泵與壓縮機作業(yè)

1、泵與壓縮機作業(yè)1 (P78)1. 離心泵的過流部件都有哪些，它們的主要功能是什么？ 答：離心泵的過流部件包括吸入室、葉輪、及排除室。(1) 吸入室是把液體從吸入管引入葉輪，要求液體流過吸入室時流動損失較小，并使液體流 入葉輪時速度分布均勻。(2) 葉輪是離心泵的唯一做工部件，液體從葉輪中獲得能量。對葉輪的要求是在流動損失最 小的情況下使單位質量的液體獲得較高的能頭。(3) 排出室是把從葉輪內流出來的液體收集起來，并按一定的要求送入下級葉輪入口或送入 排出管。2. 離心泵的工作參數都有哪些，其中的揚程是怎樣定義？答：離心泵的工作參數包括：流量、揚程、功率、效率、轉速和汽蝕余量。單位質量的液體，從

2、泵進口到泵出口的能量增值為泵的揚程。常用符號H表示。單位J/Kg。3. 簡述離心泵的工作原理。答：離心在啟動之前，泵內應灌滿液體。啟動工作時，驅動機通過泵軸帶動葉輪旋轉，葉輪中的葉片驅使液體一起旋轉， 因而產生離心力。 在離心力作用下，液體沿葉片流道被甩向葉 輪出口，并流經蝸殼送入排出管。液體從葉輪獲得能量，使靜壓能和速度能均增加，并依靠此能量將液體輸送到儲罐或工作地點。在液體被甩向葉輪出口的同時，葉輪入口中心處就形成了低壓，在吸液罐和葉輪中心處 的液體之間就產生了壓差。吸入罐中的液體在這個壓差作用下，便不斷地經吸入管路及泵的吸入室進入葉輪中。這樣，葉輪在旋轉過程中，一面不斷地吸入液體，一面又

3、不斷地給吸入的液體以一定的能頭，將液體排除。離心泵便如此連續(xù)不斷地工作。4. 試推導歐拉公式，并說明在公式推導過程中的三個假設條件。答：半徑為和的葉輪進口和出口處液體的速度分別為Cl0和C28。對軸的垂直距離分別為ll和12。對整個葉輪來說，dt時間內流過葉輪的液體質量PQTdt,在此時間內流過葉輪的液流對軸的動量矩的變化值應是液流出口與入口動量矩之差為：'QTdt(C2：l2-CE1)。,、 dl 0由離心泵的基本萬程式=M 0dt對時間求導得dl0 ，：QTdt(C2：l2 -C1J1)Qt(C2：12 -Ci l 1) = i-QT(C2：r2COS二 2 -C1*1COS 二

4、1)dtdtdl。又因為dk=M。dt0dt(C2：l2 -CE1)dt所以="Qt(C2：12 -C1*1) = "QT(C2：r2cos： 2 -C1：rcos： 1)=M。（1 - 10）dt驅動機傳給葉輪的功率為Nt： - M 0 .在理想情況下液體經過葉輪所得到的功率為Nt：= EQtHt 二根據能量守恒定律，驅動機傳給葉輪的功率應等于液體經過葉輪所得到的功率即Nt： - N t:；故Mo，= QtHt：所以(1 - 11). Mo Ht：=:gQT因為Cu ： - C：cos：所以Ht：: 二 （U2C2U二-uCiu：:）（1 - 12）g三個假設條件：（1）

5、液體在葉輪中的流動是恒定流；（2） 通過葉輪的液體是理想流體（無粘性）；（3）葉輪由無限多、無限薄的葉片組成；5. 簡述汽蝕發(fā)生的過程，并說明其危害。答：當葉輪入口附近最低壓力Pk小于該處溫度下被輸進液體的飽和蒸汽壓Pv時，液體在葉輪入口處就會氣化，同時溶解在該液體中的氣體也在逸出，形成大量小氣泡。當氣泡隨液體流到葉道內壓力較高處時，外面液體壓力高于氣泡內的氣化壓力，則氣泡會凝結潰滅， 形成空穴。瞬間內，周圍的液體以極高的速度向空穴沖擊，造成液體互相撞擊，使局部壓力 驟然劇增（有時可達數百大氣壓），阻礙液體正常流動。如過這些氣泡在葉道壁面附近潰滅， 則周圍的液體以極高頻率連續(xù)撞擊金屬表面。金屬

6、表面因沖擊、疲勞而剝落。若氣泡內還夾雜著某些活性氣體，它們借助氣泡凝結時放出的熱量，對金屬起電化學腐蝕作用，這就更加快了金屬剝落速度。上述這種液體氣化、凝結形成高頻沖擊負荷，造成金屬材料的機械剝落 和電化學腐蝕的綜合現象統(tǒng)稱為“汽蝕現象”。汽蝕現象的危害主要有（1）產生振動和噪音（2）降低泵的性能（3）破壞過流部件6. 怎樣提高離心泵抗汽蝕能力？答：一是合理的設計泵的吸入裝置及安裝位置，是泵的入口處有足夠大的有效汽蝕余量NPSHa；二是改進泵本身的結構參數或結構類型，是泵具有盡可能小的必須汽蝕余量NPSHr。(1) 提高吸入裝置的有效汽蝕余量的措施：增加吸入罐液面上的壓力Pa,以提高NPSHa

7、；減小泵的安裝高度 Zg以提高NPSHa；減小泵的吸上真空度 Hs；;減小泵吸入管路的 阻力損失；降低液體的飽和蒸汽壓。(2) 提高離心泵本身抗汽蝕性能的措施：改進泵入口的結構設計；采用雙吸式葉輪；采用前置誘導輪；采用抗汽蝕材料。習題1.某離心泵輸送密度為 800kg/m3的油品，實測到泵出口壓力表的讀數為147100Pa,入口真空表的讀數為300mmHg，兩表測點的垂直距離為0.5m,吸入管與排出管直徑相同。試求泵的實際揚程。解：因為1mmHg =133.28Pa300mmHg =300 133.28 =39984Pa且為真空表，即P =Q9984Pa由伯努利方程即(1 - 17)H&quo

8、t;"駕*)又因為吸入管與排出管直徑相同，所以C2 =C1所以m"°C""c1)147100 -(-39984)代入數據得：H- = 0.5 = 24.36m800 9.8答：泵的實際揚程為 24.36m。2.有一臺離心泵用來輸送清水，轉速 n=480r/min，總揚程H=136m ,流量為Q= 5.7m3/s,軸功率N= 9860kw ,設 曠頗=0.92,求水力效率為多少？解：因為水力功率盹=HQ =1000X9.8K136X5.7 = 7596.96KW( 1 - 3)又由機械效率公式有Nh(1 - 7)NhN7596.969860-77

9、%-0.92又因為v m(1 - 8)再由泵效率公式有77% =91% =0.910.92 0.92所以水力效率為代入數據得答：水力效率為 0.91。泵與壓縮機作業(yè)2 （P78、P79）8.畫出離心泵性能曲線示意圖，并說明泵的實際特性曲線的作用。答：Ht 二,Ht,H8 1(3)0Q.Qt 7Hr泵流量揚程特性曲線（H -Q）曲線N Q曲線NPSHrNPSHrNPSH-Q關系曲線(4)(1) H Q曲線是選擇和操作使用泵的主要依據。 (2) N-Q是合理選擇原動機功率和正常啟 動的依據。(3)門-Q是檢驗泵的工作經濟性的依據。 (4) NPSHr-Q是檢驗泵是否發(fā)生汽蝕 的依據。9.試寫出比例

10、定律和切割定律的表達式。(1) 比例定律：在不同轉速情況下，泵相似工況點的性能參數的變化規(guī)律用比例定律來確定。表達式：Q = W- 50)Q2 n2HiH2、2ni(1 - 51)NN2(1 - 52)(2) 切割定律：當葉輪切割量較小時，可認為切割前后葉片的出口角和通流面積近似不變, 泵效率近似相等。表達式:Q _D2b2 2C2r vQD2b2 2C2r v。2垃2 ： D2b2 2 ；故切割前后的流量間關系為:揚程間的關系為:功率間的關系為:c2rD2n _ D2QC2rD2nD2HU2C2u uU2C2u h/QH，:QH(1 - 56)D2*D2，(1 - 57)(1 - 58)D2

11、10.比轉數的含義是什么，為什么說比轉數相等的幾何相似泵是相似泵？答：(1)含義：當泵輸送常溫清水時， 在一系列相似的離心泵中，取一臺H= 1m,Q=0.075m3/s的泵作為標準泵，該泵在最高效率下擁有的轉速為該幾何相似系列泵的比轉數。3.65n. Qns3 4H 34(1 - 55)(2) 離心泵的相似的條件是幾何相似、動力相似和運動相似，離心泵中Re>10,流動阻力和運動狀況都不隨 Re而變化，自動滿足動力相似的要求，而比轉數是在運動相似的 條件下推導出來的表達式，比轉數相等的泵也自動滿足運動相似，所以比轉數相等的 幾何相似泵是相似泵。習題3. 某離心油泵裝置如題1-75圖所示，已

12、知罐內油面壓力Pa與油品飽和蒸氣壓 Pv相等。該泵轉速n=1450r/min,試分別計算：(1) 當 Zg=8m, Q= 0.5m3/min 時，泵的NPSH r= 4.4m，吸入管路阻力損失 hf=2m,此 時泵能否正常吸入？(2) 保持Q=0.5m3/ min時，液面下降到什么位置，泵開始發(fā)生汽蝕？(3) 當Zg=8m , Q=0.5m3/ min時，若將泵的轉速提高到n' 2900r/ min,還能否正常吸入？解：因為N P S H =牛巳 _Zg _hg =8-2 =6m(1 -31)所以NPSHa lNPSHr 1即泵能正常吸入(2)當 NPSHNpSH】0.3時，泵就發(fā)生氣

13、蝕。即4 一日-Z -ha _ N P SH-0.3-Za _haNPSH】-0.3=2 4.4 一 0.3 = 6.4 一 0.3 = 6.1mg g 1 g g 1g(1 -30) 所以當液面下降到距入口軸線時6.1m泵發(fā)生氣蝕。h r 2(3)L =電(1 -51)H 22 JNPSH r1 血 jNPSHr2 一 n2(n1 '22900 2NPSHr2 =NPSHr1 1=(4.4-0.3) () =16.4mn21450NPSHa =6m ： I.NPS2 1 ai 2泵不能正常吸入。4. 某油庫消防泵房位于河岸上，泵房內安裝一離心水泵，其裝置如題1-76圖所示。使用時水流

14、量Q=90m 3/h, Hs =6.2m。吸水管直徑100mm,底閥當量長度為160d,彎頭當量長 度為22d，閥門當量長度為18d，阻力系數 入=0.022試求保證正常吸入時，河水最低液面 距泵軸心之距為多少？圖 1-76解：因為Zg = Hs 1 CS-Z2g,160d 22d 18d 3.2 8 CfhA* 質-(1':質2g= s,迪華虺0.1 2gd4(1 -41)16 (903600)2答：河水最低液面距泵軸心之距為2.14m。5.有一臺轉速為1450r/min的離心泵，當流量Q=35m 3/h時的揚程為 H=62m ,軸功率N=7.6kW。若流量增加到 Q'=52

15、.5m3/h,問原動機的轉速提高多少才能滿足要求？此時揚程 和軸功率應為多少？ 已知 n=1450r/minQ=35m 3/h解：由比例定律得H=62m N=7.6kWQ=52.5m3/h(1 -50)答：原動機的轉速提高52.5=1450 352175r/min才能滿足要求。= 2175min H(2)再由 H2n : /曰得，<njH =H(n)2n2175 o=62 () = 139.5m1450(1 -51)同理由N =N(n)3n2175 .= 7.6 ()3 =25.65kW1450(1 -52)=6.2 一 1 0.022 (200 11.2)】242 9.8 3.142

16、0.14K.2 7.86 0.517 =2.14m答：此時揚程應為139.5m，軸功率應為25.65kW。泵與壓縮機作業(yè)3 （P78、P79、P80）7. 什么是泵的有效汽蝕余量和泵必須汽蝕余量，如何利用它們判斷泵是否發(fā)生汽蝕？答：泵的有效汽蝕余量：液體自吸入罐經吸入管路到達泵入口時的能頭高出汽化壓力的能頭;泵必須汽蝕余量：液體從泵入口到泵內壓力最低點的全部能頭損失；NPSHa代表泵吸入裝置的有效汽蝕余量；NPSHr代表泵本身的必須汽蝕余量。發(fā)生汽蝕臨界值不發(fā)生汽蝕嚴重汽蝕NPSHa=NPSHrNPSHa>NPSHrNPSHa<NPSHr 11.離心泵的串聯的并聯運行各有什么特點，

17、在什么情況下適合串聯答：（1）離心泵的串聯運行的特點：通過每臺泵的流量相同，均等于總流量；總揚程等于各 泵揚程之和；（2）離心泵的并聯運行的特點：每臺泵提供的揚程相同，均等于總的揚程；總流量為每臺泵 的流量之和；(3) 泵的串聯主要用于一臺泵不能滿足管路能量的需要，用多臺泵的串聯來提高液體的壓能， 增大液體的揚程。習題6.已知離心泵的葉輪外徑D2=220mm，當轉速為2900r/min時，其性能參數如下表所列，試求：轉速 n不變(2900r/min)，將葉輪外徑 D2切割到208mm ,求各對應點的參數，并繪出性能曲線。表1-9離心泵的特性參數Q,m3/h015305060H,m6867.56

18、56055N,kW101314.5033546260解：由公式有D2208Q =Q( 2) =Q - D2220(1 - 47)D2 2208 2H = H ( 2 )2 = H ()2D2220(1 48)D2 3208 3N =N(W) =N (=)(1 49)D2220Q,m3/h014.1828.3647.2756.73H,m60.7860.3458.153.6349.16N,kW8.4510.9912.25Y033546260遂H N h 7.有一單吸四級水泵，額定流量Q=64m3/h,揚程為H=280m，轉速n=2900r/min。該泵屬于什么類型(ns=?)?(2)當此泵在145

19、0 r/ min下運轉時，此轉 數ns為多大解：(1)由公式有3.65n . Q ns 一(1 55)3.65 2900643600 58 3(28。4)34-.該離心泵為低比轉速泵(2) 當 十=1450*訥 時ns，=ns=58.38. 已知某離心水泵的性曲線如題1-77圖中實線所示，圖中虛線是用該泵輸油時換算后所得到的性能曲線 H -Q,。設用該泵輸水時的管路特性方程為：一 一一一 2h=30+0.02Q2輸油時的管路特性方程為：h=30+0.04Q2 (式中Q 單位為1/s, h單位為 m)試確定：用一臺泵輸水時的工作點的流量Q和揚程H各為多少？(2) 如用單泵輸油，工作點如何變化氾時

20、的流量Qv和揚程H各為多少？(3) 若保持輸油時的流量Qv不低于輸水時的流量Q，試分析從泵或管路安裝上可以采用那些措施？481216202428 323640圖 1-17解：方法一：圖解法交點即為工作點，可參考教材方法二：解析法 一. -2 一(1) 將圖中輸水時的揚程一流量曲線的點代入式子H =A-BQ，可得H =60-0.012Q2輸水時的工作點為上式與h = 30 + 0.02Q2的交點得到 H = 49m, Q = 30.6 L/s2將圖中輸油時的揚程一流量曲線的點代入式子H = A - BQ2,可得2 H =600.03Q2輸水時的工作點為上式與h=30 + 0.04Q2的交點得到

21、Hv=47m,Qv=21L/s用泵輸油時工作點的流量和揚程都減小了。(3) 若使Qv芝Q可增大輸油時的轉速或打開排出管路的節(jié)流閥。9. 有一分支管路如題1-78圖所示，泵前管路1的流動阻力損失為0.044Q2；泵后管路2和管路3的流動阻力損失為 0.05Q2和0.1Q2, (Q以l/s計，流動阻力損失以 m計)。泵的 特性參數如下表所示。試畫出分支管路的裝置特性，確定泵的流量和揚程，以及各管路中的流量。a i-78Q (L/s)061218243036H ( m)36.537.53837.53530.524解：h = -5 0.044Q2;h2 =30 0.05Q2; 屈=35 0.1Q2(C

22、治支管路這是由一臺泵將液體送往若干分支管路的情況。圖1 32( c )為一臺泵向兩條分支管路供液的情況。液體經管路1由泵送往分支管路 2和管路3。管路1、管路2和管路3的管路特性分 別為hh2和h3,因管路2與管路3為并聯管路，可用并聯原則將h2和h3并聯，得并聯后管路特性曲線 h2+3,再將h2+ 3與hi串聯，得總管路特性曲線 htot。htot與泵的揚程特性 曲線的交點A即為工作點，流量Qa即為在管路1中的流量，同時也是在管路 2和3中流量Q2和Q3之和， Qa =。2 +。3圖解法可得：Q=12.47L/s, Q2=10.41 L/s, Q3=2.06L/s泵在工作點時流量和揚程為：Q

23、=12.47 L/s H=37.27m (此數值會有差別，因為各個同學作圖時的讀數會有差別) 解析法：h1 = 一5 0.044Q2;h2 =30 0.05Q2;h3 = 35 0.1Q2離心泵的特性方程： H = 38.827-0.01Q2管路2和管路3并聯：h2 =h3能量平衡：h1 h2 = H2230 0.05Q2 =35 0.1Q2-5 0.044Q2 30 0.05Q2 = 38.827 -0.01Q2Q1 = Q2 Q3以上三個方程求解得到：Q=12.47L/s;Q2=10.41L/s ;Q3=2.06L/s得到：H = 37.27m10. 有一輸油裝置，工藝流程如題1-79圖所

24、示。試計算所需離心泵的揚程和軸功率。H-3111圖1-79輸油裝置工藝流程已知基礎數據如下：(1) 油品性質：輕原油，密度P = 850kg/m3;運動粘度u5o =4mm2/s；飽和蒸汽壓力能頭旦=2.5m；含硫微量。g(2) 操作條件：輸送溫度 50C;兩罐液面上均為大氣壓力Pa=9.80 104Pa；泵進口管路阻力損失0.5m;排出管路系統(tǒng)流動阻力損失約195m;泵的正常流量為 520m3/ h。(3) 泵位置情況：泵從半地下油罐中吸入，最低油面距泵軸中心線為3m :排出罐最低液面距泵軸中心線為 5m；油罐液面最大升降約 4m；泵工作溫度為常溫。 解：(1)確定流量和揚程：流量：取其為正

25、常流量的1.1 倍即 Q =1.1x520m，h =572*揚程：因為兩油罐液面上均為大氣壓力，則估算揚程只考慮最嚴格條件下的損失及位高差，即H p =日 * +Cd -Cs +Zg +£ hf =3 + 5 + 4 + 0.5 + 195 = 207.5m(1 -2)可 2g考慮1.1倍安全余量時，則H =1.1x207.5 = 228m(2) 選擇泵的類型和型號：泵的流量較大，又為輕質原油，故適宜選擇離心泵。根據流 量和揚程在書本 68頁的1 60賓漢姆泵型譜圖上選定8X10X18A型泵。EQH850 9.8 572 (228 3 4 5)(3) 計算功率：N = =420.7k

26、W(1 91)10001000 0.755 3600泵與壓縮機作業(yè)4 (P78、P192)12. 可以通過哪些調節(jié)措施來改變泵的運行工況？答：改變泵的運行工況的措施：(1) 改變管路特性進行調節(jié)：管路節(jié)流調節(jié)；旁路調節(jié)；(2) 改變泵的特性進行工況的調節(jié)：改變工作轉速；切割葉輪外徑；串并聯13. 離心泵的喘振現象是如何產生的？答：當泵的性能曲線 H-Q呈駝峰，并且管路裝置中有自由升降的液面或其他儲存和放出能 量的部分時，泵的工作點不穩(wěn)定的跳來跳去，導致管路中產生周期性的水擊、噪聲和振動。14. 離心泵葉輪的結構為什么要分成閉式、半開式和開式，它們各有什么用途？答：為了適應不同介質的運輸要求離心

27、泵的葉輪要分成閉式、半開式和開式。閉式葉輪：有蓋板和輪盤，水力效率較高，適用于高揚程，輸送潔凈的液體；半開式葉輪：只有輪盤，適用于輸送含固體顆粒和雜質的液體；開式葉輪：既無蓋板，也無輪盤，常用來輸送漿狀或糊狀液體。15. 簡述離心泵的選泵原則和選泵步驟？答：離心泵的選泵原則：(1) 必須滿足流量、揚程、壓力和溫度等工藝參數的要求；(2) 離心泵應有良好的吸入性能，為保證正常運轉，常采用灌注頭或正壓吸入；(3) 泵的工作范圍廣；(4) 泵的尺寸小、質量小、結構簡單、成本低；(5) 必須滿足介質特性的要求；(6) 必須滿足現場的安裝要求離心泵的選泵步驟：(1) 列出基礎參數：介質的物理化學性質；流

28、量、揚程、進口壓力和出口壓力、溫度、裝置的有效汽蝕余量、操作狀態(tài)；(2) 選擇泵的類型及型號：(3) 核算泵的性能；(4) 計算泵的軸功率和驅動功率。16. 簡述泵的各種驅動方式各有什么優(yōu)缺點？答：離心泵的驅動方式有電動機驅動、柴油機驅動、燃氣輪機驅動和蒸汽輪機驅動；電動機驅動方式的優(yōu)點：結構簡單、容易制造、運行可靠、堅固耐用、運行效率較高且適應 性強；電動機驅動方式的缺點：功率因數較低，不適合在電力供應不足的地區(qū)；柴油機驅動方式的優(yōu)點：熱效率高，結構緊湊、質量小、尺寸小、便于安裝和維護保養(yǎng)；功率范圍寬廣、適應性強，適用操作方便啟動性能好；柴油機驅動方式的缺點：對燃料要求高，構造復雜，易損件多

29、，噪聲大。離心壓縮機思考題1. 離心壓縮機的級由哪些部件組成，每個部件的作用是什么？答：其主要部件有(1) 葉輪 是離心壓縮機中唯一對氣體介質做功的部件。它隨軸高速旋轉，氣體在葉輪中受旋轉離心力和擴壓作用，因此氣體流出葉輪時的壓力和速度都得到明顯提高。(2) 擴壓器 是離心壓縮機中的轉能部件。氣體從葉輪流出時速度很高，為此在葉輪出口后設置流通截面逐漸擴大的擴壓器，以將這部分速度能有效地轉變?yōu)閴毫δ堋?3) 彎道 是位于擴壓器后的氣流通道。其作用是將擴壓器后的氣體由離心方向改為向心方向，以便引入下一級葉輪去繼續(xù)進行壓縮。(4) 回流器 它的作用是為了使氣流以一定方向均勻地進入下一級葉輪入口。回流

30、器中一 般都裝有導向葉片。(5) 吸氣室 其作用是將氣體從進氣管(或中間冷卻器出口)均勻地引入葉輪進行壓縮。(6) 蝸殼 其主要作用是把從擴壓器或直接從葉輪出來的氣體收集起來，并引出機外。在蝸殼收集氣體的過程中，由于蝸殼外徑及通流截面的逐漸擴大，因此它也起著一定的降速擴壓作用。2. 離心壓縮機中多變過程指數 m大于還是小于絕熱指數 k ,為什么？答：當氣體在壓縮過程中吸熱時，則多變過程指數m > k , m值的大小既與k值有關，又與吸熱量大小有關，離心壓縮機的實際壓縮過程接近這種多變過程。3. 同一離心壓縮機的絕熱效率和多變效率哪個值大，為什么？答：同一臺壓縮機的級用不同的效率表示，其結

31、果是不同的。離心壓縮機的多變效率 總是大于絕熱效率，更大于等溫效率。4. 離心壓縮機的總能頭 Htot包括哪兒部分？為什么泄漏損失能頭Ht和輪盤阻力損失能頭 H df都要計入總能頭？Pd C2 -'C2答：Htot = vdp 七二 (Htot)sd上式中的(H ios)sd包括輪阻損失Hdf、內漏氣損失 Hl以及氣體在流道中流動所引起的各 種流動損失Hhyd ,即H tot = H df Hl H hyd5. 離心壓縮機中的流動損失包括哪兒項？答：流動損失大致分為：摩阻損失、沖擊損失、分離損失、二次渦流損失、尾跡損失以及當氣速超過音速后產生激波所引起的波阻損失。6. 離心壓縮機中流量

32、大于和小于設計流量時，其沖角是正值還是負值？葉輪內渦流區(qū)主要 出現在工作面還是非工作面？答：流量小于設計值時，相當于 i > 0,在葉片非工作面前源緣發(fā)生分離，并在通道中向 葉輪逐漸造成很大的分離損失。而流量大于設計流量，相當于沖角i < 0,在葉片工作面前緣發(fā)生分離，但它不明顯擴散。此外，在任何流量下，由于邊界層逐漸增厚和軸向漩渦造成的滑移影響，在葉片出口附近工作面上往往有一點分離區(qū)。7. 離心壓縮機中的分離損失主要產生在哪些部位，如何控制分離損失？答：在離心壓縮機中，有很多減速擴壓的流道，就可能出現邊界層分離，產生旋渦，引起很大的能量損失-分離損失。為了減少分離損失，對壓縮機級

33、中擴壓形通道，常常限制其擴張角的大小。8. 什么叫喘振工況？答：離心壓縮機級的性能曲線不能達到Qs =0的點。當流量減小到某一值（稱為最小流量Qmin）時，離心壓縮機就不能穩(wěn)定工作，氣流出現脈動，振動加劇，伴隨著吼叫聲，這種不穩(wěn)定工況稱為“喘振工況”，這一流量極限 Qmin稱為“喘振流量”。9. 離心壓縮機中阻塞工況在什么情況下產生的？答：“阻塞現象”存在兩種情況：第一，在壓縮機內流道中某個截面出現聲速，已不可能再加大流量；第二，流量加大，摩擦損失及沖擊損失都很大，葉輪對氣體作的功全部用來克服流動損失上，使級中氣體壓力得不到提高，即£ =1。10. 多級離心壓縮機的特性曲線與單級離心

34、壓縮機特性曲線有何不同？答：兩級串聯后的性能曲線的喘振流量（Qi + n ）min變大，比單級時向右移了， 而兩級串聯后的最大流量（Qi+U）max則小于第I級單獨工作時的 （Ql）max。也就是說，兩級串聯工作后，使喘 振流量增大，而堵塞流量減小，£ -Qs曲線變陡，穩(wěn)定工況區(qū)變窄。圖2-19兩級串聯性能曲線的形成顯然，級數越多，密度變化越大，穩(wěn)定工況區(qū)也就越窄，因此多級離心壓縮機穩(wěn)定工況區(qū)的寬窄，主要取決于最后幾級的特性。為了擴大多級壓縮機的穩(wěn)定工況區(qū)，應盡量使后面幾級葉輪的 供2較小，具有較平坦的性能曲線。11. 離心壓縮機流量調節(jié)可用哪些方法，最常用的是哪些方法，有何特點？答

35、：a.出口節(jié)流調節(jié)；b.進口節(jié)流調節(jié)；c.改變轉速調節(jié)；d.轉動進口導葉調節(jié)（又稱進氣預旋調節(jié)）；e.可轉動的擴壓器葉片調節(jié)方法。12. 離心壓縮機的進口節(jié)流調節(jié)是調節(jié)壓縮機特性還是調節(jié)管路特性，這種調節(jié)方法有何利弊？答：所以進口節(jié)流調節(jié)，實際上是改變了壓縮機的性能曲線。這是一種比較簡便而常用的調節(jié)方法。另外，關小進口閥，會使壓縮機性能曲線向小流量方向移動，減小極限喘振流量，因而可使壓縮機在更小的流量下穩(wěn)定運行， 這是進口節(jié)流的另一優(yōu)點。但它還是有一定 的節(jié)流損失，同時工況變化后對壓縮機級效率也有影響。13. 離心壓縮機的流量調節(jié)中改變轉速、進口節(jié)流、進氣預旋三種調節(jié)方法的經濟性哪種最 好，哪

36、種最差？答：圖3-27表示了進口節(jié)流、進氣預旋和改變轉速三種調節(jié)方法的經濟性對比。其中以進口節(jié)流為比較基礎，曲線1表示進氣預旋比進口節(jié)流所節(jié)省的功率；曲線 2表示改變轉速比進口節(jié)流所節(jié)省的功率。顯然改變轉速的經濟性最佳。60708090100圖3-27各種調節(jié)方法的經濟性比較曲線1進氣預旋與進口節(jié)流之比較曲線2改變轉速與進口節(jié)流之比較14. 離心壓縮機完全相似條件是什么？在性能換算中有哪兩種近似相似情況?答：要保持兩離心壓縮機流動過程完全相似，必須具備以下相似條件：a. 幾何相似；b. 進口速度三角形相似；c. 特征馬赫數相等；d. 氣體等痼絕熱指數相等。近似相似：a. k=k，特征馬赫數 M

37、 = M；u的近似換算b.絕熱指數 k = k時的近似換算15. 在離心壓縮機性能近似相似的換算中如何保證比容比相等？答：根據壓力比與比容比的關系有1_1頊二；m16. 簡述離心壓縮機驅動方式的種類和特點答：除了選用電動機作為離心壓縮機的驅動機外，在電網電力相對短缺地區(qū)，對于大功率離心壓縮機選用熱力原動機驅動往往更有利，在遠離電網的區(qū)域，如邊區(qū)、農村、山區(qū)等,可選用有燃氣輪機和汽輪機，汽輪機的運行需要水量供應，而在水源緊張地區(qū)， 燃氣輪機則更具有優(yōu)勢。表3-8驅動方式技術性能對比表序號項目燃氣輪機電動機1輸出功率受環(huán)境條件的影響環(huán)境條件影響可忽略環(huán)境溫度再升高10 c輸出功率減少10%，效補降

38、12%氣壓降10kPa輸出功率減少10%2轉速調節(jié)范圍，%5010510100轉速調節(jié)精度一般較局3噪聲(距機罩1m), dBM 89M 854污染物排放3NO排放濃度三25mL/m3CO排放濃度三20mL/m無5運行可靠性，%97.599.46開車時間分級秒級開車到滿載時間約 15min瞬時動態(tài)制動不PJ能可以7運行特點高溫1000 C以上， 腐蝕，局速直接驅動通常增加變速齒輪增速8維修燃料器約4刈04h整機更換， 返廠大修，維修費用局現場維修，時間短，維修費用較低17. 簡述離心壓縮機潤滑油系統(tǒng)的主要組成和作用答：其潤滑系統(tǒng)主要由潤滑油箱、主油泵、輔助油泵、油冷卻器、油過濾器、高位油箱、閥

39、 門以及管路等組成。 正常工作時，油箱里的潤滑油通過泵吸入過濾器，由潤滑油泵加壓， 再經油冷卻器、油過濾器、 調節(jié)閥，提供清潔的潤滑油供系統(tǒng)使用，滿足壓縮機組中各摩擦副潤滑及工作容積密封的需要。作用：離心壓縮機潤滑的主要作用是：(1) 在相對運動的摩擦表面之間形成穩(wěn)定的潤滑油膜以隔離摩擦表面的直接接觸從而減少磨損、降低摩擦功耗，延長摩擦元件的使用壽命；(2) 以物理吸附或化學吸附方式在金屬表面形成保護膜，防止摩擦表面發(fā)生銹蝕；(3) 以潤滑液體循環(huán)方式帶走產生于摩擦表面的絕大部分熱量從而起到冷卻摩擦表面 的作用；(4) 通過潤滑流動帶走著附于零件表面的污物以及磨損產生的磨屑，達到清潔摩擦表面的

40、效果；(5) 密封壓縮氣體的工作容積。泵與壓縮機作業(yè)5 (P248)1比較活塞式壓縮機理論工作循環(huán)和實際工作循環(huán)的區(qū)別，定性畫出相應的工作循環(huán)圖。答：(1)由于存在余隙容積，實際工作循環(huán)由膨脹、吸氣、壓縮和排氣四個過程組成，而理論 循環(huán)則無膨脹過程，這就使實際吸氣量比理論值少。(2) 實際吸氣和排氣過程存在阻力損失，使實際氣缸內吸氣壓力低于吸氣管內壓力Ps,實際氣缸內排氣壓力高于排氣管內壓力Pd,而且壓力有波動，溫度有變化。(3) 壓縮機工作中，活塞環(huán)、填料和氣閥等不可避免會有泄漏。(4) 在膨脹和壓縮過程中，氣體與缸壁間的熱交換使膨脹過程指數m?和壓縮過程指數 m不斷變化。2用簡圖說明壓縮機

41、吸氣閥和排氣閥的原理。答：壓縮機氣閥主要靠缸內外氣體壓力差控制啟閉，只有當缸內氣體膨脹到壓力低于吸氣管內壓力Pi并足以客服流動阻力時，才 能頂開吸氣閥，開始吸氣。在吸氣過程中缸內壓力有波動，活 塞到內止點A時吸氣終了，吸氣閥關閉。活塞自內止點回行時，缸內容積減小，氣體進行 壓縮過程。當缸內壓力 P高于排氣管內壓力P2并足以克服阻力而頂開排氣閥時才開始排氣過程。 3分析影響活塞式壓縮機吸氣量和排氣量的因素。答：(1)帶動壓縮機的原動機(通常為電機)的轉速的降低(由于電壓過低或電網頻率降低 )或 皮帶過松而造成壓縮機轉速降低，均會使排氣量減少；(2) 余隙容積超過設計值過大，排氣量將明顯下降；(3

42、) 吸入阻力(包括空氣濾清器阻力、吸入管路和氣閥阻力)增加，會使吸入氣缸內的氣體壓 力降低，吸氣量減少，從而排氣量也相應減少；(4) 氣缸冷卻不充分，缸壁溫度升高，使吸入氣體被加熱，體積膨脹而造成吸氣量減少， 最后自然也影響到排氣量的減少；(5) 壓縮機外泄漏的增加將直接使排氣量減少。外泄漏分為兩類：其一是氣體直接漏入大氣或第一級進氣管道中，這部分泄漏直接漏到壓縮機之外，顯然屬于外泄漏；其二是在第一級氣缸膨脹或吸氣過程中，由于排氣閥關閉不嚴所造成的高壓級通過一級排氣閥漏向一級氣 缸的氣體，也屬于外泄漏。外泄漏常常發(fā)生在填料函、活塞環(huán)、吸排氣閥等位置。所以，這 些部位密封不嚴，將造成壓縮氣體發(fā)生

43、外泄漏，影響壓縮機的排氣量。4何為活塞式壓縮機的標準排氣量和實際排氣量？答：實際排氣量是經壓縮機壓縮并在標準排氣位置排出氣體的容積容量，換算到第一級進口標準吸氣位置的全溫度、全壓力及全組分的狀態(tài)的氣體容積值。J,標準排氣量是將壓縮壓縮在標準排氣位置的實際容積容量，換算到標準工況(760mmHg,0C)的氣體容積值稱為標準排氣量。5了解活塞式壓縮機的功率和效率的定義方法。答：(1)指示功率壓縮機中直接消耗于壓縮氣體的功即由示功器記錄的壓力一容積圖所對應的功稱為指示 功。(2)軸功率軸功率是壓縮機驅動軸所需要的功率。(3)驅動功率驅動功率是原動機輸出軸的功率。效率(1)等溫理論效率壓縮機理論循環(huán)所

44、需的等溫理論功率是理想的最小功率,與相同吸氣壓力、相同吸氣量下等溫總效率是等溫理論功率與相應條件下的軸功率之比。(3)絕熱理論效率壓縮機的絕熱理論功率與相同吸氣壓力、相同吸氣量下的實際指示功率之比。(4)絕熱總效率絕熱總效率是絕熱理論功率與相同條件下的軸功率的比值。6分析多級壓縮的特點。答：(1)節(jié)省壓縮氣體的指示功的實際指示功率的比值。(2)等溫總效率(2) 提高氣缸容積利用率(3) 降低排氣溫度(4)降低活塞上的最大氣體力7.推導多級壓縮的等壓比原則。解：設一臺z級壓縮機，各級工作容積分別為 V1, V2, V3, , Vz,各級的吸氣壓力為Pi i,Ps1, Ps2, ,Psz,末級排氣

45、壓力為 Pdz。則可知各級的多變理論壓縮功為:mEpTmW2= mPs2V2( Ps3) -1m-1Ps2m-1Wz= mPsZVz( Pdz) m -1m -1 Psz當各級吸氣溫度相同時，有PsiVi = PS2V2 = PS3V3= PsVz ,則總的多變理論功為:mm4m -1W =W.W2Wz= mPs1V1(Ps2)m-(Ps3) m . . (PdZ) m ym1Ps1Ps2Psz為求最省功的各級壓力比，可將上式分別對各級間壓力求一階偏導數并令其等于零，即-W- ,曰=0。礙:Ps2m4 m 4m 4mH,、()(】)()(一 一1)i .Ps1V1Ps1mPs2 m - Ps3

46、 mPs2m = 0化簡整理得2Ps2 = Psi Ps3或寫成ps2ps3=,ps1ps2同理加=0 泌3'得ps3zzps2ps4ps3:W=0得psz=pdzszps(z),psz由此得ps2ps3=ps4pszps1ps2ps3ps(zj)而總壓力比ps2ps3.pszpdz = p-t -ps1ps2ps（z）pszpps2_ ps3 _ps4pszpdz _ps1ps2ps3ps(z J)psz1(;)pdz psz(4-26)習題1.用一臺往復活塞式壓縮機壓縮油田氣。進口壓力為（絕），進口溫度為30 C。若將油田氣看作理想氣體，多變過程（m=1.15）; （3）絕熱（k=1.25）過程時，壓縮每立方米進口狀態(tài)油田氣所消耗的 功及其溫升。解：功等溫過程1刈05Pa （絕），出口壓力為 3 xi05Pa 求壓縮過程分別為（1）等溫過程；（2）p253 1055一WpupVln 絲=1 105 1 ln(5)=1 105 1.0986