南京工业大学流体机械复习题库修改版.docx
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南京工业大学流体机械复习题库修改版
流体机械复习题库
一、选择题
1．活塞压缩机的实际工作循环由___A__个过程组成。
A．四B．三C．二D．一
2．气缸中心线夹角为180°，曲柄错角为180°的两列压缩机属于__D____式压缩机。
A．直列B．角C．对置D．对动
3．各类压缩机的___D___惯性力可用加平衡质量的方法来平衡。
A．一阶B．二阶往复C．往复D．旋转
4.在往复式压缩机中，活塞与气缸环形间隙的密封靠活塞环来实现。
活塞环通常不是一道，而是多道，承受最大压差的活塞环是A活塞环。
A.第一道B第二道C.最后一道D.A和B
5.在离心压缩机中多变指数一般为_B_____。
A.m=1B.1k
6．径向型叶轮，叶片出口角
__A____。
A.=90°B.<90°C.>90°D.<180°
7.在离心压缩机中，为了防止转子轴向移动，需要安装C
A.滚动轴承B.滑动轴承C.止推轴承D.普通圆柱轴承
8．有效汽蚀余量与A有关。
A.吸液管路特性B.离心泵结构C.离心泵转速D.B和C
9．两台性能相同的泵并联后A。
A.总流量等于单泵工作流量的两倍B.总扬程等于单泵工作扬程的两倍
C.总流量大于单泵工作流量的两倍D.总流量小于单泵工作流量的两倍
10.离心泵中蜗壳的作用是__B____。
A.收集液体，提高液体有效能头B.收集液体，将液体部分动能变为静压能
C.收集液体，将液体均匀引出泵D.收集液体，将液体全部动能变为静压能
二、填空题
1．往复式压缩机级的理论压缩循环过程有吸气；压缩；排气过程；往复式压缩机级的实际压缩循环过程有膨胀；吸气；压缩；排气过程。
2．往复式压缩机进行多级压缩的理由有节省压缩气体的指示功；降低排气温度；提高容积系数；降低活塞上的气体力。
离心式压缩机进行多级压缩的理由有分段与中间冷却以减少耗功（降低气体温度，节省功率）。
3．活塞式压缩机气量的调节方式有转速调节；余隙腔调节；旁路调节；压开进气阀调节
4．离心式压缩机气量的调节方式有出口节流调节；进口节流调节；采用可转动的进口导叶调节；采用可转动的扩压器叶片调节；压缩机转速调节
5．往复式压缩机中气阀主要有阀座；启闭元件；弹簧；升程限制器等四部分；往复式压缩机在曲轴上安置平衡块的目的是平衡旋转惯性力及其力矩。
6．离心压缩机中消除轴向推力的几种平衡措施有叶轮对排；叶轮背面加筋；采用平衡盘。
7．两台离心压缩机完全相似的条件是几何相似；叶轮进口速度三角形相似；特征马赫数相等；气体等熵指数相等；两台离心泵相似的条件是几何相似；运动相似（仅要求叶轮进口速度三角形相似），雷诺数相等。
8．离心压缩机发生喘振的两个条件是小流量；高比压。
9．离心压缩机级内的能量损失主要包括：
流动损失、漏气损失和轮阻损失
10离心式压缩机中，流量达到最大值，叶轮做功全变为能量损失，压力不在升高，这时压缩机达到堵塞工况。
11对于往复式压缩机的一个气缸而言，缸内仅存在活塞一侧构成工作腔并进行压缩循环的结构称之为单作用气缸，工作腔在排气结束后，其中仍可能存在一部分高压气体，这部分空间称为余隙容积
12往复式压缩机中的泄漏分为两种类型，它们是外泄漏和内泄漏。
一级进气阀的泄漏为外泄漏，内泄漏不直接影响排气量，但能影响级间的压力。
13离心式压缩机气量的调节有各种调节方式，其中调节压缩机出口管道中的节流阀开度是一种最简单的调节方法，它的特点是不改变压缩机的特性曲线，仅随阀门开度的不同而改变管网阻力的特性曲线。
14离心压缩机中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，另一部分是流经叶轮的流体轴向分动量的变化。
15离心压缩机基本工作原理中包含的方程有连续方程；欧拉方程；能量方程；伯努利方程
16泵发生汽蚀的后果具体有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；严重阻碍水力机械向高流速发展。
17非均一系通过机械分离的主要方法有浮选；沉降；过滤；筛分。
18离心机选型的原则可归纳为工艺流程、物料特性、分离任务和经济性等四个需要满足和适应的方面，当工业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。
19某管式分离机GF-105，其转鼓内径为105mm，转鼓高度为88mm，转速为16000r/min则该管式分离机的分离因素是15039。
20级是离心压缩机使气体增压的基本单元，级分为首级、中间级和末级，其中末级由叶轮；扩压器；排气蜗室组成。
21一台干式双螺杆压缩机主要有阴转子，阳转子，气缸，轴承，轴承箱，同步齿轮组成。
22在选用输送易于堵塞管路液体的离心泵时，应该选用陡降形状的扬程一流量特性曲线；在选用分离乳浊液的离心机时，宜选用管式或碟式离心机。
23防止轴承油膜振荡的措施由提高转子刚度，采用抑振性能好的轴承；离心泵选择方法有泵型谱，泵性能表两种。
24泵有效汽蚀余量＞必须汽蚀余量，泵不发生气蚀泵有效汽蚀余量=必须汽蚀余量，泵开始气蚀泵有效汽蚀余量＜必须汽蚀余量，泵严重气蚀。
25造成离心泵不稳定工作需要两个条件，其一是泵具有驼峰状的性能曲线，其二是管路中有自由升降的液面或其他储存能量的部分。
26泵选用步骤搜集原始数据、泵参数的选择及计算、选型和校核。
27离心机按分离过程的操作原理，可分为离心过滤和离心沉降，各自有各自的特点和适用范围。
28多级往复式压缩机的排气量是指在所要求的排气压力下，压缩机最后一级单位时间排出的气体体积，折算到第一级进口压力和温度时的容积值。
29离心机的基本选型方法有表格法和图表法。
30在活塞压缩机中，气体力属于内力，一般不传到机器外部，往复惯性力和回转惯性力是自由力，能传到机器外部，并能导致机器振动。
31对于往复式压缩机的一个气缸而言，缸内仅存在活塞一侧构成工作腔并进行压缩循环的结构称之为单作用气缸，在活塞两侧构成两个工作腔并进行相同级次压缩循环的结构称之为双作用气缸。
32在往复式压缩机中，传动部分把电动机的旋转运动转化为活塞的往返运动，传动部分包括曲柄；连杆；十字头，往复运动的活塞通过活塞杆，与十字头连接。
33往复式压缩机的供气量也称标准容积流量，是指压缩机在单位时间排出的气体容积折算到基准状态下的干气体容积值。
34在往复式压缩机中，工作腔部分是直接处理气体的部分，包括活塞，气缸
缸座等，构成进和出通道的封闭空间，活塞杆穿出工作腔端板部分设有填料用以密封间隙。
35活塞式压缩机气量调节常采用气体管路调节方法，该调节方法包括进气节流调节；
截断进气口调节；进排气管连通调节。
三、分析问答题（每题7分；共35分）
1．何为转子轴系的临界转速？
影响其大小因素有哪些？
轴安全工作转速的要求是什么？
工作转速能否等于二倍的第一界临界转速，并说明理由？
a.转子轴系的转速与轴系固有频率相等，引起轴系共振，此时的固有频率称为转子轴系的临界转速；b.影响因素有：
转子的质量，几何形状，转子的位置，轴的直径与长度等；c.轴安全工作转速的要求：
刚性n<0.75nc1,挠性1.3nc12.离心式压缩机级由那些主要元件构成？
在什么工况下会发生喘振？
首级由吸气管和中间级组成；中间级由叶轮，扩压器，弯道，回流器组成；末级由叶轮，扩压器和排气蜗室组成。
在小流量，高压比工况下可能会发生喘振
3,两列对动式往复压缩机，若两列往复运动质量相等均为
两列旋转不平衡质量也相等均为
，两列气缸中心线相距为a，曲柄半径为r，角速度为
，试分析该压缩机在惯性力和惯性力矩方面平衡情况？
答:
以I列为基准列，由题可知，曲柄转角为θ,δ=180",γ=180°;θ2=δ-γ+θ=θ
I列:
I11=mSω2rcosθ,I21=mSω2rλcos2θ
II列:
I1II=mSω2rcosθ,I2II=mSω2rλcos2θ
合惯性力:
I1=I1II+I1I=0;I2=I2II+I2I=0;Ir=0
合惯性力矩:
M=mSω2racosθ,M2=mSω2racos2θ,mSω2ra,
由上可以看出，该压缩机的往复惯性力和旋转惯性力完全可以自相互平衡，合力矩不能自相互平衡，但只要a设计较小，则合力矩也就较小，故该压缩机平衡性能较好。
4简述离心机选型的原则？
若某管式分离机的转鼓内径为105mm，转鼓高度为88mm，转速为16000r/min，其分离因素是多大？
说明提高分离因素的主要途径有哪些？
离心机选型的原则:
（1）工艺流程;
（2）物料特性;（3）分离任务;（4）经济性。
分离因素：
F=Rω2/g;ω=（16000/60）*2π=1675.52rad/s
F=Rω2/g=（52.5*1675.522*10-3）/9.8=15039
提高分离因素的途径：
在提高角速度的同时适当的减小转鼓的半径，以保证转鼓的机械强度
5离心式压缩机流量调节方法有哪些？
请任举其中一种调节方法加以说明？
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
改变压缩机转速：
改变压缩机性能曲线，转速增大，管路特性曲线并未改变，故压缩机性能曲线与管路特性曲线的交点随转速的改变而改变，从而改变压缩机的工作点，以达到调节流量的目的。
6在过程工业中，有各种类型的离心机，请写出五种类型的过滤离心机，并任举其中的一种，说明其工作原理和主要用途？
三足式离心机:
三足式自动卸料离心机;卧式刮刀卸料离心机;离心力卸料离心机:
活塞式推料离心机等。
以三足式离心机为例说明其工作原理:
主机全速运转后，悬浮液经进料管到大全速运转的布料盘，由于离心力的作用，悬浮液均匀地分布在转鼓的过滤介质上，液相穿过过滤介质经转鼓孔而泄出，固相则被集留在过滤介质上形成圆筒状过滤饼，当达到分离要求后，关闭电源，启动辅电机，低速启动转鼓，然后用刮刀卸料。
三足式离心机适用于含细粒度和中等粒度固相或短纤维状悬浮液的分离，广泛应用于化工、轻工、制药、食品等部门。
7气阀是往复式压缩机中最关键的一个组件，请注明图中数字代表的零件名称并说明该气阀是吸气阀还是排气阀？
若气阀设计不合理，会出现滞后关闭的现象，试分析气阀滞后关闭现象并说明滞后关闭的危害。
（附图书本p43图2-36）
1-阀座；2-起闭元件；3-弹簧；4-升程限制器；吸气阀
现象：
弹簧力过弱，导致阀片停留在升程限制器上的时间延长，阀片将在活塞
更接近止点位置，气流达到更低一些的速度才开始回落，以至于活塞到达止点的位置时阀片来不及落到阀座上，出现滞后关闭的现象。
危害：
造成排气量减少；阀片和阀座磨损加剧，导致气阀提前损坏；产生更大的噪声。
8试说明何为往复活塞式压缩机的综合活塞力？
在定性分析压缩机零部件强度时，常用最大活塞力来计算，为什么？
在往复活塞式压缩机中，试分析设置飞轮的目的。
压缩机中的气体力，往复惯性力，往复摩擦力，都是沿着气缸中心线作用的，将他们的代数和称为列的综合活塞力。
在定性分析压缩机零部件的强度时，常用最大活塞力来计算，因为最大活塞力并不等于综合活塞力的最大值。
设置飞轮的目的：
设置飞轮的办法来提高J，可以降低角速度的变化，即减小主轴的旋转不均匀度，提高压缩机运行的稳定性。
9离心压缩机中转子的轴向推力是如何产生的？
采用什么措施平衡轴向推力？
为防止转子轴向窜动，对轴向推力及轴承有什么要求？
转子轴向推力的产生：
由于叶轮两侧的流体压力不相等以及流经叶轮的流体轴向分量的变化，流体作用在各个叶轮上的轴向力之和就是转子承受的轴向推力。
平衡轴向推力的措施：
叶轮对排；叶轮背面加筋；采用平衡盘。
要求：
轴承应采用轴向止推轴承；且转子必须保留3000~8000N的轴向力使其作用在止推轴承上。
10离心机按分离过程的不同可分为哪两类？
分析它们的各自的特点和适用范围。
主要分为离心沉降和离心过滤两类；离心沉降主要用于分离含固体量较少的，固体颗粒较细的悬浮液，也可以用来分离乳浊液。
离心过滤主要课用来分离含固体量较多的且固体颗粒较大的悬浮液。
11下图为某压缩机结构简图，试写出图中标号代表的构件名称
1缸盖，2排气阀，3进气阀；，4气缸
5活塞环，6水套，7活塞，8连杆，9曲轴
进气压力，
排气压力。
12．下图为离心压缩机某级的功耗分配图，请在图中标出各能量头的符号，并在横线处注明各能量头符号代表的能头名称。
Htol级的总能量头；Hl级的漏气损失；Hdf级的轮阻损失；Hth级的理论能量头；△C2/2级的动能增量；Hhyd级的流动损失；Hpol级的多变压缩功；
13简述离心泵发生汽蚀的机理？
提高离心泵抗汽蚀性能应采取哪些措施？
如何根据泵的汽蚀余量判断泵是否发生汽蚀及严重汽蚀？
离心泵运行时，叶轮叶片入口附近的压力小于液体输送温度下的饱和蒸汽压力时，液体汽化，形成许多气泡，当气泡随液体流到叶道压力较高处时，气泡凝结溃灭形成空穴，造成液体相互撞击。
这种液体汽化、凝结、冲击、形成高压高温高频冲击载荷，形成金属材料的破坏的综合现象。
改进泵本身的结构参数或结构形式，提高泵本身抗汽蚀的能力;提高进液装置汽蚀余量的措施
当NPSHa（泵的有效汽蚀余量）=NPSHr（必须汽蚀余量），泵开始发生气蚀;当NPSHa14往复式压缩机级的实际循环与理论循环的差别是什么？
示意画出级的实际循环压力指示图，并标出级的名义吸气压力和名义排气压力？
1.气缸有余隙容积2.进，排气通道及气阀有阻力3.气体与气缸各接触壁面间存在温差
4.气缸容积不可能绝对密封5.阀室容积不是无限大6.实际气体性质不同于理想气体
7.在特殊的条件下使用压缩机
15在往复式压缩机中，活塞与气缸环形间隙的密封靠活塞环来实现，试画出活塞环密封原理示意图，并分析活塞环密封原理？
活塞环鑲嵌活塞的环槽中，工作时外缘紧气缸镜面，背向高压气体的一的端面紧压在
环槽上，阻塞间隙密封气体。
活塞环通常不是一道，而是需要两道或更多道同时使用，使气体每经过一道活塞环便产生一次节流作用,从而达到减少泄漏的目的。
所以活塞环密封原理是反复节流为主，阻塞效应为辅。
示意图如下：
四、计算题
1．某单级双作用空气压缩机，已知气缸直径
=320mm,活塞杆直径d=30mm，曲柄半径r=100mm,转速n=400r/min，名义吸气压力为
，名义排气压力为
，气缸相对余隙容积
，多变膨胀指数n=1.2，气缸用水冷却，
（1）若
，计算该压缩机的排气量？
（2）若为了挖掘潜力，把相对余隙容积改为7%，求排气量增加多少？
（3）若进气相对压力损失系数
为0.07，排气相对压力损失系数
为0.08，求该压缩机在余隙容积改为7%时的指示功率？
（m=k=1.4）
注：
（1）计算容积系数λv：
λv=1-α（ε1/m-1）=1-0.12*（3.061/1.2-1）=0.815
ε=p2/p1=（3*105/0.98*105）=3.06
计算排气量qv：
qv=VS1*λV1λP1λt1λl1*n=
（π/4）×3202×200×2×0.815×0.97×0.96×0.93×400×10-9=9.08m3
（2）把气缸的相对余隙容积改变则相对应的容积系数也会改变
λv=1-α（ε1/m-1）=1-0.07*（3.061/1.2-1）=0.892
代入上计算排气量的式子得qv=9.94m3；所以可知排气量增加了0.86m3.
（3）δ0=δs+δd=0.007+0.008=0.015；将已知数据代入给出的计算公式
PS为进气压力；m为膨胀指数；nr/min为转速）
=（1/60）×400×（1-0.007）×0.892×（0.98×105）×（π/4）×3202×200×10-9×2×［1.4/（1.4-1）］×｛［3.06×（1+0.015）］0.4/1.4-1｝=24.9kw
计算得Nij=24.9kw
2某卧式单级单缸双作用空压机，气缸内径为180mm，活塞杆直径d=20mm，行程为200mm，相对余隙容积10%，转速320rpm，把空气从大气压缩至压力为0.2MPa（G）的容器中，压力系数为0.95，温度系数是0.94，泄漏系数为0.93，要求排气量为2.0m3/min，
（1）问该压缩机能否胜任此工作？
（大气压0.1MPa，n=1.2）若完不成任务，可采取什么措施？
计算容积系数λv：
λv=1-α（ε1/m-1）=1-0.10*（31/1.2-1）=0.85
ε=p2/p1=（3*105/1*105）=3
计算排气量qv：
qv=VS1*λV1λP1λt1λl1*n=
（π/4）×1802×200×2×0.85×0.95×0.94×0.93×320×10-9=2.3m3
qv=2.3m3>2.0m3;故该压缩机能完成此任务。
若不能完成任务可采取提高压缩机的转速来实现。
（2）气缸中进行绝热压缩时排气温度为多少？
压缩过程为绝热压缩（设空气温度为常温293K）
则：
T1P1（1-k）/K=T2P2（1-k）/K
T2=T1（P1/P2）（1-k）/K=293*（1/3）（1-1.4）/1.4=401K
（3）若进气相对压力损失系数
为0.07，排气相对压力损失系数
为0.12，该压缩机的指示功率？
（m=k=1.4）
δ0=δs+δd=0.007+0.12=0.127；将已知数据代入给出的计算公式
（PS为进气压力；m为膨胀指数；nr/min为转速）
=（1/60）×320×（1-0.007）×0.85×（1×105）×（π/4）×1802×200×2×10-9×［1.4/（1.4-1）］×｛［3×（1+0.127）］0.4/1.4-1｝=6.55kw
计算得Nij=6.55kw
（4）取机械效率为0.94，则该压缩机的轴功率是多少？
P=6.55/0.94=6.97kw
3某管式分离机GF-105,转鼓高度为755mm，转速为16000r/min，问该管式分离机的分离因素为多大？
说明提高分离因素的主要途径是什么？
分离机型号GF-105,可知转鼓内径105mm
F=Rω2/g;ω=（16000/60）*2π=1675.52rad/s
F=Rω2/g=（52.5*1675.522*10-3）/9.8=15039
提高分离因素的途径：
在提高角速度的同时适当的减小转鼓的半径，以保证转鼓的机械强度。
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