流体机械思考题

过程流体机械章节试题章1流体机械如何分类？#答：按能量转换分：原动机，将流体能量转换为机械能，输出轴功率，如汽轮机、燃气轮机；工作机，将机械能转变成流体的能量，改变流体的状态（压力f,分离流体）、输送流体，如压缩机、泵、分离机。按结构特点分：往复式结构（压缩机、泵），通过曲柄连杆机构带动活塞往复运动，改变气缸容积，压力f，特点QI、Pf；旋转式结构（压缩机、泵、分离机），轴带动转轮、叶轮、转鼓高速旋转，使液体一起旋转获得能量。特点：Qf、PI。流体机械的发展趋势是什么？答：（1）创造新的机型（折Pf；QfQf；V，自动控制）（2）流体机械内部流动规律的研究与应用（空间三维流动、粘性湍流、可压缩流、两相流、非牛顿流体、空间流道设计）（3）高速转子动力学的研究与应用（转子的平衡、弯曲振动、扭转振动、轴封、使用寿命估算。）（4）新型制造工艺技术的发展（多维数控机床加工叶轮、叶片等零部件、精密浇、铸、模锻、特殊的焊接、电火花加工等）（5）流体机械的自动控制（用于安全运行、调节工况）（6）流体机械的故障诊断（在线监测、实时故障诊断、报警、监控、停机智能化、网络化）（7）国产化和参与国际市场竞争（复杂机器进口国产化）什么是过程工业，过程流体机械？章2什么是容积式压缩机?它有何特点？答：容积式压缩机是通过改变工作腔的容积来提高气体的压力，有往复式和回转式两种。其特点：（1）适用范围广（QI、Pf）效率高（nmax>80%）（2）稳定性好、适应性强、通用性好（p，p对性能影响小）（3）结构复杂、易损件多（往复）、维修量大。（4）排气不连续（往复）往复式压缩机有哪些主要构件？#答：工作腔部分：气缸、气阀、活塞、填料函、活塞环传动部分：曲轴、平衡重、连杆、活塞杆、十字头机身部分：曲轴箱等支撑气缸和传动部分的零部件。辅助设备：中间冷却、润滑、气量调节、安全阀、滤清器、缓冲罐。什么是往复式压缩机级的理论循环？它有哪几个过程组成？画出其示功图？答：满足下列四个假设的循环为理论循环：（1）无余隙，气体全部排出。（2）气体通过吸、排气阀时无损失，温度、压力与进、排气管同。（3）压缩过程的过程指数不变。（4）无泄漏。

它有吸气、压缩、排气三个过程组成。其示功图为：什么是往复式压缩机级的实际理论循环？它有哪几个过程组成？画出其示功图？#往复式压缩机级的排气量的影响因素有哪些？如何影响？影响排气量因素：Vs(Vs=snD2/4或sn(2D2-d2)/4),n,入v,入p，入T,入l提高排气量措施：(1)a(V0)(2)气缸冷却好(3)DS(受强度、动力限制)(4)n效果好(N电机易损件寿命惯性力振动)提高往复式压缩机级的排气量的措施有哪些？每个方法有何特点？压缩机在实际运行过程中经历了哪几个热力过程？其过程功有何特点？#为什么要多级压缩？其级数如何选择？压力比的分配应如何考虑？什么是压缩机的容积流量和供气量？压缩机的排气温度受哪些因素的影响？为什么要受限制？#往复式压缩机正常运行时主要有哪三个力?它们是如何计算的？I=-mrm2rr惯性力：I=-ma-mrm2(cosa+人cos2a)TOC\o"1-5"\h\z='/,+IiI'I=-mrm2rr气体力：F=(p-p)A摩擦力：R=(0.6~0.7)NX60(N),N=N(—-1)2snm1门m_(0.4〜0.3)NX60(N)R=m兀snrX60(N)兀sn试分析活塞杆、连杆、十字头、曲轴的受力情况？试述往复式压缩机旋转惯性力如何平衡？单列往复惯性力能否平衡？为什么？旋转惯性力：加平衡重单列往复惯性力：不能平衡，只能旋转90度。试述L型压缩机往复惯性力的平衡方法？若不能平衡说明理由？#一阶往复惯性力：可在曲拐反向加平衡重平衡二阶往复惯性力：不能平衡试说明飞轮的作用及飞轮矩受哪些因素的影响？E=W)区/(n&)试述气阀的组成及工作原理。气阀：阀座、阀片、弹簧、升程限制器。工作原理：往复式压缩机的密封有哪些部位？如何密封的？并说明常用结构的密封原理。#1一三瓣密封圈；2一六瓣密封圈;活塞杆：填料函密封，三六瓣密封!活塞：活塞环密封润滑的作用有哪些？润滑方式有哪几种？各有何特点？润滑的作用：减少摩擦、磨损，增加密封效果，带走摩擦热及摩屑，防止摩擦副锈蚀或腐蚀润滑方式：飞溅润滑：连杆大头设一甩油杆，适于小型与单作用，润滑路线：连杆大小头油孔，活塞与气缸表面。喷雾润滑：进口处喷入一定量润滑油，油和工作介质混合在气缸表面起润滑作用，缺点是油和气体一起排出，易燃的不能用压力润滑：通过注油器（大型）或齿轮泵（小型）。往复式压缩机中的冷却有哪些部位?冷却方式有哪几种？各有何特点？气缸冷却、中间冷却、后冷却（分离气中的油和水）、润滑器冷却（大型）风冷系统：风扇、冷却器、散热装置、效果较差、动力费用高、温度难控制，适于移动式（小型）、中型缺水地区水冷系统：中间冷却器：直接影响压缩机性能，最冷的水进中间冷却器气缸冷却：带走摩擦热，润滑油粘度密封性能不能太冷，以防气缸内气体冷却后凝结形成液击，冷却油温度50〜60°C管路系统和辅助管路系统有哪些构件组成？管路设计的原则是什么？#管路系统：从压缩机第一级（自进气管截止阀开始）到压缩机末级排气管的截止阀止，其中的管道、阀门、滤清器、缓冲罐、冷却器、液气分离器、储气罐及辅助系统管路、工艺需要的抽气、排放水的排污管等。管路设计要点：（1）管道布置尽量短，截面和走向避免突变，以减少管路损失（2）尽量控制管道震动（缓冲罐、孔板），避免管道共振（变支撑）（3）补偿热膨胀往复式压缩机的气量调节的理论基础是什么？有何要求？气量调节的理论基础是容积流量公式：q=WnV只要改变其中一个量就可改变容积流量。vVptis通常气缸直径不变，在曲柄连杆机构中行程也不变。改变温度系数因经济性差不用，其他均可用来调节气量。往复式压缩机的气量调节有哪几种？各有何特点？（一）从驱动机构调节（1）单机停转调节•适用范围：功率小于3KW。优点：简单方便。缺点：气量稳定性差，频繁开停造成零部件磨损加剧，对电网有影响。可在系统中设置大的储气容积改善。（2）多机分机停转将多台压缩机并联，实现分级调节气量。（3）变转速调节适用范围：内燃机、蒸汽机及可变速电动机驱动的压缩机。内燃机可调60%〜100%，变频30〜120HZ。优点：气量连续；调节工况比功率消耗小；压缩机各级压力比保持不变；无需设置专门调节机构。缺点：转速增加将受到压缩机强度限制；磨损增加；在额定转速以下运行，经济性差；转速低时进气速度降低，气阀工作可能会出现不正常。（二）从气体管路调节（1）进气节流调节：在进气管上安装节流阀，使进气量下降。（2）切断进气：通过阀门将进气管关闭，进气量为零。特点：结构简单，功耗3〜5%，适于中小型压缩机；但末级eT2气体力活塞力推动难；汽缸中产生真空，油窜入汽缸，增加油耗，空气吸入影响介质纯度，切断阀在全开时也有阻力，增加功耗零部件的可靠性包括哪4类？回转式压缩机有何特点？常见的有哪几种？螺杆压缩机原理往复式压缩机可按哪几种方式分类？如何分？压缩机总体机构方案包括哪些内容？主要结构参数有哪些？它们选择的原则是什么？立式压缩机、卧式压缩机、角度式压缩机各有何特点？往复式压缩机的列数应如何选择？级在列中的配置应如何考虑？往复式压缩机的驱动方式有哪些？各适于什么场合？电机驱动：蒸汽轮机驱动：水轮机驱动：滑片压缩机结构（英语）

4泵什么是泵？按工作原理泵是如何分类的？它们各适于什么场合？答：把原动机的机械能转换为所抽送液体能量的机器，称为泵。叶片式（分类），容积式，其它类型。离心泵的主要零部件有哪些？吸入式，叶轮，蜗壳，轴，填料密封，轴承箱，托架离心泵如何分类？拙叶片安氓方谚殊皓构的尚心泉4.离心泵的命名。管道*白啜式整□口口口口1—泵的类型，A或K或C分别J表示h十轮夕卜径经过一、二、三次切割口多钗泵的级数.若为单纹家，就不标出口新产品标出扬程数，有时在该值前标出流进*两值之间加横统隔开。对爰级某标出的是单缎扬牙呈。对老产品标出的是比转数n被10殊皓构的尚心泉4.离心泵的命名。管道*白啜式整—汉语拼音字母标出泵的基本型式.离心泵的性能参数有哪些？它们如何定义的?、E-、V’（1）流量：泵单位时嗽送的液体量，qv，m3/s。容积流量,qm为质量流量,kg/s仲密outin'+~outin■+Z—Zoutin度,kg/m3。h=e-E（2）扬程：单位重量液体从泵进口全泵出口'处获得的能量汽做发牛的机理寓心萩埃转时・流体的•力随着从泉人口到叶轮入门而下在叶片人口附近的K点上.液体压力PK蜗低.此扁由于叶轮对液体作功,压力很怏上升.当叶轮叶片入口附近的医力小于液体输送疆度下的饱和幕汽压力时"液体汽化.同时’连可能有帘解吾液体内的气体逸它们畛成许多汽泡，当弋泡随液体流到叶道内珏”较高处时，外丽的液体压力高亍汽泡内的汽化氏力，则气泡会新靖鬲9灭彩成空穴.瞬间内周用的敏体以陶渊速度问空穴冲来，造成液体【!相撞击.使局的册力骤然剧增（有的可达数百大气压）.这不仅阻碍流体的正常流动，尤为严重的是.如果这些汽泡在叶轮壁面附近滴灭，则液体就像无数小弹头一样，遂续地打击金属表面，其撞击频率垠商，金属裹血会因冲击疲劳而剥裂，如若汽抱内夹杂某些活性:离由现瞿产归什"新此5项会形成为相并W如解5金屈崛离心泵尚流瞒么蚀凯毓顺喝晞切槽"盹?、鱼鳞台『状的裂痕，.严重时造成叶片或叶轮前后盖板穿孔，甚至叶轮断裂，造成严重事故。（2）气蚀使泵的性能下降；流道堵塞导致（连续性，qv，H，n）下降V’outin'+~outin■+Z—Zoutin汽做发牛的机理寓心萩埃转时・流体的•力随着从泉人口到叶轮入门而下在叶片人口附近的K点上.液体压力PK蜗低.此扁由于叶轮对液体作功,压力很怏上升.当叶轮叶片入口附近的医力小于液体输送疆度下的饱和幕汽压力时"液体汽化.同时’连可能有帘解吾液体内的气体逸它们畛成许多汽泡，当弋泡随液体流到叶道内珏”较高处时，外丽的液体压力高亍汽泡内的汽化氏力，则气泡会新靖鬲9灭彩成空穴.瞬间内周用的敏体以陶渊速度问空穴冲来，造成液体【!相撞击.使局的册力骤然剧增（有的可达数百大气压）.这不仅阻碍流体的正常流动，尤为严重的是.如果这些汽泡在叶轮壁面附近滴灭，则液体就像无数小弹头一样，遂续地打击金属表面，其撞击频率垠商，金属裹血会因冲击疲劳而剥裂，如若汽抱内夹杂某些活性:离由现瞿产归什"新此5项会形成为相并W如解5金屈崛离心泵尚流瞒么蚀凯毓顺喝晞切槽"盹?、鱼鳞台『状的裂痕，.严重时造成叶片或叶轮前后盖板穿孔，甚至叶轮断裂，造成严重事故。（2）气蚀使泵的性能下降；流道堵塞导致（连续性，qv，H，n）下降（3）气蚀使泵产生噪音和振动，气蚀是水力机械向高流速发展的巨大障碍什么是离心泵的有效汽蚀余量、必须汽蚀余量？如何判断汽蚀？叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶轮后，压能和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。叶轮装在一个螺旋形的外壳内，当叶轮旋转时，流体轴向流入，然后转90度进入叶轮流道并径向流出。叶轮连续旋转，在叶轮入口处不断形成真空，从而使流体连续不断地被泵吸入和排出。分析离心泵扬程时为了简便作了哪两个假设？欧拉第一、第二方程反应了什么内容？试述离心泵气蚀发生的机理有效汽蚀余量：指液流自吸液池经吸入管路到达泵吸入口后，所富余的高出汽化压力能头的那部分能量，11提高离心泵汽蚀性能的措施有哪些？（1）降低泵的必需汽蚀余量（2）提高吸入系统装置的有效汽蚀余量（3）运行中可才采取的措施（4）采用耐汽蚀材料离心泵的特性曲线有哪几条？它们起何作用？离心泵的工作点如何确定？在何时会产生不稳定工况？离心泵串并联有何目的？如何选择？离心泵轴向力平衡？离心泵的流量如何调节？离心泵启动时应注意什么？泵启动前检查，充水，暖泵离心泵的流动相似条件是什么？几何相似，运动相似，动力相似什么是比转数？它与离心泵的性能有何关系？比转数：用来判别离心泵工况的相似准数离心泵适宜工作范围如何确定？试述轴流泵的工作原理、特点及应用场合？试述漩涡泵的工作原理、特点及应用场合？特点1、冲击损失大，效率低，为36-38%。2、结构简单，工作可靠，具有自吸能力，但气蚀性能较离心泵差3、不能采用出口阀调节，只能采用旁路调节。4、可输送含气量大于5%的介质，不适合输送粘度比较大的介质和含固体颗粒的介质。5、旋涡泵一般具有自吸能力（有的需外加自吸装置），起动时不需灌泵，应开阀启动应用范围：主要用于化工、医药等工业流程中输送高扬程、小流量的酸、碱和其它腐蚀性及易挥发性液体，也可作为消防泵、小型锅炉给水泵和一般增压泵使用试述往复泵的工作原理、特点及应用场合？原理：活塞与活塞杆相连，可由原动机经传动机构带动在泵缸中做直线往复运动。特点：1流量只取决于泵缸几何尺寸，曲轴转速，与泵的杨程无关。2要开阀启动3自吸性好4同一台往复泵在不同装置中可以产生不同杨程5减小脉动造成的流量不均匀应用场合：输送压力高，流量小的各种介质试述螺杆泵的工作原理、特点及应用场合？原理：螺杆泵属容积式转子泵。运转时一边旋转一边啮合，液体便被一个或几个螺杆上的螺旋槽带动，沿轴向排出特点：（1）损失小，经济性能好（2）压力高而均匀，流量均匀，转速高，能与原动机直联（3）机组结构紧凑，传动平稳经久耐用，工作安全可靠，效率高。应用场合：几乎适用于任何粘度的液体，尤其适用高粘度流体，如：原油、润滑油、柏油、泥浆、黏土、淀粉糊、果肉等。螺杆泵也用于精密和可靠性要求高的液压传动和调节系统中，也可作为计量泵。但是它加工工艺复杂，成本高。试述滑片泵的工作原理、特点及应用场合？原理：容积泵，融合了齿轮泵，螺杆泵的优点。特点：滑片泵也可与高速原动机直接相连，同时具有结构轻便，尺寸小的特点，但滑片和泵内腔容易磨损应用场合：应用范围广，流量可达5000L/h。常用于输送润滑油和液压系统，适宜于在机床、压力机、制动机、提升装置和力矩放大器等设备中输送高压油试述齿轮泵的工作原理、特点及应用场合？特点：是一种容积泵，与活塞泵不同处在于没有进、排水阀，它的流量要比活塞泵更均匀，构造也更简单。齿轮泵结构轻便紧凑，制造简单，工作可靠，维护保养方便。一般都具有输送流量小和输出压力高的特点。应用场合：输送粘性较大的液体，如润滑油和燃烧油，不宜输送粘性较低的液体（例如水和汽油等），不宜输送含颗粒杂质的液体，可作为润滑系统和液压系统的油泵，广泛用于发动机、汽轮机、离心压缩机、机床及其它设备试述泵的选用原则选用分类。泵的选用原则1、根据所输送的流体性质选择不同用途、不同类型的泵。2、流量、扬程必须满足工作中所需要的最大负荷3、从节能观点选泵，一方面要尽可能选用效率高的泵，另一方面必须使泵的运行点长期位于高效区之内。4、为防止发生汽蚀，要求泵的必须汽蚀余量NPSHr小于装置汽蚀余量NPSHa。5、按输送工质的特殊要求选泵6、所选择的泵应具有结构简单、易于操作与维修、体积小、重量轻、设备投资少等特点7、当符合用户要求的泵有两种以上规格时，应以综合指标高者为最终选定的泵型号试述泵的选用步骤。（1）列出基础数据（2）估算泵的流量及扬程（3）选择泵的类型及型号（4）根据工艺特点选H-Q形状（5）校核泵性能（6）估算泵的原动机功率（7）确定泵的台数或备用率（8）轴封型式的确定（9）联轴器的选用离心泵型号Whatistheadventagesofthecentrifugalpumps?3离心式压缩机试述离心式压缩机的工作原理及主要零部件。工作原理：提高气体压力的主要目标就是增加单位容积内气体分子的数量，也就是缩短气体分子与分子间的距离。为达到这个目标，除了采用挤压元件来挤压气体的容积式压缩机以外，还有一种用气体动力学的方法，即利用机器的做功元件（高速回转的叶轮）对气体作功，使气体在离心场中压力得到提高，同时动能也大为增加，随后在扩张流道中流动时，这部分动能又转变成静压能，使气体压力进一步提高。主要零部件：转子和定子两大部分，转子包括转轴、叶轮、轴套、平衡盘、推力盘、联轴器。定子包括扩压器、弯道、回流器、蜗壳、机壳。在转子和定子之间需要密封气体之处设有密封元件。试述扩压器的作用及其分类与它们的特点。叶轮的结构形式？扩压器作用：升压、降速。无叶扩压器：结构简单、效率高、工作范围大，。4大。叶片扩压器：d4小、效率高、结构复杂、工作范围小。离心叶轮的典型结构：叶轮有轮盖、叶片、轮盘组成「闭式叶轮：漏气少、效率高、性能好、轮盖强度影响艮度影Iu2上4半开式效率低、强度高、高、"2大作功大、单级压力高高•.双面进气流量大、轴向力小,；；；；按弯曲形式、出口角分J』I11!*1Xi•■顼一I*ZIJ♦.后弯叶轮效率高、工作范围大、常用2介于两者间嘲险前弯叶轮效率小、工作范围小、常用于通风机离心式压缩机与活塞式相比有何特点？优点：流量大，转速高，结构紧凑，运转可靠、维修费用低。缺点：单级压力比不高，高压力比所需要的级数比活塞式的多；流通截面积较大，不适用于太小的流量；对材料、制造与装配有较高的要求，造价较高；效率低；稳定工况区窄，不适宜工况变化大，故障破坏性大。离心式压缩机的性能曲线有哪几条？它们有何作用？（1）增压比曲线（E-q.），选压缩机、定工况点、能量核算（2）效率曲线（n-qvj：是经济指标、参数计算的原始数据（3）轴功率曲线（N-qv.n），决定原动机功率。离心式压缩机的工作点如何确定？什么是稳定工况范围与最佳工作点？压缩机左边受喘振工况限制，右边受堵塞工况限制，两个工况之间为稳定工作范围。将曲线上效率最高点称为最佳工况点。离心式压缩机的喘振有何危害，防止的措施有哪些？举例喘振的危害：Pc下降，效率下降、噪音、振动增加，轴承破坏，转子与固定件碰撞。防喘振的措施：标注喘振线的性能曲线，随时了解工作点位置；降低转速，使喘振发生流量点下降；设置调节导叶机构（特别是首级，改变进气冲角）；出口旁设置旁通管道，让多余气体放空或降压后回进口；进（温度、流量）出（压力）口安置监视仪表；运行操作人员了解压缩机工作原理，注意机器所在工况位置，使机器不致进入喘振状态。压缩机管网曲线有哪三种？如何确定压缩机管网曲线有哪三种？如何确定离心式压缩机的工况点？串联和并联图a,管网阻力与流量大小无关，例如压缩机后面仅经过很短的管道即进入容积很大的储气筒，此即为忽略沿程压力，而局部阻力为定值的情况。、图输大部分管网都属热交换器等。b，可、图输大部分管网都属热交换器等。b，可用p=Aq2v表示，气管道、流经塔器三晚脩网特饪曲线管网为一带有阀门的排气管道。将压缩机的特性曲线2和在阀门某一开度下的管网阻力曲线1画于同一上，这时两条曲线交于M点，即平衡工作点。压缩机串联工作可增大气流的排出压力，压缩机并联工作可增大气流的输送流量。离心式压缩机的流量调节方法有哪些？（转速调节）哪些是改变离心式压缩机特性曲线的？出口节流调节，进口节流调节，进口导叶调节，扩压器叶片调节，转速调节。改变离心式压缩机特性曲线的调节方法是进口节流调节，进口导叶调节，扩压器叶片调节，转速调节。离心式压缩机的附属系统包括哪些？它们分别起什么作用？3.2.附属系统输送气体管网系（管道、阀门、过滤器，设计时阻力不能大，管路特性曲线应适应设计工况及变工况运行）增（减）速设（备机增速、汽轮机减速）油路系（提供一定流量、压力、保持一定温度的循起润滑、密封、支撑、吸收热量的作用，油还需冷却过滤，压缩机起停车时，油路系统应处在运行状态，应有储油箱，以防停电时油泵停止工作）水路系统（冷却器、阀门、管道，提供中间冷却器及检测系（监测系统：压缩机、原动机、进出口气体温度、管路中的流量、机器的转速和功率；安全检测系统：震压缩机震动、转速、功率、转子轴向位移及轴承、密的油温）试述离心式压缩机选型的基本原则。3.4.1选型的基本原则提出产品应达到的技术指标：；::!A（1）.I性能指标流量、压力比、效率、功率和变工况适用范围；经常运行的工作点作为设计点，使经济性最好（2）.安全指标合理确定零部件的材料；转子动平衡允许的残留不平衡量；工作转速离开一、二阶临阶转速的数值；主要零部件的装配尺寸及其间隙；机器运行的震动值（振幅<J1200」x25.4Hm）n提出产品的经济指标（1）产品价格：质量与价格兼顾（2）供货时间（3）使用寿命:10~15年选用性能调节方式出口调节不经济，可变转速调节，经济性好、工况范围大提出必须配备的仪表附属系统（冷却润滑）、检测系统（测压力、流量、温度、转速、振动量等，确定检测部位、选择仪器仪表）、控制系统（开、停车、防喘振、连锁紧急停车、自动调节维持高效工况点）其他事项单台、小批量厂家可满足具体要求（转子转向、进排气位置、机器高度等）离心式压缩机选型分哪几类？试述具体选型方法a按气体流量与排气压力大小选型b按工作介质选型：按轻气体与重气体选型；按工作介质的性质及排气压力是否很高选型；按气固、气液两相介质选型。c按机器结构特点选型选型方法：根据已知介质、流量、进出口压力、温度等条件和要求直接找生产厂家的产品目录选型用户根据已知条件和要求，进行初步方案计算，以选择合适的机器、结构、型式、级数等，并与制造厂商商讨选型。用户提出已知条件和要求，委托制造厂利用现成的软件进行产品优化选型与性能预测，使选型机器效果最佳。离心式压缩机的安全可靠性可从哪几方面考虑？安全检测包括哪些内容？1）叶轮强度，转子临界转速，轴向推力的平衡，抑振轴承，轴端密封，机械故障诊断。2）机器状态参数的检测，即信号采集；信号处理，提取故障特征信息；确定故障的发生部位、类型和程度；对确定的故障作防治处理与监控。5