、泵前后设备（装置）等；选择计算：合理裕量、运行工况（参数）、工作范围（高效工作区）、选泵参数等；对比选型：选泵要求若干型式比较性能确定型号；校核验证：工况参数（工况点）、高效工作区、扬程和流量校核（裕量）、吸入性能（汽蚀裕量）校核等。附录资料：不需要的可以自行删除地下连续墙施工工艺标准1、范围本工艺适用于工业与民用建筑地下连续墙基坑工程。地下连续墙是在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道

37、连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。本法特点是：施工振动小，墙体刚度大，整体性好，施工速度快，可省土石方，可用于密集建筑群中建造深基坑支护及进行逆作法施工，可用于各种地质条件下，包括砂性土层、粒径50mm以下的砂砾层中施工等。适用于建造建筑物的地下室、地下商场、停车场、地下油库、挡土墙、高层建筑的深基础、逆作法施工围护结构，工业建筑的深池、坑；竖井等。2、施工准备2.1材料要求2.1.1水泥用32.5号或42.5号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，要求新鲜无结块。2.1.2砂宜用粒度良好的中、粗砂，含泥量小于5%。2.1.3石子宜采用卵石，如使用碎石，应适当增加水泥用量及砂率，

38、以保证坍落度及和易性的要求。其最大粒径不应大于导管内径的16和钢筋最小间距的14，且不大于40mm。含泥量小于2%。2.1.4外加剂可根据需要掺加减水剂、缓凝剂等外加剂，掺入量应通过试验确定。2.1.5钢筋按设计要求选用，应有出厂质量证明书或试验报告单，并应取试样作机械性能试验，合格后方可使用。2.1.6泥浆材料泥浆系由土料、水和掺合物组成。拌制泥浆使用膨润土，细度应为200250目，膨润率510倍，使用前应取样进行泥浆配合比试验。如采取粘土制浆时，应进行物理、化学分析和矿物鉴定，其粘粒含量应大于50%，塑性指数大于20，含砂量小于5%，二氧化硅与三氧化铝含量的比值宜为34。掺合物有分散剂、增

39、粘剂(CMC)等。外加剂的选择和配方需经试验确定，制备泥浆用水应不含杂质，pH值为79。2.2主要机具设备2.2.1成槽设备有多头钻成槽机、抓斗式成槽机、冲击钻、砂泵或空气吸泥机(包括空压机)、轨道转盘等2.2.2混凝土浇灌机具有混凝土搅拌机、浇灌架(包括储料斗、吊车或卷扬机)、金属导管和运输设备等。2.2.3制浆机具有泥浆搅拌机、泥浆泵、空压机、水泵、软轴搅拌器、旋流器、振动筛、泥浆比重秤、漏斗粘度计、秒表、量筒或量杯、失水量仪、静切力计、含砂量测定器、pH试纸等。2.2.4槽段接头设备有金属接头管、履带或轮胎式起重机、顶升架(包括支承架、大行程千斤顶和油泵等)或振动拔管机等。2.2.5其他

40、机具设备有钢筋对焊机，弯曲机，切断机，交、直流电焊机，大、小平锹，各种扳手等。2.3作业条件、2.3.1在工程范围内钻探，查明地质、地层、土质以及水文情况，为选择挖槽机具、泥浆循环工艺、槽段长度等提供可靠的技术数据.。同时进行钻探，摸清地下连续墙部位的地下障碍物情况。2.3.2按设计地面标高进行场地平整，拆迁施工区域内的房屋、通讯、电力设施以及上下水管道等障碍物，挖除工程部位地面以下m内的地下障碍物。施工场地周围设置排水系统。2.3.3根据工程结构、地质情况及施工条件制定施工方案，选定并准备机具设备，进行施工部署、平面规划、劳动配备及划分槽段；确定泥浆配合比、配制及处理方法，编制材料、施工机具

41、需用量计划及技术培训计划，提出保证质量、安全及节约等的技术措施。2.3.4按平面及工艺要求设置临时设施，修筑道路，在施工区域设置导墙；安装挖槽、泥浆制配、处理、钢筋加工机具设备；安装水电线路；进行试通水、通电、试运转、试挖槽、混凝土试浇灌。3、操作工艺3.1工艺流程(图3.1)图3.1多头钻施工及泥浆循环工艺3.2导墙设置3.2.1在槽段开挖前，沿连续墙纵向轴线位置构筑导墙，采用现浇混凝土或钢筋混凝土浇3.2.2导墙深度一般为12m，其顶面略高于地面50100mm，以防止地表水流入导沟。导墙的厚度一般为100200mm，内墙面应垂直，内壁净距应为连续墙设计厚度加施工余量(一般为4060mm)。

42、墙面与纵轴线距离的允许偏差为10mm，内外导墙间距允许偏盖5mm，导墙顶面应保持水平。3.2.3导墙宜筑于密实的粘性土地基上。墙背宜以土壁代模，以防止槽外地表水渗入槽内。如果墙背侧需回填土时，应用粘性土分层夯实，以免漏浆。每个槽段内的导墙应设一溢浆孔。3.2.4导墙顶面应高出地下水位1m以上，以保证槽内泥浆液面高于地下水位0.5m以上，且不低于导墙顶面0.3m。3.2.5导墙混凝土强度应达到70%以上方可拆模。拆模后，应立即将导墙间加木支撑至槽段开挖拆除。严禁重型机械通过、停置或作业，以防导墙开裂或变形。3.3泥浆制备和使用3.3.1泥浆的性能和技术指标，应根据成槽方法和地质情况而定，一般可按

43、表3.3.1采用。泥浆性能指标表3.3.1项目性能指标检查方法一般地层软弱土层密度粘度胶体率稳定性失水量pH值泥皮厚度静切力(1min)含砂量1.041.25kgL1822s95%0.05gcm330mL30min101.53.0mm30min1020mgcm298%0.02gcm320mL30min891.01.5mm30min2050mgcm24%泥浆密度秤500700mL漏斗法100mL量杯法500mL量筒或稳定计失水量仪pH试纸失水量仪静切力计含砂量测定器注：1.密度：表中上限为新制泥浆，下限为循环泥浆。一般采用膨润土泥浆时，新浆密度控制在1.041.05；循环程中的泥浆控制在1.25

44、1.30；对于松散易坍地层，密度可适当加大。浇灌混凝土前槽内泥浆控制在1.151.25，视土质情况而定；2.成槽时，泥浆主要起护壁作用，在一般情况下可只考虑密度、粘度、胶体率三项指标；3.当存在易塌方土层(如砂层或地下水位下的粉砂层等)或采用产生冲击、冲刷的掘削机械时，应适当考虑，泥浆粘度，宜用2530s。3.3.2在施工过程中应加强检查和控制泥浆的性能，定时对泥浆性能进行测试，随时调泥浆配合比，做好泥浆质量检测记录。一般作法是：在新浆拌制后静止24h，测一次全项(含砂量除外)；在成槽过程中，一般每进尺15m或每4h测定一次泥浆密度和粘度。在槽结束前测一次密度、粘度；浇灌混凝土前测一次密度。两

45、次取样位置均应在槽底以上200mm处。失水量和pH值，应在每槽孔的中部和底部各测一次。含砂量可根据实际情况测定。稳定性和胶体率一般在循环泥浆中不测定。3.3.3泥浆必须经过充分搅拌，常用方法有：低速卧式搅拌机搅拌；螺旋桨式搅拌机搅拌；压缩空气搅拌；离心泵重复循环。泥浆搅拌后应在储浆池内静置24h以上，或加分散剂膨润土或粘土充分水化后方可使用。3.3.4通过沟槽循环或混凝土换置排出的泥浆，如重复使用，必须进行净化再生处理。一般采用重力沉降处理，它是利用泥浆和土渣的密度差，使土渣沉淀，沉淀后的泥浆进入贮浆池，贮浆池的容积一般为一个单元槽段挖掘量及泥浆槽总体积的2倍以上。沉淀池和贮浆池设在地上或地下

46、均可，但要视现场条件和工艺要求合理配置。如采用原土造浆循环时，应将高压水通过导管从钻头孔射出，不得将水直接注入槽孔中。3.3.5在容易产生泥浆渗漏的土层施工时，应适当提高泥浆粘度和增加储备量，并备堵漏材料。如发生泥浆渗漏，应及时补浆和堵漏，使槽内泥浆保持正常。3.4槽段开挖3.4.1挖槽施工前应预先将连续墙划分为若干个单元槽段，其长度一般为47m。每个单元槽段由若干个开挖段组成。在导墙顶面划好槽段的控制标记，如有封闭槽段时，必须采用两段式成槽，以免导致最后一个槽段无法钻进。3.4.2成槽前对钻机进行一次全面检查，各部件必须连接可靠，特别是钻头连接螺栓不得有松脱现象。3.4.3为保证机械运行和工

47、作平稳，轨道铺设应牢固可靠，道碴应铺填密实。轨道宽度允许误差为5mm，轨道标高允许误差10mm。连续墙钻机就位后应使机架平稳，并使悬挂中心点和槽段中心一致。钻机调好后，应用夹轨器固定牢靠。3.4.4挖槽过程中，应保持槽内始终充满泥浆，以保持槽壁稳定。成槽时，依排渣和泥浆循环方式分为正循环和反循环。当采用砂泵排渣时，依砂泵是否潜入泥浆中，又分为泵举式和泵吸式。一般采用泵举式反循环方式排渣，操作简便，排泥效率高，但开始钻进须先用正循环方式，待潜水砂泵电机潜入泥浆中后，再改用反循环排泥。3.4.5当遇到坚硬地层或遇到局部岩层无法钻进时，可辅以采用冲击钻将其破碎，用空气吸泥机或砂泵将土渣吸出地面。3.

48、4.6成槽时要随时掌握槽孔的垂直精度，应利用钻机的测斜装置经常观测偏斜情况，不断调整钻机操作，并利用纠偏装置来调整下钻偏斜。3.4.7挖槽时应加强观测，如槽壁发生较严重的局部坍落时，应及时回填并妥善处理。槽段开挖结束后，应检查槽位、槽深、槽宽及槽壁垂直度等项目，合格后方可进行清槽换浆。在挖槽过程中应作好施工记录。3.5清槽3.5.1当挖槽达到设计深度后，应停止钻进，仅使钻头空转而不进尺，将槽底残留的土打成小颗粒，然后开启砂泵，利用反循环抽浆，持续吸渣1015min，将槽底钻渣清除干净。也可用空气吸泥机进行清槽。3.5.2当采用正循环清槽时，将钻头提高槽底100200mm，空转并保持泥浆正常循环

49、，以中速压入泥浆，把槽孔内的浮渣置换出来。3.5.3对采用原土造浆的槽孔，成槽后可使钻头空转不进尺，同时射水，待排出泥浆密度降到1.1左右，即认为清槽合格。但当清槽后至浇灌混凝土间隔时间较长时，为防止泥浆沉淀和保证槽壁稳定，应用符合要求的新泥浆将槽孔的泥浆全部置换出来。3.5.4清理槽底和置换泥浆结束1h后，槽底沉渣厚度不得大于200mm；浇混凝土前槽底沉渣厚度不得大于300mm，槽内泥浆密度为1.11.25、粘度为1822s、含砂量应小于8%。3.6钢筋笼制作及安放3.6.1钢筋笼的加工制作，要求主筋净保护层为7080mm。为防止在插入钢筋笼时擦伤槽面，并确保钢筋保护层厚度，宜在钢筋笼上设置

50、定位钢筋环、混凝土垫块。纵向钢筋底端距槽底的距离应有100200mm，当采用接头管时，水平钢筋的端部至接头管或混凝土及接头面应留有100150mm间隙。纵向钢筋应布置在水平钢筋的内侧。为便于插入槽内，利钢筋底端宜稍向内弯折。钢筋笼的内空尺寸，应比导管连接处的外径大100mm以上。3.6.2为了保证钢筋笼的几何尺寸和相对位置准确，钢筋笼宜在制作平台上成型。钢筋笼每棱边(横向及竖向)钢筋的交点处应全部点焊，其余交点处采用交错点焊。对成型时临时扎结的铁丝，宜将线头弯向钢筋笼内侧。为保证钢筋笼在安装过程中具有足够的刚度，除结构受力要求外，尚应考虑增设斜拉补强钢筋，将纵向钢筋形成骨架并加适当附加钢筋。斜

51、拉筋与附加钢筋必须与设计主筋焊牢固。钢筋笼的接头当采用搭接时，为使接头能够承受吊入时的下段钢筋自重，部分接头应焊牢固。3.6.3钢筋笼制作允许偏差值为：主筋间距l0mm；箍筋间距20mm；钢筋笼厚度和宽目l0mm；钢筋笼总长度50mm。3.6.4钢筋笼吊放应使用起吊架，采用双索或四索起吊，以防起吊时因钢索的收紧力而目起钢筋笼变形。同时要注意在起吊时不得拖拉钢筋笼，以免造成弯曲变形。为避免钢筋吊起后在空中摆动，应在钢筋笼下端系上溜绳，用人力加以控制。3.6.5钢筋笼需要分段吊入接长时，应注意不得使钢筋笼产生变形。下段钢筋笼入槽后.临时穿钢管搁置在导墙上，再焊接接长上段钢筋笼。钢筋笼吊入槽内时，吊

52、点中心必须对准槽段中心，竖直缓慢放至设计标高，再用吊筋穿管搁置在导墙上。如果钢筋笼不能顺利地摄入槽内，应重新吊出，查明原因，采取相应措施加以解决，不得强行插入。3.6.6所有用于内部结构连续的预埋件、预埋钢筋等，应与钢筋笼焊牢固。3.7浇注水下混凝土。3.7.1混凝土配合比应符合下列要求：混凝土的实际配制强度等级应比设计强度等级高一级；水泥用量不宜少于370kgm3；水灰比不应大于0.6；坍落度宜为1820cm，并应有一定的流动度保持率；坍落度降低至15cm的时间，一般不宜小于lh；扩散度宜为3438cm；凝土拌合物的含砂率不小于45%；混凝土的初凝时间，应能满足混凝土浇灌和接头施工工艺要求，

53、一般不宜低于34h。3.7.2接头管和钢筋就位后，应检查沉渣厚度并在4h以内浇灌混凝土。浇灌混凝土必使用导管，其内径一般选用250mm，每节长度一般为2.02.5m。导管要求连接牢靠，接头用橡胶圈密封，防止漏水。导管接头若用法兰连接，应设锥形法兰罩，以防拔管时挂住钢筋。导管在使用前要注意认真检查和清理，使用后要立即将粘附在导管上的混凝土清除干净。3.7.3在单元槽段较长时，应使用多根导管浇灌，导管内径与导管间距的关系一般是：导管内径为150mm，200mm，250mm时，其间距分别为2m、3m、34m，且距槽段端部均不得超过1.5m。为防止泥浆卷入导管内，导管在混凝土内必须保持适宜的埋置深度，

54、一般应控制在24m为宜。在任何情况下，不得小于1.5m或大于6m。，3.7.4导管下口与槽底的间距，以能放出隔水栓和混凝土为度，一般比栓长100200mm。隔水栓应放在泥浆液面上。为防止粗骨料卡住隔水栓，在浇注混凝土前宜先灌入适量的水泥砂浆。隔水栓用铁丝吊住，待导管上口贮斗内混凝土的存量满足首次浇筑，导管底端能埋入混凝土中0.81.2m时，才能剪断铁丝，继续浇筑。3.7.5混凝土浇灌应连续进行，槽内混凝土面上升速度一般不宜小于2mh，中途不得间歇。当混凝土不能畅通时，应将导管上下提动，慢提快放，但不宜超过300mm。导管不能作横向移动。提升导管应避免碰挂钢筋笼。3.7.6随着混凝土的上升，要适

55、时提升和拆卸导管，导管底端埋入混凝土面以下一般保持24m。不宜大于6m，并不小于1m，严禁把导管底端提出混凝土上面。3.7.7在一个槽段内同时使用两根导管灌注混凝土时，其间距不应大于3.0m，导管距槽段端头不宜大于1.5m，混凝土应均匀上升，各导管处的混凝土表面的高差不宜大于0.3m，混凝土浇筑完毕，终浇混凝土面高程应高于设计要求0.30.5m，此部分浮浆层以后凿去。3.7.8在浇灌过程中应随时掌握混凝土浇灌量，应有专人每30min测量一次导管埋深和管外混凝土标高。测定应取三个以上测点，用平均值确定混凝土上升状况，以决定导管的提拔长度。3.8接头施工3.8.1连续墙各单元槽段间的接头型式，一般

56、常用的为半圆形接头型式。方法是在未开挖一侧的槽段端部先放置接头管，后放入钢筋笼，浇灌混凝土，根据混凝土的凝结硬化速度，徐徐将接头管拔出，最后在浇灌段的端面形成半圆形的接合面，在浇筑下段混凝土前，应用特制的钢丝刷子沿接头处上下往复移动数次，刷去接头处的残留泥浆，以利新旧混凝土的结合。3.8.2接头管一般用10mm厚钢板卷成。槽孔较深时，做成分节拼装式组合管，各单节长度为6m、4m、2m不等，便于根据槽深接成合适的长度。外径比槽孔宽度小1020mm，直径误差在3mm以内。接头管表面要求平整光滑，连接紧密可靠，一般采用承插式销接。各单节组装好后，要求上下垂直。3.8.3接头管一般用起重机组装、吊放。

57、吊放时要紧贴单元槽段的端部和对准槽段中心，保持接头管垂直并缓慢地插入槽内。下端放至槽底，上端固定在导墙或顶升架上。3.8.4提拔接头管宜使用顶升架(或较大吨位吊车)，顶升架上安装有大行程(12m)、起重量较大(50100t)的液压千斤顶两台，配有专用高压油泵。3.8.5提拔接头管必须掌握好混凝土的浇灌时间、浇灌高度、混凝土的凝固硬化速度，不失时机地提动和拔出，不能过早、过快和过迟、过缓。如过早、过快，则会造成混凝土壁塌落；过迟、过缓，则由于混凝土强度增长，摩阻力增大，造成提拔不动和埋管事故。一般宜在混凝土开始浇灌后23h即开始提动接头管，然后使管子回落。以后每隔1520min提动一次，每次提起

58、100200mm，使管子在自重下回落，说明混凝土尚处于塑性状态。如管子不回落，管内又没有涌浆等异常现象，宜每隔2030mm拔出0.51.0m，如此重复。在混凝土浇灌结束后58h内将接头管全部拔出。4、质量标准4.1地下连续墙均应设置导墙，导墙形式有预制及现浇两种，现浇导墙形状有“L”型或倒“L”型，可根据不同土质选用。4.2地下墙施工前宜先试成槽，以检验泥浆的配比、成槽机的选型并可复核地质资料。4.3作为永久结构的地下连续墙，其抗渗质量标准可按现行国家标准地下防水工程施工质量验收规范GB50208执行。4.4地下墙槽段间的连接接头形式，应根据地下墙的使用要求选用，且应考虑施工单位的经验，无论选用何种接头，在浇注混凝土前，接头处必须刷洗干净，不留任何泥砂或污物。4.5地下墙与地下室结构顶板、楼板、底板及梁之间连接可预埋钢筋或接驳器(锥螺纹或直螺纹)，对接驳器也应按原材料检验要求，抽样复验。数量每500套为一个检验批，每批应抽查3件，复验内容为外观、尺寸、抗拉试验等。4.6施工前应检验进场的钢材、电