流体机械复习总结

过程流体机械

1、绪论

1.1.1过程与生产过程

过程：指事物状态变化在时间上的持续和空间上的延伸，描述的是事物发生状态

变化的经历

生产过程：利用工具改变劳动对象以适应需要的过程，一般指从劳动对象进入生

产领域到制成产品的全部过程

1.1.2过程装备

1.1.3过程流体机械

流体机械：以流体或流体与固体的混合体为对象进行能量转换、处理，也包括提

高其压力进行输送的机械

流体机械是过程装备中的动设备

1.2.1按能量分类

原动机：将流体的能量转变为机械能，用来输出轴功

工作机：将动力能转变为流体的能量，用来改变流体的状态

1.2.2按流体介质分类

压缩机：将机械能转变为气体的能量，用来给气体增压与输送气体的机械

泵：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机械

分离机：用机械能将混合介质分离开来的机械

1.2.3按流体机械结构特点分类

往复式：压比高、流量小

旋转式：压比低、流量大

2、容积式压缩机

2.1.1基本构成和工作原理

总体结构和组成：（1）工作腔一一气缸、活塞、气阀

（2）传动部分一一曲轴、连杆、十字头

（3）机身部分一一曲轴箱、中体、中间接筒

工作原理：依靠工作腔容积的周期性变化实现气体吸入、压缩和排出

压缩机结构形式：立式、卧式、角度式

容积式压缩机按结构型式的不同可分为（往复式）和（回转式）压缩机

2.1.2压缩机级的工作过程

被压缩气体进入工作腔内完成一次气体压缩称为一级，每级由进气、压缩、排气

等过程组成，完成一次该过程称为一个循环。

影响压力系数的主要因素一是进气阀关闭状态的（弹簧力），另一个是进气导管

中的（压力波动）。

温度系数的大小取决于进气过程中传给气体的热量，其值与（气体冷却）与该级

的（压力比）有关

泄露系数取值与（汽缸的排列方式）、（汽缸与活塞杆的直径）、（曲轴转速）、（气

体压力的高低）、（气体性质）有关。

理论工作循环包括（进气）（压缩）（排气）三个过程

实际工作循环包括（进气）（膨胀）（压缩）（排气）四个过程

2.1.3多级压缩

1

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多级压缩：将气体的压缩过程分在若干级中进行，并在每级压缩之后将气体导入

中间冷却器进行冷却

实行多级压缩的理由：（1）节省压缩气体的指示功

（2）降低排气温度

（3）提高容积系数

（4）降低活塞上的气体功

2.2压缩机的热力性能

活塞压缩机的热力性能是指：排气压力、排气量、排气温度、功率和效率

排气压力：压缩机铭牌上标出的是额定排气压力，实际排气压力由“背压”决定

排气量：在所要求的排气压力下，压缩机最后一级单位时间内排出的气体容积，

折算到第一级进口压力和温度时的容积值，用qv表示。铭牌上标注的排气量是

指额定工况下的容积流量数值。

排气温度：在该级工作腔排气法兰接管处测得的气体温度

轴功率：单位时间消耗的轴功，用Nz表示。

机械效率：指示功与轴功率之比。指示功：直接用于压缩气体所消耗的功。

比功率：单位排气量消耗的功率。

结构相似，qv不同，则n不同

同一台机，qv不同，则n不同

221各级泄露问题

压缩机中的泄露分两种类型：外泄露一一直接漏入大气或第一级进气管道中的气

体

内泄露一一气体仅由高压级漏入低压级或高压区

漏入低压区

2.3往复压缩机气阀和密封

2.3.1气阀组件

（1）气阀基本组成

阀座：具有能被阀片覆盖的气体通道，与阀片一起闭锁气流通道，并承受汽

缸内外气体压力差

启闭元件，也称为阀片：交替地开启与关闭阀座通道，控制气体进出工作腔

弹簧：是气氛关闭时推动阀片落向阀座的零件，并在开启时抑制阀片对升程

限制器的撞击

升程限制器：限制阀片升起高度，作用是限制阀片的最大位移，并用于承载

弹簧。

2.3.2气阀结构

按气阀职能分类：进气阀、排气阀。区别的方法是看阀座还是升程限制器哪一个

在工作腔侧。

2.3.3密封

（1）活塞环密封：活塞与汽缸环形间隙的密封靠活塞环实现

（2）活塞杆密封：活塞杆与缸座孔环形间隙的密封靠填料实现

活塞环和填料的密封原理基本相同，都是利用（阻塞）和（节流）的作用以达到

密封的目的。

2.3.4压缩机润滑与冷却

汽缸润滑：（1）飞溅润滑

（2）喷雾润滑

2

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（3）压力润滑

冷却方式：（1）风冷

（2）水冷

2.4回转式压缩机

与往复式相比，优点是：结构简单，易损件少，操作容易，运动件的动力平衡性

能好，机器转速高，机组尺寸小，总量轻，机器的进气排气间隙小，压力脉动小。

缺点是：难达到较高的终了压力

课后思考题

1、往复压缩机的理论循环和实际循环的差异是什么？

答：（1）汽缸有余隙容积；（2）进、排气通道及气阀有阻力；（3）气体与汽

缸各接触壁面间存在温差；（4）汽缸容积不可能绝对密封；（5）阀室容积不

是无限大；（6）实际气体不同于理想气体。

2、写出容积系数的表达式，并解释各字母的意义。

3、多级压缩的好处是什么？（上页有总结）

4、分析活塞环的密封原理。

答：活塞环镶嵌于活塞的环槽内，工作时外缘紧贴汽缸镜面，背向高压气体

一侧的端面紧压在环槽上，通常需要两道或多道同时使用，使气体每经过一

道活塞环便产生一次节流作用，达到减少泄露的目的。其密封原理就是反复

节流为主，阻塞效应为辅。

3、离心压缩机

3.1离心压缩机的结构与特点

3.1.1离心压缩机的结构

（1）离心压缩机按照零部件的运动方式有转子、定子两部分组成

转子包括转轴，固定在轴上的叶轮、轴套、平衡盘、推力盘及联轴器等

定子由扩压器、弯道、回流器、蜗壳及机壳组成

级：压缩机实现气体压力升高的基本单元，由叶轮和固定部件构成一级

级分为三种形式：首级一一吸气管和中间级组成

中间级一一叶轮、扩压器、弯道、回流器组成

末级一一叶轮、扩压器、排气蜗室组成

（2）叶片结构：后弯型，p2A<90°,径向型02A=90°、前弯型B2A>90°

叶轮结构：闭式叶轮、半开式叶轮、双面进气叶轮

3.1.2离心压缩机的特点（与活塞式相比）

优点：（1）流量大

（2）转速高

（3）结构紧凑

（4）运转可靠

缺点：（1）单级压缩比不高，高压力比所需的级数比活塞式的多

（2）由于转速高，流通截面积较大，故不能适用于太小的流量

（3）对材料、制造和装配有较高的要求，造价高

3.1.3离心压缩机的基本方程

（1）连续方程

流经机器任意截面的质量流量相等：qm=

3

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（2）欧拉方程

计算原动机通过轴和叶轮将机械能转换给流体的能量

该方程的物理意义：

欧拉方程指出的是叶轮和流体之间的能量转换关系，遵循能量转换和守恒定律

只要知道叶轮进出口的流体速度，可算出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

该方程适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

（3）能量方程

计算气流温度（或焰）的增加和速度的变化

该方程的物理意义：

能量方程是既含有机械能又含有热能的能量转化与守恒方程，表示由叶轮所做

的机械功，转换成级内气体温度（或熔）的升高和动能的增加

该方程对有黏无黏气体都是适用的

气体在机器内做绝热流动

该方程适用于一级，也可用于多级整机或其中任一流通部件

（4）伯努利方程

该方程的物理意义：

建立了机械能与气体压力p、流速c和能力损失之间的相互关系

适用于一级或整机多级，其中任一流通部件

3.1.4级内的各种能力损失

压缩机中的能量损失主要有：流动损失、漏气损失、轮阻损失

（1）流动损失：摩阻损失一一流体的黏性是产生摩擦阻力损失的根本原因

分离损失一一在减压增速通道中，近壁边界层增厚形成分离

漩涡区和倒流，由漩涡运动损耗能量，造成分离损失

冲击损失

二次流损失

尾迹损失

（2）漏气损失：叶轮出口压力大于进口压力，级出口压力大于叶轮出口压力，

在叶轮两侧与固定部件之间的间隙中产生漏气，造成能量损失

（3）叶轮损失：叶轮旋转时，轮盘、轮盖的外侧和轮缘要与它周围的气体发生

摩擦，造成能量损失

3.1.5多级压缩机

采用多级串联和多缸串联

在离心压缩机中，为了降低气体的温度，节省功率，采用分段中间冷却的结构；

各段由一级或若干级组成，段与段之间在机器外由管道连接中间冷却器。

一般压比在3.5-5范围内，采用一次中间冷却

压比在5-9时，采用2-3次中间冷却

压比在10-20时，采用3-5次中间冷却

压比在20-35时，采用4-7次中间冷却

3.1.6功率与效率

旋转叶轮所消耗的功：一是叶轮传递给气体的欧拉功，即气体所获得的理论能量

头

二是叶轮旋转时产生的漏气损失和轮阻损失

4

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详见112页图3-14总能量头分配示意图

3.2性能、调节与控制

3.2.1性能曲线

离心压缩机的性能曲线（特性曲线）是全面反映压缩机性能参数之间变化关系，

可简要地表示为，在一定转速和进口条件下的（压力比）与流量，（效率）与流

量的性能曲线。

最佳工况点：曲线上的效率最高点

在每个转速下，每条压力比与流量关系曲线的左端点为（喘振点），各喘振点连

成（喘振线），压缩机只能在喘振线的（右侧）性能曲线上正常工作。

压缩机性能曲线的左边受到（喘振工况）的限制，右边受到（堵塞工况）的限制，

在这两个工况之间的区域成为压缩机的（稳定工作范围），压缩机变工况的（稳

定工作范围越宽越好）。

稳定工作范围：在性能曲线上喘振与堵塞工况之间的范围

3.2.2喘振与堵塞

对离心压缩机发生喘振的机理分析表明，（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。

预防措施：加放空阀

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

堵塞：流量大到一定程度所致，离心压缩机发生堵塞工况时，其（气流压力）得

不到提高，（流量）也不可能再增大，故压缩机性能曲线（右边）受到堵塞工况

的限制。

管网是压缩机前后气体所经过的管道及设备的总称。

管网特性曲线决定于（管网本身的结构）和（用户的要求）。

压缩机串联工作可增大气流的（排出压力），并联工作可增大气流的（输送流量）。

流动相似，是指流体流经几何相似的通道或机器时，其任意对应点上同名物理量

比值相等。

流动相似的条件是模型和实物或两机器之间（几何相似）、（运动相似）、（动力相

似）、和（热力相似）。

对离心压缩机而言，经简化与公式推导，其流动相似应具备的条件可归结为（几

何相似）、（叶轮进口速度三角形相似）、（特征马赫数相等）和（气体等端指数相

等）

符合流动相似的机器其相似工况的（效率）相等。

3.2.3压缩机的调节方法和特点

（1）压缩机出口节流调节

（2）压缩机进口节流调节

（3）采用可转动的进口导叶调节

（4）采用可转动的扩压器叶片调节

（5）改变压缩机转速的调节

3.2.4附属系统

（1）润滑系统：按照压缩机，原动机及齿轮变速箱中的轴承、密封、齿轮等工

作的要求，需要由油路系统提供一定的流量，压力并保持一定油温的循环润滑油，

以起（润滑）（支撑）（密封）和（吸收热量）的作用。

（2）冷却系统

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水路冷却系统包括（冷却器）（阀门）（管道）等

3.3.3安全可靠性

1、轴向推力的平衡

流体作用在叶轮上的轴向力由两部分组成，一是叶轮两侧的流体压力不相等，一

部分是流经叶轮的流体轴向分量的变化。

平衡措施：叶轮对排；叶轮背面加筋；采用平衡盘

2、抑振轴承

防止离心压缩机的转子因受重力下沉需要两个（径向轴承），防止转子因受轴向

推力窜动需要（轴向止推轴承）

4、轴端密封

轴端密封严防漏气的常用方法：（机械密封）、（液膜密封）、（干气密封）

课后思考题

1、何谓离心压缩机的级？它由哪些部分组成？各部分有何作用？

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（动能一压能，气流减速增压），无叶（片）型、叶片（有叶）型。

2、离心压缩机与活塞压缩机相比，它有何特点？

制

流输出转结体积易损运单级级价造主要

压缩机适用

量压力速构重量件转压比数效率格要问题

求

不适

紧可较大流量用

离心式大稳定高较小少低多高三

凑靠低中低压小流

量

故障

复故隆较维修

往复式中小脉动低大多高少高低中小流

杂多低压力

量

脉动

优缺点离心式优、祖线式差离心式差、往复式tt选用条件

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b〃D2和中

2r的数值应该在何范围内？

qm=piqVi=pinqVin=p2qV2=p2c2rf2=const（3-1）

式中：qm为质量流量，kg/s；qV为容积流量，m^s；p为气流密度；f为截面面

积；c为法向流速；

qm=p2qV2=p2T2（p2ru2=p2（p2r（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）；<p2r为流量系数（径向叶轮0.24〜0.40,后弯叶轮0.18〜0.32,

6

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P2AW30。强后弯叶轮0.10〜0.20）；T2为叶轮出口通流系数。

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

Lth=Hth=c2uu2—cluul=+4-（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）。

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：（热焰方程）Hth=

cp（T2-T1）+=h2-hl+=（T2-T1）+

（3-12）

式中：cp为定压比热，h为焰值，k为绝热指数，R为气体常数；

物理意义：焙值+（动能增量）。

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）Hth=++Hhyd0-0z（3-14）

总功（全部损失）

Htot=++Hloss0-0z=++Hhyd+HI+Hdf

（3-15）

物理意义：（三部分）压能、动能、损失，忽略热交换和位能。

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的冲角有何变

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Hf8（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B1W叶片进口角B1A,冲击分离损

失（相当于扩张角t）;

流量/设计流量（进气冲角）

i=B1A-P1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

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过程流体机械

=（设计qV）零冲角i=0无无无损失I

>（大qV）负冲角iVO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、多级压缩为何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I等温过程）、工艺（排

温，防腐蚀、分解、化合）。

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。

图3-14）Htot=Hth+Hl+Hdf=Hpol+（）/2+Hhyd+Hl+Hdf

说明：Htot>Hth>Hpol>Hhyd>Hdf>Hl>（）/2

10、示意画出离心压缩机的的性能曲线，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3-16o特点：①.曲线（主要3条）：压比£-qVin流量或压力△p—qVin、

多变效率P|pol—qVin>功率N—qVin；②.形状：£—qVin为、形、C|pol-qVin

为/形、N—qVin为/、形（有f]max点）；③.最佳工况点：nmax设计工况；

④.极限（危险）工况：最小qVin（喘振）一一最大qVin（堵塞）；⑤.稳定工

作范围：极限工况之间；⑥.来源：试验测试；⑦.要求：nmax3稳定工作

范围t（宽）；⑧.多级（机）特性：（与单级对比）（qVin）maxI、（qVin）mint，

稳定工作范围I（窄），曲线斜度f（更陡峭）。

11、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？

现象：流量I-个别叶道产生漩涡（边界层分离）一“旋转脱离”（叶道漩涡区

逆向转动）一流量II-大部叶道堵塞（旋转脱离漩涡团）一出口压力pl—管

网气流倒流一出口压力pf-管网正流供气一流量I反复倒流正流一喘振工况；

危害：强烈振动、噪声、性能（p、q）下降、轴承和密封损坏、转子定子碰撞

一机器严重破坏；特点：旋转脱离频率1、振幅I、影响叶片，管网影响较小；

喘振频率葭振幅[、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（导叶）、气量、停机），监测、）

t（qVinp;

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过程流体机械

12、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、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、qpol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M2u=M2u、等增指数k'=k；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n、系数中，3-54〜59式）；近似相似换算（特征M'WM,或

k'#k）。

4、泵

4.1.泵的分类

泵是把（机械能）转换成液体的能量，用来（增压）输送流体的机械。

根据泵的工作原理和结构形式分：叶片式泵、容积式泵、其他类型

按其形成的流体压力分为：低压泵（低于2MPa）、中压泵（2-6MPa）、高压泵（高

于6MPa）

4.2离心泵的结构与工作原理

4.2.1离心泵的典型结构

主要部件有（吸入室）一一把液体从吸入管吸入叶轮

（叶轮）一一旋转叶轮吸入液体转换能量，使液体获得压力能和动能

（蜗壳）一一把从叶轮流出的液体收集起来以便送入排出管

（轴）一一传递转矩的主要部件

4.2.2离心泵的工作原理及基本方程

1、性能参数

流量：泵在单位时间内输送出去的液体流量，用qv表示体积流量，m^s

扬程：单位重量液体从泵进口处到泵出口处能量的增值，即泵抽送液体的液柱高

度，用H表示,m

转速：泵轴单位时间的转数，用n表示,r/min

汽蚀余量：单位m

功率和效率：泵的功率通常指原动机传到泵轴上的轴功率，用N表示，单位是

W或KWo

泵的有效功率用Ne表示，是单位时间内从泵中输送出去的液体在

泵中获得的有效能量。

泵的效率为有效功率和轴功率之比

泵的损失一般分为三种：容积损失

水力损失

机械损失

2、工作原理

在启动前，应关闭出口阀门，泵内灌满液体，此过程称为灌泵，

3、泵的基本方程

泵中的流动一般用三个基本方程，即连续方程、欧拉方程和伯努利方程。

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过程流体机械

4.3离心泵的工作特性

1、汽蚀原理

2、汽蚀的严重后果

使过流部件被剥蚀破坏

使泵的性能下降

使泵产生噪声和振动

是水力机械向高流速发展的巨大障碍

3、汽蚀余量及汽蚀判别式

泵是否发生汽蚀是由（泵本身）和（吸入装置）两方面决定的

（1）有效汽蚀余量：是吸入液面上的压力水头在克服吸水管路装置中的流动损

失并把水提高到Hg的高度后，所剩余的超过汽化压头pv的能量，用NPSHa

表示

（2）泵必需的汽蚀余量：把自泵入口截面到泵内压强最低点的总压降，用

NPSHr表示

4、提高离心泵抗汽蚀性能的措施

（1）改进泵本身的结构参数或结构形式，使泵具有尽可能小的必需汽蚀余量

改进泵的吸入口至叶轮叶片入口附近的结构设计

采用前置诱导轮

采用双吸式叶轮

设计工况采用稍大的正冲角

采用抗汽蚀的材料

（2）提高进液装置汽蚀余量的措施

增加泵前储液罐中液面上的压力来提高NPSHa

减小泵前吸上装置的安装高度

将吸上装置改为倒灌装置

减小泵前管路上的流动损失

5、离心泵的性能及调节

（1）泵的性能曲线

泵在恒定转速下工作时，对应于泵的每一个流量，必相应地有一个确定的扬程、

效率、功率和必需汽蚀余量

（2）泵在不稳定工况下工作

造成不稳定工作的两个条件是：一是泵具有驼峰状的性能曲线，二是管路中有能

自由升降的液面或其他能储存和释放能量的部分。

（3）运行工况的调节

改变工况有三种途径：

改变泵的特性曲线一一转速调节

切割叶轮外径

改变前置导叶叶片角度

改变半开式叶轮叶片端部间隙

泵的串联或并联

改变装置的特性曲线一一闸阀调节

液位调节

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过程流体机械

旁路分流调节

同时改变泵和装置的特性曲线

6、相似理论在泵中的应用

泵的相似流动条件：具备（几何相似）（运动相似）

课后思考题

1、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

（m）s,m孙）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H

m=N?m/N有效Ne

轴Nn，nv,

qhyd,qmnNPSHr

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）。

2、试写出表达离心泵理论扬程的欧拉方程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=（u2c2u—ulclu）/g=++

m（4-11.12）

欧拉方程

实用半经验

Stodola公式

（有限叶片影响）

（p滑移系数）Ht=pHt°°=（1—ctgP2A—sinP2A）

m（4-13、14）

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：pKI-局部pKVpV~液体汽化一气泡逸出体积t-叶轮做功p

t-气泡凝结溃灭体积II一空穴形成，液体合围一撞击、冲击流道（高压数百

at、高温300℃、高频3000Hz）一剥蚀表面、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nI）；噪声振动（气泡溃灭、液体撞击）；机器失效（抽空断

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过程流体机械

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），pVto

4、何谓有效汽蚀余量？何谓泵的必需汽蚀余量？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=——△HA-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=A1+A2m（4-18）

式中：入1=1.05〜1.3（流速及流动损失），入2=0.2〜0.4（流体绕流叶片压降）。

5、提高离心泵抗汽蚀性能应采取哪些措施？举例说明。

根据汽蚀安全条件（4-17）、（4-18）式

NPSHa=-------△HA-S-Hg>A1+A2=NPSHr

抗汽蚀措施：

①.三方面措施：NPSHat、NPSHrI、改进叶轮材料；②.pAt：吸液罐增压

t、叶轮入口诱导轮（叶轮前增压）；③.pV；：降温tl（pV=f（t））、吸液罐冷

却（夏季轻油品输送）；④.△HA-S；：改善吸入特性，阻力损失I；流量qVI、

转速nI、管径dT、管长II、阀门弯头管件数量I、局部阻力损失I,阀门开

度f；⑤.HgI：泵安装位置ZSI、吸液罐位置ZAt（灌注头）；⑥.入1、入2

I：改进叶轮入口（图4-9,阻力损失I,流线型，缓慢绕流），微正冲角（i=

P1A-P1）；⑦.c0、w0I:叶轮入口DOt、轮毂直径dhI、叶轮入口宽度

blt、双吸叶轮；⑧.叶轮材料：强度t、硬度t、韧性t、化学稳定性t、表

面光洁度3抗腐蚀、抗疲劳、抗剥落；不锈钢2Crl3、稀土合金铸铁、高锲铭

NiCr合金、铝铁AlFe青铜9-4等。

6、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。

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n—qV/、工作范围经济性峰值r]max（±7%nmax高效工

作范围）

4吸入

特性NPSHr-qV/判断汽蚀工况缓升[NPSHr]—qV

Hsmax-qV\缓降[Hs]—qV

7、改变泵的运行工况，可采取哪些措施？哪种调节措施比较好？

8、两泵流动相似，应具备哪些条件？

12

过程流体机械

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

计算题2

5、离心机

5.1离心机结构与工作原理

1、实际生产中，需要进行分离的物料分为（均一系）和（非均一系）

对非均一系混合物的分离，一般采用（机械方法）

液体非均一系分离：沉降，混合物在某种装置中，由于两相在力场中所受的力的

大小不同而沉淀分层，轻相在上层形成澄清液，重相在下层形成沉淀物而实现分

离O

过滤，混合物在多空材料层装置中，由于受力场的作用，液

体通过多孔材料层流出形成滤液，固体被留在材料层上形成滤渣而实现分离。

浮选，气泡粘附于固体颗粒，借浮力升起，刮去颗粒。

筛分，通过多孔介质进行脱承，分级。

离心沉降主要是用于分离含固体量较少，固体颗粒较细的悬浮液。

分离因数：表征离心机分离能力的参数

Fr=

表示离心场的特性，代表离心机性能的因数，Fr值越大，离心机的分离能力越高。

分离因数的极限取决于制造离心机转鼓材料的（强度）和（密度）。

2＞离心液压

离心机工作时，处于转鼓中的液体和固体物料层，在离心场的作用下，将给转

鼓内壁以相当大的压力，称为离心液压。

3、沉降分离原理

离心沉降由三个物理过程组成：固体的沉降；沉渣的压实；从沉渣中排出部分

分子力所保持的液体。

固相粒子沉降