常州大学过程流体机械小抄

1、流体机械按工作原理分：（1）容积式【往复式（活塞式、隔膜式）、回转式（螺杆式 、齿轮式、滑片式、液环式）】（2）速度式也称动力式【叶片式也称透平式（离心式、轴流式、混流式、旋涡式)）、喷射式】1、离心压缩机为什么要分缸？ 压力比（）高时，所用叶轮数目较多，如都装在同一根轴上，会使叶轮的第二临界转速（nc2），结果使叶轮的工作转速（nw）接近nc2，使轴产生共振； 各级需要不同的转速时，亦需分缸。2、为什么要分段？降低排气温度减少功耗：使每一个压缩过程接近等温压缩，因为等温压缩最损功。3、为什么要分级？单级=1.21.5左右，而工艺要求压缩机的=3150。所以要采用多级压缩满足工艺提高压力的要求

2、。4、为什么活塞压缩机的排气量大于 103m3/min就有困难，而排气压力却可高达100MPa？又为什么离心压缩机的排气量可高达8×103m3/min，但排气压力大于50MPa就有困难？从工作原理出发: 活塞压缩机是容积式，其排气量受气缸容积的限制、且工作过程是周期性的，但只要气缸活塞材料强度足够，压力可以达到很高；而离心压缩机是叶片速度的，不受容积限制，且吸气是连续性的，但气体获得的能量中有相当一部分是动能，故排气压力受限制。 转速的影响：活塞压缩机是转速低（由连杆、曲柄带动，往复次数低），而离心压缩机是透平驱动，转速高。1何谓离心压缩机的级？它由哪些部件组成？各部件有何作用？级一

3、个叶轮和一组与其相配合的固定元件（扩压器、弯道、回流器）。扩压器离心压缩机中的转能元件。转能原理：A（D2）动能mc2/2静压能p/pg弯道将气流由离心方向改为向心方向，使气流进入下一级。结构：是由隔板和气缸的内壁组成的环形通道。回流器使气体均匀地导入下一级叶轮的入口。结构：是两块隔板和装在隔板中的导叶组成。2离心压缩机与活塞压缩机相比，有何特点？ 处理量气量大（Qj103 m3/min），压力中、低压（0.1MPaP250MPa； 转速高（5000n20000rpm），可透平拖动，即可由工业蒸汽轮机、燃气轮机直接驱动； 结构紧凑，尺寸小。 运转平稳可靠、易损件少、维修方便； 压缩过程无油污染

4、，不污染被压缩气体； 自控系统要求高。除常规的物理量采用自动测量外，还有喘振控制系统、轴位移及振动、报警、自动停车等安全措施3何为连续方程？试写出叶轮出口的连续方程表达式，并说在何范围之内。连续方程是质量守恒定律在流体力学中的数学表达式，当气体作定常一元流动时，流过机器任意截面的质量流量相等。G为质量流量，Q为体积流量欧拉方程1的物理意义：1、欧拉方程指出的是叶轮与流体之间的能量转换关系，它遵守能量转换与守恒定律。2、只要知道叶轮进出口的流体速度，即可计算出1kg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。3、该方程使用于任何气体或液体，既适用于叶轮式的压缩机，也适用于叶轮式的泵

5、。4、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，如汽轮机、燃气轮机等。欧拉方程2的物理意义：5何谓能量方程？试写出级的能量表达式，并说明能量方程的物理意义能量方程用来计算压缩机级中气流的温度（或焓）、速度、压力沿流道方向的变化。物理意义：几个定义：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。物理意义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啥变化？由此产生什么损失？ (冲击损失)1沿程摩擦损失 Hfri2边界层分离损失 Hse3冲击损失Hshock4二次涡流损失 Hse5尾迹损失 Htrail8,多级压缩机为何要采用分段

6、与中间冷却？降低排气温度减少功耗：使每一个压缩过程接近等温压缩，因为等温压缩最损功。9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。10何谓多变效率？比较效率的高低应注意哪几点？多变效率是多变压缩功与叶轮的总耗功之比11若已知级的多变压缩功和总消耗，尚需具备什么条件可求出级的能量损失和级内的流动损失12何谓离心压缩机的内功率，轴功率？写出表达式，如何据此选取原动机的输出功率？13示意画出离心机的性能曲线，并标出最佳工况点和稳定工作范围14简述旋转和喘振现象，说明两者之间的关系，说明喘振的危害，为防喘振可采取哪些措施1喘振工况（最小流量工况）当压缩机的进口流量减少到某一值时（Qmin不等

7、于0），压缩机会产生强烈的周期性的低频高振幅的气流震荡现象及噪音，无法稳定工作。这种不稳定工况称为喘振工况。2喘振低频高振幅的气流倒流震荡现象共振转子在转动中的频率=临界频率时3喘振的危害a 性能下降；b 机器出现噪音，吼叫；c 强烈的振动，转子与定子相撞，出现机器破坏及人员伤亡。4至今还不能从机器的设计上予以消除，只能在运转中设法避免发生，防喘振的原理是针对引起喘振的原因。在喘振将要发生时，设法加大流量，具体方法：a部分气流放空法b部分气流回流法c提高 n15，试简要比较各种调节方法的优点。出口节流调节：本质：改变管路特性曲线，不改变压缩机性能曲线优点：简单易行，调节方便缺点：有节流损失适用

8、：引风机，小型鼓风机，离心压缩机较少用进口节流调节：方法：调节进口阀开口压缩机Pi曲线下移本质：改变的是压缩机的性能曲线优点：简单而且比出口节流调节经济，节省功率4-5%阀门关小，曲线向小流量区域移动，Qmin变得更小，可使压缩机在小流量范围内运行缺点：有节流损失，pol不一定在最高点适用：中小型压缩改变转速调节：本质：改善压缩机的性能曲线优点：没有节流损失，最经济，而且调节范围宽缺点:pol，而且要求原动机要是可调速的适用：大型离心压缩机转动进口导叶调节（进口预旋调节）：实质：改变的是压缩机的性能曲线 优点：经济性比出口，进口调节都好 缺点：转动导叶结构复杂适用：轴流压缩机，离心压缩机用的少

9、压缩机串并联调节法适用：通风机，离心泵，鼓风机，压缩机上不常用小结：几种调节方法经济性比较：改变转速调节法：最经济，应用在大型离心压缩机转动导叶调节法：较经济，但结构复杂，离心压缩机不常用进口节流调节法：较经济，而且结构简单，中小型压缩机 出口节流调节法：最不经济，但简单，用在引风机，鼓风机串并联调节法：通风机，离心泵，鼓风机；压缩机不常用16离心压缩机的流动相似应具备哪些条件？相似理论有何作用？离心压缩机流动相似应具的条件几何相似运动相似（进口速度三角形相似）动力相似（特征马赫数相等）热力相似（k=k）热相似（自动满足）对多段压缩机，应补充“各对应段的进气温度之比相等几何相似运动相似（进口速

10、度三角形相似）两台离心泵相似条件为：几何相似运动相似（进口速度三角形相似）相似理论在离心压缩机中的应用模化设计（相似设计）性能换算（完全相似，性能换算，不完全相似）模型机指尺寸和性能参数已知的那台机器参数实物机指尺寸和性能参数待求的那台机器参数17离心压缩机有哪些附属系统？他们非别起什么作用？他们有哪些部分组成？21有哪几种轴端密封？时述他们的密封原理和特点1 迷宫密封（疏齿密封）原理：通过流通面积的减小和多次节流减压，使漏气量减小。2 机械密封（端面接触式密封）原理：动、静环（构成一对摩擦环）的配合3 液膜密封（非接触式密封）原理：P油P气，多环油膜防止气体流出适合：大压差，高转速场合4.干

11、气密封原理：与机械密封相类似，有动、静环，弹簧，壳体和O型圈 不同点：是干气密封动环的端面上开有圈槽沟，槽内的气体动压效应产生开启力，使动静环两端面之间产生0.0025-0.0076 min的间隙，摩擦减小，省去密封油系统22，试简述选型的基本原则，为何要确定经常运行的工况点？1 指出产品应达到的技术指标性能的指标，安全指标2 提出产品的经济指标3 选用性能的调节方式4 提出必须配备的设备仪表5 其他事项：转向，进气管方位，机体高度，提供卸装机器的专用工具、必须配备的设备仪表 23，有哪几种选型分类？为何按流量选型？为何按结构分类1.按气体流量与压力选型2.按工作介质选型3.按结构特点选型（具

12、体参考25）25 试简述三种选型的方法。1 按气体流量与压力选型按各类压缩机的流量和压力适用范围，确定压缩机的类型根据流量选型 根据流量大小，选用不同结构型式的叶轮2.按工作介质选型按气体的轻重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3按结构特点选型单级离心压缩机 M，不高多级多轴结构：多缸串联机组：轻气体 R，Hpol 气缸结构：水平剖分式，竖直剖分式，高压筒式按叶轮结构与排列按扩压器结构：无叶扩压器，有叶扩压器26，什么事静不平衡，动不平衡？如何校正？静不平衡转子旋转时，转子离心惯性力造成的不平衡。校正方法：在质心的对面同一直径上距回转轴心线为r处加上质量Q，使之

13、产生的离心惯性力抵消不平衡力。动不平衡转子旋转时，由于离心惯性力偶所造成的不平衡。校正：在动平衡机上进行，一般在两个端面上，增加或减少质量，使之消除不平衡力和力矩。1、 流量扬程：有实际扬程和理论扬程之分。实际扬程H单位重量的液体流过泵后的总能量的增量。或作功元件对泵排出的单位重量的液体所作的有效功理论扬程HT作功元件对流经叶轮的单位重量的液体所作的功。 HT =H+Hhyd功率 效率2、这种液体汽化，凝结形成高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥落和点化学腐蚀的综合现象称为“汽蚀现象”3 汽蚀的危害 泵的过流元件被剥蚀破坏。出现麻点、成蜂窝状或海绵状； 性能下降； 产生振动和噪音。4有效汽蚀余量

14、ha（NPSHa)（吸入装置的汽蚀余量）泵人口处单位重量的液体所具有的超过汽化压力的富余能量，或者说泵人口处单位重量的液体所具有的避免发生汽蚀的富余能量5必需汽蚀余量hr（NPSHr）或叫最小汽蚀余量hn 单位重量的液体从泵人口（），到泵内压力最低处（K）点的全部能头损失，或者说泵人口处单位重量的液体所具有的比低压区K点富余的能头。6、防止气蚀7比转数 ns是一个综合反映一群叶片泵的运转性能、叶轮几何特征及水力性能的综合性能参数，是一个用来判别两台几何相似的叶片泵工况是否相似的相似准数。8切割的含义：叶轮外径切割变小的情况9切割的目的：为了改变泵的性能曲线，使之满足工作要求。9 选泵原则选泵包括选择泵的型式及其相配的传动部件、原动机等。10 选泵步骤1 列出基本原始数据2 估算泵的流量和扬程3 选择泵的类型及型号 4 校算泵的性能；5 确定泵驱动机的功率11、H-Q曲线是选择泵和对泵进行工况调节的依据，有“陡降”、“平坦”、“驼峰”等形状。2 N -Q曲线是合理选择原动机功率和正