流体机械原理课件 复习.ppt

1、流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,流体机械原理课程复习（离心压缩机部分）,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,绪论第一节压缩机的分类第二节离心式压缩机的应用第三节离心式压缩机的工作原理第一章气体流动的基本方程和基本概念第一节欧拉方程式第二节能量方程式第三节伯努利方程式第四节气体压缩过程和压缩功第五节级的总耗功和功率第六节级中气体状态参数的变化第七节级的效率第八节流量及流量系数第九节能量头及能量头系数,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,第二章级中能量损失第一节摩擦损失第二节分离损失第三节二次流损失第四节尾迹损失第五节Re数和M

2、a数对流动损失的影响第六节级的性能曲线第七节漏气损失第八节轮阻损失第三章叶轮第一节叶轮典型结构比较第二节叶轮的主要结构参数第三节能量头、周速系数的计算第四节叶轮主要参数对级性能的影响第五节半开式混流式叶轮,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,第四章固定元件第一节吸气室第二节无叶扩压器第三节叶片扩压器第四节叶轮主要参数对级性能的影响第五节半开式、混流式叶轮第五章相似原理在离心压缩机中的应用第一节相似原瑗的基础知识第二节离心压缩机的相似条件第三节相似原理的应用第四节相似模化设计第五节性能换算,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,第六章离心式压缩机的性能曲

3、线和调节第一节离心式压缩机的性能曲线第二节压缩机与管网联合工作第三节旋转失速和喘振第四节压缩机的串联和并联第五节离心式压缩机的调节第七章三元流动第一节运动参数第二节基本方程式第三节简化计算模型第四节流线曲率法第五节绝对无旋运动,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,一元流动假设,实际气体在离心压缩机内部流动是三维（三元）、非稳定（非定常）、湍流的复杂流动。研究及其复杂。,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,离心压缩机的关键截面,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,离心叶轮的速度三角形,绝对速度C、相对速度W、圆周速度U，C1u被称

4、为进口预旋,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,速度三角形形成,相对速度w圆周速度u绝对速度c,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,【例题】,画出有正预旋时离心叶轮叶片进口速度三角形，标出u1、C1、C1r、C1u、W1、1、1和1A（设冲角为零）。再用另一种颜色的笔在同一张图上针对同一叶轮画出流量增加时的叶片进口速度三角形，请标出发生变化的量，并说明此时冲角的正负。,C1*C1r*W1*,C1C1rW1,u1C1u,C1u*,流量增加

5、后的图形加上标*表示,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,连续方程,连续方程是质量守恒定律在流体力学中的数学表达式，在气体作定常一元流动的情况下，流经机器任意截面的质量流量相等，其连续方程表示为：,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,为了反映流量与叶轮几何尺寸及气流速度的相互关系，常应用连续方程在叶轮出口的表达式为：,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,欧拉方程,欧拉方程式用来计算原动机通过轴和叶轮将机械能转换给流体的能量的。离心叶轮的欧拉方程为：,欧拉第二方程式：,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,欧拉

6、方程的物理意义为：欧拉方程指出的是叶轮与流体之间的能量转换关系，它遵循能量转换与守恒定律；只要知道叶轮进出口的流体速度，即可计算出一千克流体与叶轮之间机械能转换的大小，而不管叶轮内部的流动情况；适用于任何气体或液体，既适用于叶轮式的压缩机也适用与叶轮式的泵；推而广之只需将等式右边各项的进出口符号调换一下，亦适用于叶轮式的原动机。,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,能量方程,能量方程用来计算气流温度(或焓)的增加和速度的变化。根据能量转换与守恒定律，外界对级内气体所做的机械功和输入的能量应转化为级内气体热焓和能量的增加，对级内1千克气体而言，其能量方程可表示为：,流体机械

7、原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,能量方程的物理意义为：表示由叶轮所做的机械功，转化为级内气体温度(或焓)的升高和动能的增加；对有粘无粘的气体都适用，因为对有粘气体所引起的能量损失也以热量形式传递给气体，从而式气体温度(焓)升高；可认为气体在机器内做绝热运动，q0；该方程适用于一级，也适用于多级整机或其中任一通流部件，这由所取的进出口截面决定。,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,伯努利方程,应用伯努力方程将流体所获得的能量区分为有用能量和能量损失，并引用压缩机中所最关注的压力参数，以显示出压力的增加。叶轮所做的机械功还可与级内表征流体压力升高的静压能联系

8、起来，表达成通用的伯努力方程，对级内流体而言有,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,伯努利方程的物理意义为：表示叶轮所做机械功转换为级中流体的有用能量(静压能和动能增加)的同时，还需付出一部分能量克服流动损失或级中的所有损失；它建立了机械能与气体压力p、流速c和能量损失之间的相互关系；该方程适用一级，亦适用于多级整机或其中任一通流通部件，这由所取的进出口截面而定；对于不可压缩流体来说应用伯努利方程计算压力的升高是方便的。而对于可压缩流体，尚需获知压力和密度的函数关系才能求解静压能头积分，这还要联系热力学的基础知识加以解决。,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63

9、/64班,压缩过程与压缩功,应用特定的热力过程方程可求解上述静压能量头增量的积分，从而计算出压缩功或压力升高的多少。每千克气体所获得的压缩功也称为有效能量头，如对多变压缩功而言，则有：,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,将连续方程、欧拉方程、能量方程、伯努利方程、热力过程方程和压缩功的表达式相关联，就可知流量和流体速度在机器中的变化，而通常无论是级的进出口，还是整个压缩机的进出口，其流速几乎相同，故

10、这部分进出口的动能增量可略而不计。同时还可获知由原动机通过轴和叶轮传递给流体的机械能，而其中一部分有用能量即静压能头的增加，使流体的压力得以提高，而另一部分是损失的能量，它是必须付出的代价。还可获知上述静压能头增量和能量损失两者造成流体温度(或焓)的增加，于是流体在机器内的速度、压力、温度等诸参数的变化规律也就都知道了。,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,连续方程：欧拉方程：能量方程：伯努力方程：状态方程：压缩过程方程：,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,思考题：,5个基本方程都解决了哪些

11、问题？,连续方程：压缩机结构设计。欧拉方程：气体经过高速旋转的叶轮获得多少能量。能量方程：获得的能量使气体的温度和动能增加。伯努利方程：能量如何进行分配。热力过程方程和压缩功的表达式关联：气体压力升高到规定值需要多少有效能量头。,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,【例题】,测得空气离心压缩机级的下列参数：级进口温度Tin=293K，级进口压力Pin=101300Pa，级进口滞止温度Tout=350.58K，级出口压力Pout=167145Pa，级进出口速度Cin=Cout=20m/s，空气物性参数为R=287J/(KgK)，k=1.4;求：（1）级的多变压缩功Wpol和

12、总耗功Wtot（J/Kg）；（2）级的平均多变效率pol；（3）级中的总损失hloss。,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,【解】,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,【例题】,合成气压缩机某级的叶片数Z=20片，理论圆周分速度c2u=221m/s,叶片出口安装角2A=55，流量系数2r=c2r/u2=0.273，u2=273m/s，计算叶片的能量头hth。【解】（1）计算滑移系数=0.273（2）c2u=xc2u=185.64m/s（3）叶片的能量头hth=c2uu2=5174.3J/kg,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班

13、,【例题】,已知：某化工用离心压缩机，pin=0.12MPa，Tin=231.3K某级的叶轮的叶片数Z=24片，u2=235.6m/s，2r=c2r/u2=0.31，理论圆周分速度c2u=221m/s，叶片出口安装角2A=50，ldf=0.04，多变效率是76，R=197.57J/kg.K，k=1.1548求：级压比=？和级的出口压力pout=?,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,由斯陀道拉公式求求出c2U求出多变指数m求出欧拉功（能量头或者叫理论能量头）hth求出总耗功wtot求出多变压缩功wpol求出级压比求出级的出口压力pout,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,流体机械原理闻苏平主讲2009年4月-6月B63/64班,流体机械原理闻苏平主讲2009年