陕西科技大学过程流体机械期末考试复习资料总结

泵课程内容主要复习参考公式习题[1]参考教材[1]《石油化工流体机械》张湘亚等主编．石油大学出版社．1996.8参考教材[2]《过程流体机械》姜培正编．化工工业出版社．2001.81扬程计算(1-1.2)(4-4)1-11-21-31-42理论扬程(1-2.8)(4-11)1-51-63汽蚀计算(1-3.4)(1-3.13)(4-17)1-91-101-111-121-134比例定律(1-6.8)(1-6.9)(1-6.10)(4-31)(4-32)(4-33)1-161-171-185切割定律(1-6.12)(1-6.13)(1-6.14)(4-37)(4-38)(4-39)1-211-221-236比转数(1-6.16)(4-35)1-191-20叶片式压缩机课程内容主要复习参考公式习题[1]参考教材[1]《石油化工流体机械》张湘亚等主编．石油大学出版社．1996.8参考教材[2]《过程流体机械》姜培正编．化工工业出版社．2001.81容积流量(2-2.2)(114页)(推导)(3-2)(141页)增补习题[2]3-22理论能头(2-2.9)(3-10)2-13总耗功总功率(2-2.12)(2-2.11)(3-32)(3-33)2-24能量方程(2-2.15)(3-12)2-55等温绝热多变能头(2-2.27)(2-2.28)(2-2.29)(2-4)(3-19)2-46多变效率(2-2.31)(3-35)2-37(附加)相似换算(2-5.11)(2-5.21)(2-5.23)(2-5.25)(3-54)(3-55)(符合相似条件)(3-56)(3-59)2-7增补习题[2]（3-2）：已知某压缩机第i级进口容积流量Qs＝1.543m3/s，该级D2＝0.65m，u2＝170m/s，βA2＝30˚，δ2＝4mm，φr2＝0.l34，kv2＝1.094，z＝22片，试计算该级叶轮出口相对宽度b2/D2，并判断该值是否符合要求？解：（1-2.3）＝0.9138（1-2.1推导）＝4995r/min（2-2.2或141页公式推导）＝0.0510.025＜b2/D2＝0.051＜0.065符合要求2-1已知某离心式空气压缩机的第一级叶轮直径D2＝380mm，D1＝202mm，βA2＝40°，z＝16，叶轮转速n＝13800r/min，流量系数φr2＝0.233，α1＝90°。求叶轮对单位质量气体所提供的理论能头HT及叶片无限多时的理论能头HT∞。解：（1-2.1）一级叶轮＝274.58m/s无预旋（α1＝90°，cu1＝0）（2-2.8）环流系数＝0.8253（2-2.9）理论能头＝44941.68J/kg（1-2.16）叶片无限理论能头＝54456.92J/kg2-2已知某离心式空气压缩机的有效流量G＝6.95kg/s，漏气损失系数βl＝0.013，轮阻损失系数βdf＝0.03。叶轮对单位质量气体作功HT＝45895J/kg；试计算叶轮作功时消耗的理论功率、漏气损失功率、轮阻损失功率、总功率及叶轮对单位质量有效气体的总耗功。解：理论功率＝318.97kW轮阻损失功率＝9.57kW漏气损失功率＝4.15kW（2-2.11）总功率＝332.69kW（2-2.12）总耗功＝47868.49J/kg2-3某单级离心式鼓风机的性能如下：进口压力ps＝98066.5Pa出口压力pd＝147099.7Pa进气温度ts＝20℃进口容积流量Qs＝200m3/m气体常数R＝287.64J/kg•K绝热指数k＝1.4多变效率ηpol＝0.77（一般ηpol＝0.7～0.84）多变能头系数φpol＝0.65（一般φpol＝0.6～0.7）试确定叶轮的圆周速度u2。解：（2-2.31）＝2.70，可解得m＝1.59（2-2.29）多变压缩功＝36876.5J/kg（2-2.38a），圆周速度＝238.19m/s2-4题2-3中鼓风机压缩过程若分别为等温压缩、绝热压缩和多变压缩（m＝1.59）时，试计算单位质量气体的压缩功各为多少？并分析比较。解：（2-2.27）等温压缩功＝34172.0J/kg（2-2.28）绝热压缩功＝36230.1J/kg（2-2.29）（上题结果）多变压缩功＝36876.5J/kg分析比较（略）泵（共19题）1-1一台离心泵从开口水池内吸水，其装置如题1-1附图所示：安装高度zg＝4m，吸入管直径D1＝0.1m，若泵的流量为34m3/h，吸入管内摩擦阻力系数λ＝0.02，吸入管总当量长度为18m，试计算输水时，泵入口处真空表的读数为多少汞柱？其绝对压力为多少水柱？题1-1附图解：设水面为A，泵入口为B。＝1.2025m/s0.2656m由，得－42526Pa（负表压）＝58799Pa（绝压）＝6.0m（水柱）1-2某离心泵输送密度为750kg/m3的汽油，实测得泵出口压力表读数为147100Pa，入口真空表读为300mm汞柱，两表测点的垂直距离为0.5m，吸入管与排出管直径相同。试求以液柱表示的泵的实际扬程。解：设泵入口为s，泵出口为d。pd＝147100Pa（表压），ps＝300.0mmHg（负表压）＝39997Pa（负表压）；zd－zs＝0.5m；cd－cs＝0（管径相同）25.955m1-3设某离心水泵流量Q＝0.025m3/s，排出管压力表读数为323730Pa，吸入管真空表读数为39240Pa，表位差为0.8m。吸入管直径为100mm，排出管直径为75mm。电动机功率表读数为12.5kW，电动机效率为0.93，泵与电机采用直联。试计算离心泵的轴功率、有效功率和泵的总效率各为多少？解：设泵入口为s，泵出口为d。pd＝323730Pa（表压），ps＝39240Pa（负表压）；zd－zs＝0.8m；＝3.1831m/s；＝5.6588m/s＝38.95m轴功率＝11.625kW有效功率＝9.5439kW总效率＝82.10％1-4某输送油品的离心泵装置如题1-4附图所示。试计算泵需要提供的实际扬程为多少？已知：油品密度为850kg/m3；罐内压力p1＝196133Pa（绝）；罐内压力p2＝176479.7Pa（绝）；z1＝8m；z2＝14m；z3＝4m；吸入管内损失hs＝1m；排出管内损失hd＝25m；经过加热炉时的压降Δp＝1372930Pa。吸入管与排出管管径相同。题1-4附图解：pB－pA＝p2－p1＋Δp，zB－zA＝－z1＋z2＋z3，cd－cs＝0（管径相同），ΣhAB＝hs＋hd＝198.458m1-5有一离心泵叶轮D2＝182mm，b2＝7mm，βA2＝30º，τ2＝0.9，D1＝90mm，α＝90º，n＝1450r/min，试求：（1）当理论流量QT∞＝7.2m3/h及Q′T∞＝28.8m3/h时的cr2、c′r2及HT∞、H′T∞各为多少？（2）按比例画出出口速度三角形，并定性分析cr2、cu2与QT∞、HT∞间的对应变化关系。解：（1）＝13.8178m/s＝0.5552m/s；＝2.2209m/s＝12.8561m/s＝9.9711m/s故＝18.1268m＝14.0590m（2）QT∞增加，cr2增加，cu2减小，HT∞减小。1-6有一离心泵，叶轮外径D2＝220mm，叶轮出口宽度b2＝10mm，叶片出口角βA2＝22º，叶片堵塞系数τ2＝0.95，转速n＝2900r/min，理论流量QT∞＝0.025m3/s，设液体径向流入叶轮（即α1＝90º），求u2、w2∞、c2∞及α2，并计算叶片无限多时叶轮的理论扬程HT∞。解：＝33.4056m/s＝3.8075m/s＝23.9816m/s＝10.1641m/s＝9.0215°＝24.2820m/s＝81.7470m1-9某离心泵从样本上查得允许吸上真空度[Hs]＝7m，现将该泵安装在海拔600m的地区，输水温度为40℃，问修正后的[Hs]′应为多少？解：查表，海拔600m，p'a＝0.94×105Pa；40℃水的饱和蒸汽压p'v＝7.375kPa，密度为992.2kg/m3，＝5.9m1-10一台离心水泵，输水时泵的允许吸上真空度[Hs]＝5m。现用来输送ρ＝700kg/m3的汽油（粘度与水相近），输送温度为20℃。汽油在20℃时的饱和蒸汽压为150mmHg；当地大气压为98066.5Pa。试求此时泵的允许吸上真空度为多少？解：p'v＝150mmHg＝150×133.3224＝19998.4Pa＝6.3802m1-11某离心油泵装置如题1-11附图所示。已知罐内油面压力pA与油品饱和蒸汽压pv相等，该泵转速n＝1450r/min，最小汽蚀余量NPSHr＝k0Q2，吸入管内流动阻力损失hs＝k1Q2，试分别计算：（1）当zg＝8m，Q＝0.5m3/min时，泵的[NPSHr]＝4.4m，吸入管路阻力报失hs＝2m，此时泵能否正常吸入？（2）保特Q＝0.5m3/min时，液面下降到什么位置，泵开始发生汽性？（3）当zg＝4m时，若保证泵安全运转，泵的最大流量为多少（设k0、k1不变）？（4）若将泵的转速提高n′＝2900r/min，还能否正常吸入？习题1-11附图解：（1）＝6.0m＞4.4m＝[NPSHr]，泵能正常吸入。（2）＝－6.4m，液面下降至6.4m时泵发生气蚀。（3）＝17.60m/(m3/min)2，＝8.00m/(m3/min)2当Zg＝－4m，泵的流量满足即，求得Q≤0.3953m3/s，则泵的最大流量为0.3953m3/s。（4）＝1.0m3/min＝0.0m＝17.6mNPSH'a＝0.0m＜17.60m＝[NPSHr]'，泵不能正常吸入。1-12有一吸入管径为500mm的单级双吸泵，输送常温清水（20℃）时，Q＝0.3m3/s，n＝970r/min，H＝47m，汽蚀比转数c＝900，试求：（1）在吸水罐液面压力为大气压（pA＝98066.5Pa）时，泵的允许吸上真空度[Hs]为多少？（2）泵在海拔1500m的地方抽送t＝40℃的清水、泵的允许吸入真空度[Hs]为多少？解：（1）查附录二，pv＝2.337kPa，取ρ＝1000kg/m3。＝0.7639m/s由式，得＝3.1171m＝6.38m（2）查表，海拔1500m，大气压p'a＝0.843×105Pa；40℃水饱和蒸汽压p'v＝7.375kPa，密度ρ'＝992.2kg/m3＝4.23m1-13某离心水泵的[Hs]＝4.5m，现用它来输送ρ＝750kg/m3的油品（粘度与水近似），油品的饱和蒸汽压pv＝2942Pa，泵的工作流量Q＝25l/s，吸入罐内压力pA＝95124.5Pa，吸入管直径为150mm，管长15m，局部阻力系数Σζ＝6，沿程阻力系数λ＝0.037，当地大气压pa＝pA。试计算泵的允许安装高度[zg]为多少？解：7.042m＝1.415m/s0.9905m5.95m1-16有一离心泵，设计点参数为：扬程H＝100m，流量Q＝0.17m3/s，轴功率N＝183.8kW，转速n＝2900r/min。现有一台D2为该泵2倍的相似泵，当转速n′＝1450r/min时，求相似设计点参数（Q′、H′、N′）各应为多少？解：0.680m3/s；100.0m；735.2kW1-17有一台转速为1450r/min的离心泵，当流量Q＝35m3/h时的扬程H＝62m，轴功率N＝7.6kW。现若流量增至Q′＝52.5m3/h，问原动机的转速应提高到多少？此时泵的扬程和功率各为多少？解：2175r/min；139.5m；25.65kW1-18某离心泵D2＝220mm，当转速n＝2900r/min时，其性能参数如下表所示：Qm3/h015305060Hm68.067.565.060.055.0NkW//101314.5η％038546260试求：（1）将转速降至2320r/min时的性能参数（Q′、H′、N′、η′）并画两种转速下此泵的H—Q、N—Q和η—Q曲线。（2）若要求Q＝40m3/h，H＝50m，问该泵应在何转速下运转？解：（1）比例定律（1-6.8）、（1-6.9）、（1-6.10）式；；，计算得Q'm3/h0.012.024.040.048.0H'm43.5243.2041.6038.4035.20N'kW//5.1206.6567.424η'％033546260n'r/min23202320232023202320（2）相似抛物线（1-6.11）式，要求0.03125(m3/h)2/mQm3/h0.012.024.040.048.0hm0.004.5018.0050.0072.00相似抛物线与原特性交点：Q＝44.5m3/h，H＝62m，2607r/min1-19有一离心水泵，当转速n＝2900r/min时，流量Q＝9.5m3/min，扬程H＝120m，另有一台和此泵相似的离心水泵，流量Q＝38m3/min，扬程H＝80m，问此泵转速应为多少？解：相似泵比转数相同，，得1069.79r/min1-20有一单吸四级离心水泵，额定流量Q0＝64m3/h，额定扬程H0＝280m，转速n＝2900r/min。问：（1）该泵比转数ns为多少？属于什么类型泵？（2）当此泵在1450r/min下运转时，比转数ns为多大？解：（1）58.3185（属于低比转数离心泵）（2）比转数不变，ns＝58.31851-21原有一台离心水泵，叶轮直径为268mm，设计点参数为：Q0＝79l/s，H0＝18m，N0＝16.6kW，η＝84％。现将此泵叶轮车削成D′2＝250mm，若认为此泵效率不变，求车削后泵设计点的流量，扬程和功率各为多少？解：切割定律73.694l/s；15.663m；13.475kW效率不变，η'＝84％1-22已知离心水泵的性能参数同题1-18。试分别计算：（1）转速n不变（2900r/min），将叶轮外径D2切割到208mm，求各对应点的参数并绘出性能曲线；（2）若要求工作点为Q＝40m3/h，H＝50m，问此时泵的叶轮外径应切割到多少尺寸？是否在允许切割范围内？解：（1）切割定律（1-6.12）、（1-6.13）、（1-6.14）式；；，计算得Q'm3/h0.0014.1828.3647.2756.73H'm60.7860.3458.1053.6349.16N'kW//8.45110.98712.254η'％033546260D'2mm208208208208208（2）切割抛物线（1-6.15）式，要求＝0.03125(m3/h)2/mQ'm3/h0.0014.1828.3647.2756.73H'm0.0006.28525.14069.835100.562切割抛物线与原特性交点：Q＝44.5m3/h，H＝62m，197.753mm57.86查表1-6.1，ns＝60，最大切割量＝0.20，实际切割量0.10＜0.20，在允许切割范围内。1-23有一台七级离心泵，D2＝180mm，在n＝2950r/min时的性能参数如下表所示：Ql/s0.733.094.235.105.806.667.67Hm238.30275.57205.95186.48167.35138.4699.00η％13.9042.0047.5848.6847.8443.6725.18试求：（1）绘出该泵的H–Q、η–Q曲线，计算比转数ns；（2）绘出转速变化到n′＝1450r/min、效率下降Δη＝5％时泵的工作范围；（3）泵在Q＝4.5l/s、H＝180m点工作时泵的转速；（4）如果用车削叶轮外径的办法使泵达（3）中的工况下运转，求切削后的D′2，并作出切割后的H–Q、η–Q、曲线（设η不变），并指出切割后最高效率点的Q、H为多少？解：（1）绘H–Q、η–Q曲线（略）＝65.58（2）比例定律；泵转速n′＝1450r/min时的性能参数：Q′l/s0.361.522.082.512.853.273.77H′m57.5754.5049.7645.0540.4333.4523.92η′％13.9042.0047.5848.6847.8443.6725.18绘转速n′＝1450r/min、效率下降Δη＝5％时泵的工作范围。（略）（3）泵在Q＝4.5l/s、H＝180m点处相似抛物线，＝8.89m/(l/s)2Ql/s1.02.03.04.04.55.06.0Hm8.8935.5680.00142.22180.00212.22320.00相似抛物线与特性曲线交点Q＝4.7l/s、H＝196m泵在Q＝4.5l/s、H＝180m点工作时转速＝2824.47＝2824r/min或＝2827.03＝2827r/min（4）泵在Q＝4.5l/s、H＝180m点工作时切割叶轮外径＝172.34mm或＝172.50mm切割定律，取叶轮切割量D′2＝172.50mm，叶轮切割后H–Q性能参数（设η不变）：Ql/s0.702.964.054.895.566.387.35Hm218.86207.16189.15171.26153.69127.1690.92η′％13.9042.0047.5848.6847.8443.6725.18叶轮切割后最高效率点约为Q＝4.89l/s、H＝171.26m。简答题部分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、α、λV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λp进气过程与外界无热交换与外界（气缸壁）有热交换λT工作过程无气体泄漏损失有气体泄漏损失λl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）Z2，写出容积系数λV的表达式，并解释各字母的意义。容积系数λV（最重要系数）λV＝1－α（－1）＝1－（2-12）式中：α——相对余隙容积，α＝V0（余隙容积）/Vs（行程容积）；α＝0.07～0.12（低压），0.09～0.14（中压），0.11～0.16（高压），＞0.2(超高压)。ε——名义压力比（进排气管口可测点参数），ε＝pd/ps＝p2/p1，一般单级ε＝3～4；n——膨胀过程指数，一般n≤m（压缩过程指数）。3，多级压缩的好处是什么？多级压缩优点：①.节省功耗（有冷却压缩机的多级压缩过程接近等温过程）；②.降低排气温度（单级压力比小）；③.增加容积流量（排气量，吸气量）（单级压力比ε降低，一级容积系数λV提高）；④.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）。4，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φ2r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）qm＝ρiqVi＝ρinqVin＝ρ2qV2＝ρ2c2rf2＝const（3-1）式中：qm为质量流量，kg/s；qV为容积流量，m3/s；ρ为气流密度；f为截面面积；c为法向流速；qm＝ρ2qV2＝ρ2τ2φ2ru2＝ρ2φ2r（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（0.025～0.065）；φ2r为流量系数（径向叶轮0.24～0.40，后弯叶轮0.18～0.32，β2A≤30º强后弯叶轮0.10～0.20）；τ2为叶轮出口通流系数。5，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Lth＝Hth＝c2uu2－c1uu1＝＋＋（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减速转静压能6，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）Hth＝cp（T2―T1）＋＝h2―h1＋＝（T2―T1）＋（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）。7，试说明级内有哪些流动损失？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（c→0）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β1≠叶片进口角β1A，冲击分离损失（相当于扩张角↑）；流量/设计流量(进气冲角)i＝β1A－β1冲击面分离区(漩涡区)损失(相同冲角)原因＜（小qV）正冲角i＞0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i＝0无无无损失↓＞（大qV）负冲角i＜0非工作面（背面）工作面（前面）较小分离区较稳定（4）二次流损失：垂直环流；（5）尾迹损失：叶尖绕流；8，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）Htot＝Hth＋Hl＋Hdf＝Hpol＋()/2＋Hhyd＋Hl＋Hdf说明：Htot＞Hth＞Hpol＞Hhyd＞Hdf＞Hl＞()/29，何谓转子的临界转速？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；校核条件：（3-60）刚性转子n≤0.75nc1；（3-61）柔性转子1.3nc1≤n≤0.7nc2。10，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↑，ε↓，η↑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↓，ε↑，η↓大中流量中低压(变工况差)11，离心泵有哪些性能参数？其中扬程是如何定义的？它的单位是什么？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Hm＝N·m/N有效Ne轴Nη，ηV，ηhyd，ηmnNPSHr扬程HH＝＋＋（Zout－Zin）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N•m/N＝m（单位重量液体能量增值）。12，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pK＜pV→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3000Hz）→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η↓）；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↑。13，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）；NPSHa＝―＋＝―＋―HS＝――ΔHA-S―Hgm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）；NPSHr＝λ1＋λ2m（4-18）式中：λ1＝1.05～1.3（流速及流动损失），λ2＝0.2～0.4（流体绕流叶片压降）。14，试写出泵汽蚀基本方程式。如何根据该方程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）NPSHa＝NPSHr，即＋―＝λ1＋λ2（4-19）汽蚀条件：＝泵开始发生，＜严重汽蚀。15，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H―qV↘选型操作平缓、陡降、驼峰2功率N―qV↗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η―qV↗↘工作范围经济性峰值ηmax(±7%ηmax高效工作范围)4吸入特性NPSHr―qV↗判断汽蚀工况缓升[NPSHr]―qVHsmax―qV↘缓降[Hs]―qV16，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：①．变泵特性；②．变装置（管路）特性；③．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17，试写出泵的相似定律表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：λl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）。，，，18，何谓泵的比转数？比转数有何用途？比转数ns：ns＝3.65n（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；复习题一．概念题流体机械按处理介质分类？a压缩机定义：将机械能转变为气体的能量，用来给气体升压。根据给气体压力升高程度的不同，又区分为压缩机，鼓风机和通风机。b泵定义:将机械能转变为液体的能量，用来给液体增压与输送液体的的机械称为泵。c.分离机定义：用机械能将混合介质分离开来的机械称为分离机。容积式压缩机零部件？气阀，活塞，气缸，填料，十字头，连杆，曲柄，对于多级压缩还有级间冷却器和级间分离器。压缩机机构分类？立式卧式角度式其他形式气缸中某些部位留有一定的空间或间隙，将这部分空间或间隙称为余隙容（又称有害容积或叫存气）。压缩机在以下几个部位存在着余隙容积：a、活塞运动排气行程终了时，其端面与气缸端面之间的间隙；b、气缸镜面与活塞外圆（从端面到第一道活塞环）之间的间隙；c、由于气伐至气缸容积的通道所形成的容积。多级压缩过程中，常取各级压力比相等，这样各级消耗的功相等，而压缩机的总耗能也最小。主要热力性能指标及结构参数?吸排气,容积流量,供气量,排气温度,功与功率,效率,活塞平均速度,转速,行程,气缸直径压缩机的容积流量，通常是指单位时间内压缩机最后一级排出的气体，换算到第一级进口状态的压力和温度时气体容积值，单位是m³/h或m³/min.惯性力的平衡?方法通常有两类：一类是在曲柄销相反方向上设置平衡重；另一类是使惯性力相互抵销。为了使机器的旋转不均匀度适当，除了合理配置多列压缩机各列的排列外，通常还利用增大机器转动惯量的方法予以解决。即加装飞轮的方法。原理为当驱动机的能量有余时，飞轮吸收并积蓄多余的能量；当驱动机能量不足时，飞轮放出多余的能量，起调节作用。气量调节的几种方式?转速调节,管路调节（进气节流，切断进气，进、排气管连通）,压开进气阀调节,连通补助容积阀的构造？1-阀座2-阀片3-弹簧4-升程限制器按气缸容积的利用情况？单作用，双作用，级差式活塞式式压缩机的辅助系统包括：润滑系统，冷却系统，调节控制系统，气路系统离心式叶轮：闭式叶轮半开式叶轮双面进气叶轮分段与中间冷却的目的？省功静压能头与可用能头的比值称为级效率。按叶片弯曲形式：后弯叶片；径向叶片；前弯叶片.离心压缩机在一定转速和进口条件下的压力比与流量，效率与流量，功率与流量的关系用图示的方法表示出来所形成的曲线称为离心压缩机的性能曲线，也称为特性曲线。最佳工况点：通常将曲线上效率最高点称为最佳工况点流动相似的相似条件有模型与实物或两机器之间几何相似、运动相似、动力相似和热力相似。扬程：单位质量的液体，从泵进口到泵出口的能量增值。也就是单位质量的液体，通过泵所获得的有效能量，也称为泵的总扬程，单位为J/Kg。比转数的意义：比转数是一个综合性能参数，它表示泵的扬程和流量的关系，若两台泵转速相同，则比转数大的泵流量大，扬程小；比转数小的泵流量小，扬程大。汽蚀的定义：液体汽化、凝结、冲击、形成高压、高温、高频冲击载荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为汽蚀。二．简答题理论循环的特点？a气体通过进、排气阀式无压力损失，进、排气压力没有波动保持稳定；b工作腔内无余隙容积，缸内的气体被全部排出；c工作腔作为一个孤立体与外界无热交换；d气体压缩过程指数为定值；e气体无泄露。单列压缩机中的一阶往复惯性力无法简单地平衡；二阶往复惯性力的平衡则更加困难。单列压缩机中的一阶往复惯性力无法简单地平衡；二阶往复惯性力的平衡则更加困难。对于直列式压缩机，若两列的往复质量和旋转不平衡质量均相等，并且到中心的距离相等，则一阶往复惯性合力、离心合力和二阶惯性力合力矩均为零。二阶往复惯性合力和一阶往复惯性合力矩不能平衡，旋转惯性力可用平衡质量平衡。对于夹角为90的直列是压缩机，若质量相等，则可得只有二阶往复惯性力能平衡；旋转惯性力和旋转惯性力矩可用平衡质量平衡；一阶惯性力和力矩以及二阶惯性力矩都不能平衡。离心式压缩机典型结构：1－吸入室；2－轴；3－叶轮；4－固定部件；5－机壳；6－轴端密封；7－轴承；8－排气蜗室；离心压缩机：转子：转轴，固定在轴上的叶轮、轴套、联轴节及平衡盘等。定子：气缸，其上的各种隔板以及轴承等零部件，如扩压器、弯道、回流器、蜗壳、吸气室。从级的类型来看，一般可分为中间级:由叶轮、扩压器、弯道、回流器组成；首级:由吸气管和中间级组成；末级:由叶轮、扩压器、排气蜗壳组成离心式压缩机的特点？优点：（1）排气量大，气体流经离心压缩机是连续的，其流通截面积较大，且叶轮转速很高，故气流速度很大，因而流量很大。（2）结构紧凑、尺寸小。它比同气量的活塞式小得多；（3）运转平稳可靠，连续运转时间长，维护费用省，操作人员少；（4）不污染被压缩的气体，这对化工生产是很重要的；（5）转速较高，适宜用蒸汽轮机或燃气轮机直接拖动。缺点：（1）单级压力比不高，不适用于较小的流量；（2）稳定工况区较窄，尽管气量调节较方便，但经济性较差级内的各种流体损失：级内的流体损失：（1）摩阻损失（2）分离损失（3）冲击损失（4）二次流损失（5）尾迹损失；漏气损失；轮阻损失.如果压缩分子量大的气体时，考虑到马赫数的影响，从而要限制圆周速度。如果压缩分子量小的气体时，提高圆周速度不必担心马赫数过大，所以主要应考虑叶轮强度的限制。旋转脱离是指当压缩机的流量减少至某一值时，流体进入叶轮进口正冲角过大，造成叶轮飞工作面上气体分界层严重脱离，并沿叶道扩张开来，由于叶片制造安装不尽相同以及来流的不均匀性，脱离首先在一个或几个叶片上产生，使叶道流通面积减少，致使气体流入相邻叶道，产生脱离，由于脱离团相对于叶轮旋转反向进行，从而形成旋转脱离。喘振是指流量进一步减少时，部分脱离团汇聚成大的脱离团，阻塞叶道，此时叶轮任对气体做功，但气体压力不再升高，使得叶轮出口处压力降低，但管网中具有一定的容积，压力不能很快地降低，故管网中的气体由于压力高倒流至叶轮，并从叶轮入口处冲出，直到管网中气体由于压力等于叶轮出口处压力，倒流停止。气体在叶轮作用下进气，提高压力，先管内供气，管网压力回升，流量又减少时，又会产生倒流、正流、倒流交替现象，这种周期性的轴想气流之间振荡称为喘振。旋转脱离是喘振的前奏，而喘振是旋转脱离进一步恶化的结果。发生喘振的内在因素是叶道中几乎充满了气流的脱离，而外在条件与管网的容积和管网的特性曲线有关。喘振造成的后果是很严重的，它不仅使压缩机的性能恶化，压力和效率显著降低，机器出现异常的噪声、吼叫和爆音，而且使机器出现强烈的振动，致使压缩机的轴承、密封遭到损坏，甚至发生转子和固定部件的碰撞，造成机器的严重破坏32堵塞工况：流量达到最大时的工况即为最大流量工况。造成这种工况有两种可能：一是级中流道中某喉部处气流达:到临界状态，这时气体的容积流量已是最大值，任凭压缩机背压再降低，流量也不可能再增加，这种情况称为“阻塞”工况。另一种情况是流道内并未达到临界状态，即未出现“阻塞”工况，但压缩机在偌大的流量下，机内流动损失很大，所能提供的排气压力已很小，几乎接近零能头，仅够用来克服排气管的流动阻力以维持这样大的流量，这也是压缩机的最大流量工况。33泵稳定工况的判别式为：稳定不稳定泵不稳定工作的两个条件：（1）泵具有驼峰状的性能曲线（2）管路中有自由升降的液面或其它可以储存和释放能量的部分34.压缩机的调节方法：压缩机出口节流调节；压缩机进口节流调节；采用可转动的进口导叶调节(又称进气预旋调节)；采用可转动的扩压器叶片调节；改变压缩机转速的调节；三种调节方法的经济性比较及联合采用两种调节35迷宫密封是利用节流原理使气体每经过一个齿片，压力就下降一次，经过一定数量的齿片后就形成较大的压降，实质上迷宫密封就是给气体的流动以压差阻力，从而减小气体的通过量。36离心压缩机的附属系统？管网系统，增（减）速设备，油路系统，水路系统，压缩机检测，安全保护系统37轴向推力的平衡措施：(1)叶轮对排（2）叶轮背面加筋（3）采用平衡盘（亦称平衡活塞）38离心泵的工作原理：水泵开动前，先将泵和进水管灌满水，水泵运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩相四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。由此可见，若离心泵叶轮不断旋转，则可连续吸水、压水，水便可源源不断地从低处扬到高处或远方。39泵的汽蚀原理：泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。气蚀发生的危害：部件损坏，性能下降，噪音振动，机器失效，机器破坏40判别条件：41H-Q是选择和操作泵的依据一般有陡峭、平坦和驼峰三种形状；N-Q合理选择原动机功率和正常启动的依据；η=Q泵工作经济性的依据；NPSH-Q检查是否发生汽蚀的依据42改变工况点的三种途径：（1）改变泵的特性曲线；（a．转速调节b．切割叶轮外径调节c．改变前置导叶叶片角度调节改变半开式叶轮叶片端部间隙调节，泵的并联或串联调节（2）改变装置的特性曲线；（a.闸阀调节b.液位调节c.旁路分流调节）（3）同时改变泵和装置的特性曲线。43切割定律：同一台泵，当叶轮直径不变时44单级泵轴向力的平衡a．采用双吸式叶轮b．开平衡孔c．采用平衡叶片d．采用平衡管45其它类型的泵：轴流泵:；漩涡泵；；杂流泵；往复泵；螺杆泵；滑片泵46,离心式压缩机特点优点：（1）排气量大/连续气流/流通面积较大/转速很高；（2）结构紧凑/尺寸小，它比同气量的活塞式小得多；（3）平稳可靠/运转时间长/维护费用省/操作人员少；（4）气体清洁/不污染气体，这对化工生产是很重要的；（5）转速较高/适宜用蒸汽轮机或燃气轮机直接拖动。缺点：（1）单级压比不高/不适用于较小的流量；（2）稳定工况区较窄/调节较方便，经济性较差；（3）设计/制造/装配要求较高；47，离心式压缩机中欧拉方程，能量方程，伯努利方程的运用意义。