思考题及答案流体机械.docx
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思考题及答案流体机械
第1-2章习题绪论及容积式压缩机
思考题：
1．什么是原动机、工作机、压缩机、泵？
并举例说明．
2．按排气压力压缩机又分为哪几类？
3．流体机械按结构分为哪几类？
并举例说明．
4．容积式压缩机的工作原理是什么？
5．容积式压缩机按其结构可分为哪几类？
6．容积式压缩机的特点是什么？
7．简述往复压缩机的工作过程．
8．往复压缩机的理论压缩循环与实际压缩循环的区别是什么？
（或往复压缩机的理论压缩循环与实际压缩循环的特点是什么？
）
9．简述采用多级压缩的理由．
10．若不按等压比分配原则分配压比，但仍需要按照什么原则？
写出表达式．
11．简述气阀的工作过程．
12．活塞环密封、填料密封和迷宫密封的密封原理是什么？
13．压缩机辅助设备包括哪些部分？
14．压缩机润滑方式按照润滑由到达工作表面的方式可以分为哪几种？
15．什么叫容积式压缩机的容积流量、供气量？
16．什么叫容积式压缩机的机械效率、等温指示效率、等温轴效率？
17．往复压缩机所受作用力有哪几种？
产生的原因分别是什么？
18．为什么要进行惯性力平衡？
19．往复压缩机上的惯性力有哪几种？
分别使用什么方法进行惯性力的平衡？
20．单列压缩机中的一、二阶往复惯性力能否平衡？
为什么？
21．压缩机驱动力矩、阻力矩不能平衡时，会导致什么后果？
应采取什么措施？
答案：
1．什么是原动机、工作机、压缩机、泵？
并举例说明．
原动机是将流体的能量转变为机械能，用来输入轴功率，如汽轮机、燃气轮机、水轮机等。
工作机是将机械能转变为流体的能量，用来改变流体的状态（提高流体的压力、使流体分离等）与传送流体，如压缩机、泵、分离机等。
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称为压缩机。
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称为泵。
2．按排气压力压缩机又分为哪几类？
按照气体压力升高的程度，又区分为压缩机，鼓风机和通风机等。
3．流体机械按结构分为哪几类？
并举例说明．
流体机械按结构可分为两大类，一类是往复式结构的流体机械，另一类是旋转式结构的流体机械。
往复式结构的流体机械主要有往复式压缩机、往复式泵等。
这种结构的流体机械具有输送流体的流量较小，而单级压升较高的特点。
旋转式结构的流体机械，这种结构的流体机械具有输送流体的流量大而单级压升不太高的特点。
4．容积式压缩机的工作原理是什么？
容积是压缩机是指依靠改变工作腔来提高气体压力的压缩机。
5．容积式压缩机按其结构可分为哪几类？
按照结构的不同分为往复活赛和回转活塞之分，前者简称“往复式”，后者简称“回旋式”。
6．容积式压缩机的特点是什么？
（1）运动机构的尺寸确定后，工作腔的溶剂变化规律也就确定，因此机器转速的改变对工作腔容积变化规律不发生直接的影响，故机器压力与流量
关系不大，工作的稳定性较好；
（2）气体的吸入和排出是靠工作腔容积变化，与气体性质关系不大，故机器适应性强并容易达到较高的压力；
（3）机器的热效率较高；
（4）容积式机器结构较复杂，尤其是往复式压缩机易于损坏的零件多。
此外，气体吸入和排出是间歇的，容易引起气柱及管道的振动。
7．简述往复压缩机的工作过程．
被压缩气体进入工作腔内完成一次气体压缩成为一级。
每个级由进气、压缩、排气等过程组成，完成一次前述过程称为一个循环。
8．往复压缩机的理论压缩循环与实际压缩循环的区别是什么？
（或往复压缩机的理论压缩循环与实际压缩循环的特点是什么？
）
（1）、气体通过进、排气阀时无压力损失，且进、排气压力没有波动，保持恒定；
（2）、工作腔内无余隙容积，缸内的气体被全部排出；
（3）、工作腔作为一个孤立体与外界无热交换；
（4）、气体压缩过程指数为定值；
（5）、气体无泄漏。
９．简述采用多级压缩的理由．
（1）、可以节省压缩气体的指示功；
（2）、可以降低排气温度；
（3）、提高容积系数；
（4）、降低活塞力。
10．若不按等压比分配原则分配压比，但仍需要按照什么原则？
写出表达式．
在实际压力比分配中，有时为了平衡活塞力，也不得不破坏等压比分配原则，使各级压力比的分配服从其所造成的活塞力的限制。
另外第一级压力
比取小些，以保证第一级有较高的容积系数，从而使气缸尺寸不至于过大，通常第一级压力比
11．简述气阀的工作过程．
当余隙容积膨胀终了时，若气工作腔与阀腔之间的压力差△p在阀片上的作用力大于弹簧力及阀片和一部分弹簧质量，阀片开启，气体进人气缸，阀
片在气流推力的作用下，继续上升，直至撞到升程限制器。
阀片撞击升程限制器时，会产生反弹力，如果反弹力与弹簧力之和大于气流推力，则阀
片会出现反弹现象。
在正常情况下，反弹现象是比较轻微的，阀片在气流推力的作用下会再次贴到升程限制器上，此时气流推力大于弹簧力，使阀
片就停留在升程限制器上，直到活塞接近止点位置时，活塞速度降低，气流推力减小，当气流推力不足以克服弹簧力时，阀片开始离开升程限制器
，向阀座方向运动。
最理想的情况是当活塞到达止点位置时，阀片也恰好落在阀座上，此时阀片完成一次工作。
12．活塞环密封、填料密封和迷宫密封的密封原理是什么？
活塞环通常不是一道，而是需要两道或更多道同时使用，使气体每经讨一道活塞环便产生一次节流作用，进一步达到减少泄漏的目的。
填料密封原理与活塞环相似，也即利用阻塞和节流两种作用。
它由两块平面填料构成一组密封元件，最典型的是朝向气泣的一侧由三瓣组成，背离
气缸的一块由六瓣组成，每一块外缘绕有螺旋弹簧，起预紧作用。
三瓣的填料从轴向挡住六瓣的径向切口，阻止气体的轴向泄漏。
六瓣填料径向切
口由其中三个月牙形瓣所盖住.以阻止气体的径向泄漏。
所以真正起密封作用的是六瓣填料。
迷宫密封其工作原理是尽量减小通流截面积和多次的节流减压，使在压差作用下的漏气量尽量减小。
13．压缩机辅助设备包括哪些部分？
润滑设备、冷却系统、管路系统。
14．压缩机润滑方式按照润滑由到达工作表面的方式可以分为哪几种？
飞溅润滑、压力润滑、喷雾润滑。
15．什么叫容积式压缩机的容积流量、供气量？
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。
化工工艺中使用的压缩机，由于工艺计算的需要，须将溶剂流量折算到标准状态时的干气容积值，此值称为供气量或称标准容积流量。
16．什么叫容积式压缩机的机械效率、等温指示效率、等温轴效率？
压缩机的机械效率ηm是指示功率与轴功率之比。
压缩机等温效率有等温指示效率和等温轴效率之分。
等温指示效率ηi-is是压缩机理论等温循环指示功与实际循环指示功之比。
等温轴效率ηis是
按照第一级进气口温度，等温压缩到排气压力时的理论等温循环指示功率与实际循环的轴功率之比。
17．往复压缩机所受作用力有哪几种？
产生的原因分别是什么？
压缩机正常运转时，产生的作用力主要有三类：
1、惯性力：
往复质量与不平衡旋转质量造成的惯性力；2、气体力：
气体压力所造成的作用力；3、
摩擦力：
接触表面相对运动时产生的摩擦力。
18．为什么要进行惯性力平衡？
为了使机器达到平稳运行，应尽可能在机器内部把惯性力平衡掉。
19．单列压缩机中的一、二阶往复惯性力能否平衡？
为什么？
单列压缩机往复质量惯性力用平衡重不能平衡，若在曲柄相反方向半径等于r处，加装一个质量等于ms的平衡重.则所加质量的离心力msrw2的水平分
量为毯msrw2cosθ，其数值和一阶往复惯性力相同且方向相反，故可以平衡掉原来的一阶往复惯性力。
但遗留下垂直分量msrw2sinθ，并且当
θ=90°及θ=270°时达最大值。
所以加装平衡重的结果只是把原来气缸轴线方向的一阶往复质量惯性力转移到了与气缸轴线垂直的方向。
所以，单
列压缩机中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困难。
20．往复压缩机上的惯性力有哪几种？
分别使用什么方法进行惯性力的平衡？
通常有两类:
一类在曲柄销相反方向设置平衡重;另一类使惯性力相互抵消。
（1）、不平衡旋转质量所造成的离心力平衡比较方便，在曲柄的相反方向装上一个适当的平衡重，使两者所造成的离心力相互抵消即可。
（2）、单列压缩机往复质量惯性力用平衡重不能平衡。
21．压缩机驱动力矩、阻力矩不能平衡时，会导致什么后果？
应采取什么措施？
机器的旋转不均匀度过大，会在运动部件上产生附加的动载荷，使联轴器负荷加重而寿命降低，还会使电动机乃至工厂的电流产生波动。
为了使机器的旋转不均匀度适当，必须在机器设计时采取相应的措施，除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。
第3章习题离心压缩机
思考题：
1．规定离心压缩机的出口压力在多少以上？
为什么这样规定？
2．离心压缩机的中间级、首级、末级分别包括哪些过流部件？
它们的功能分别是设什么？
3．叶轮的作用是什么？
4．示意画出叶轮的进口、出口速度三角形？
5．示意画出叶轮无预旋时，其进口、出口速度三角形？
6．比较前弯、径向、后弯叶片（从结构、速度、理论能量头、效率、稳定工况范围、适用场合六方面）．
7．比较离心压缩机、往复压缩机的特点（从排气量、排气压力、结构、通用性、气体受污染程度方面）．
8．离心压缩机的三大能量损失是什么？
9．离心压缩机级内的流动损失有哪几种？
分别简述发生的部位、原因、防治措施．
10．为了省功，采取降低气体温度，对离心压缩机应采取什么装置？
11．提高叶轮的圆周速度，应受到哪些因素的限制？
12．离心压缩机的总耗功（总能量头）包括哪几部分？
写出表达式。
13．离心压缩机的性能曲线由哪几条曲线表达？
什么样的曲线，代表压缩机的性能优良？
14．喘振的危害是什么？
防止喘振的措施有哪些？
15．离心压缩机的调节方法有哪些？
画图说明．（保持流量不变、保持系统压力不变两种情况下）．
16．叶轮转子所受的轴向力由哪几部分组成？
最后的总轴向力的方向是怎样的？
17．平衡轴向力的措施有哪些？
18．轴端密封分为哪几种？
答案：
1．规定离心压缩机的出口压力在多少以上？
为什么这样规定？
离心压缩机出口的气体压力在200kPa以上，以区别出口压力低的离心通风机和鼓风机。
2．离心压缩机的中间级、首级、末级分别包括哪些过流部件？
它们的功能分别是设什么？
级分三种型式即首级、中间级和末级。
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
室组成。
其中除叶轮随轴旋转外，扩压器、弯道、回流器及排气蜗室等均属固定部件。
3．叶轮的作用是什么？
叶轮是外界（原动机）传递给气体能量的部件，也是使气体增压的主要部件，因而叶轮是整个压缩机最重要的部件。
4．示意画出叶轮的进口、出口速度三角形？
5．示意画出叶轮无预旋时，其进口、出口速度三角形？
6．比较前弯、径向、后弯叶片（从结构、速度、理论能量头、效率、稳定工况范围、适用场合六方面）．
叶轮结构型式通常还按叶片弯曲形式和叶片出口角来区分。
后弯型叶轮，叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反，通常多采用这种叶轮，它的级效率
高，稳定工作范围宽。
径向型叶轮，叶片为径向直叶片也属于这种类型。
前弯型叶轮，叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相同，由于气流在这种叶道
中流程短转弯大，其级效率较低，稳定工作范围较窄，故它仅用于一部分通风机中。
7．比较离心压缩机、往复压缩机的特点（从排气量、排气压力、结构、通用性、气体受污染程度方面）．
如果将离心压缩机和往复活塞压缩机相比较，则可显示出离心压缩机具有以下特点。
（1）、流量大。
由于活塞压缩机仅能间断地进气、排气，气缸容积小，活塞往复运动的速度不能太快，因而排气量受到很大限制。
（2）、转速高。
活塞压缩机的活塞、连杆和曲轴等运动部件，必须实现旋转与往复运动的变换，惯性力较大，活塞和进、排气阀时动时停，有的运动
件与静止件直接接触产生摩擦，因而提高转速受到很多限制;而离心压缩机转子〔轴和由轴带动一起旋转的所有零部件（如叶轮、推力盘、平衡
盘等）的总称为转子〕只作旋转运动，几乎无不平衡质量，转动惯量较小，运动件与静止件保持一定的间隙，因而转速可以提高。
（3）、结构紧凑。
机组重量与占地面积比用同一流量的活塞压缩机小得多。
（4）、运转可靠，维修费用低。
活塞压缩机由于活塞环，进、排气阀易磨损等原因，常需停机检修;而离心压缩机运转平稳，一般可连续1一3年不需
停机检修，亦可不用备机，故运转可靠，维修简单，操作费用低。
（5）、气体受污染。
8．离心压缩机的三大能量损失是什么？
流动损失、漏气损失、轮阻损失。
9．离心压缩机级内的流动损失有哪几种？
分别简述发生的部位、原因、防治措施．
摩阻损失；
分离损失：
边界层分离损失；
冲击损失：
发生部位：
叶道进口，扩压气的叶道进口；
二次流损失：
轴向涡旋；
尾迹损失：
突变液面，尾部的边界层交汇出现涡旋；
波阻损失：
出现压缩波，能量损失。
10．为了省功，采取降低气体温度，对离心压缩机应采取什么装置？
为了降低气体的温度，节省功率，在离心压缩机中，往往采用分段中间冷却的结构，而不采用气缸套冷却。
11．提高叶轮的圆周速度，应受到哪些因素的限制？
叶轮材料强度的限制、气流马赫数的限制、叶轮相对宽度的限制。
12．离心压缩机的总耗功（总能量头）包括哪几部分？
写出表达式。
13．离心压缩机的性能曲线由哪几条曲线表达？
什么样的曲线，代表压缩机的性能优良？
压力比与流量的性能曲线、效率与流量的性能曲线、功率与流量的性能曲线。
14．喘振的危害是什么？
防止喘振的措施有哪些？
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。
15．离心压缩机的调节方法有哪些？
画图说明．（保持流量不变、保持系统压力不变两种情况下）．
（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（又称进气预旋调节）；
（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。
16．叶轮转子所受的轴向力由哪几部分组成？
最后的总轴向力的方向是怎样的？
流体作用在叶轮上的轴向力由两部分组成，一部分是叶轮两侧的流体压力不相等（轮盖侧压力低，轮盘侧压力高）；一部分是流经叶轮的流体轴向
分动量的变化。
方向由高压侧指向低压侧。
17．平衡轴向力的措施有哪些？
（1）、叶轮对排；
（2）、叶轮背面加筋；
（3）、采用平衡盘（亦称平衡活塞）；
（4）、双吸轮。
18．比较离心压缩机、轴流压缩机的性能特点．并简要说明理由．
（1）、轴流压缩机适用于更大的流量；
（2）、轴流式的级压力比低；
（3）、周流压缩机的效率高；
（4）、轴流压缩机的变工况特性较差。
第5章习题离心机
思考题：
1．离心沉降、离心过滤对物料的要求是什么（或适用的介质）？
2．什么是分离因数？
写出表达式．
3．当Fr越大时，离心机的分离能力如何变化？
4．离心沉降由哪几个物理过程组成？
5．离心力场中沉降分离极限是什么？
6．离心机中的生产能力是怎样定义的？
7．离心过滤中的离心过程分为哪几个阶段？
8.目前工业用过滤式离心机有哪两大类？
9.当工业生产过程的工艺操作条件已确定时，具体选择何种分离机械主要依据什么？
10.固相粒子的沉降情况分为哪两种？
11.悬浮液和乳浊液的分离是一种非均一系分离的典型情况，其分离形式按照分离机理的不同分为哪两类？
12.离心过滤与离心沉降的区别体现在哪里？
答案：
1．离心沉降、离心过滤对物料的要求是什么（或适用的介质）？
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。
离心过滤主要是用于分离含固体量较多，固体颗粒较大的悬浮液。
2．什么是分离因数？
写出表达式．
分离因数表示离心力场的特性，是代表离心机性能的重要因数。
3．当Fr越大时，离心机的分离能力如何变化？
分离体系的分散度越大，或介质粘度越大，物料越难分离，则应采用分离因数越大的离心机。
4．离心沉降由哪几个物理过程组成？
离心沉降一般由三个物理过程组成，即：
固体的沉降，按照介质对其中物体运动阻力的流体力学进行；沉渣的压实，按照分散物系的力学规律进
行；从沉渣中排出部分由分子力所保持的液体。
5．离心力场中沉降分离极限是什么？
在一定的离心力场下，当固体颗粒小到某一尺寸而不能被离心分离时，称为离心沉降分离的极限。
6．离心机中的生产能力是怎样定义的？
能将所需分离的最小固相粒子沉降在鼓内，而不致随分离液带出的最大悬浮液流量。
7．离心过滤中的离心过程分为哪几个阶段？
三个阶段：
滤渣的形成，滤渣的压紧和滤渣的机械干燥。
８.目前工业用过滤式离心机有哪两大类。
目前工业用过滤式离心机有间歇操作和连续操作两大类。
９.当工业生产过程的工艺操作条件已确定时，具体选择何种分离机械主要依据什么？
当工业生产过程的工艺操作条件已确定时，具体选择何种分离机械主要依据分离任务和物料特性而定。
10.固相粒子的沉降情况分为哪两种？
固相粒子的沉降情况分为集团沉降和自由沉降两类。
11.悬浮液和乳浊液的分离是一种非均一系分离的典型情况，其分离形式按照分离机理的不同分为哪两类？
悬浮液和乳浊液的分离形式按照分离机理的不同分为过滤和沉降两类。
12.离心过滤与离心沉降的区别体现在哪里？
离心沉降中所用转鼓为回转箱转鼓；而在离心过滤中所用转鼓必须开孔，转鼓内必须设有网状结构的滤网或滤布。
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