过程流体机械的重点总结讲解Word文件下载.docx

1、温度系数：T（0.920.98）漏泄系数：l 有油润（0.900.98），无油润的压缩机（0.850.95）4.典型结构及工作原理.什么是单作用?什么是双作用?（弄清结构图2-1等）离心式压缩机主要由吸入室、叶轮、轴、固定部件、机壳、轴端密封、轴承、排气蜗室等组成。活塞式压缩机主要由气阀、气缸、曲柄、连杆、十字头等组成、易损部件：活塞、活塞杆、气阀。离心泵的主要部件有：吸入室、叶轮、蜗壳、轴。曲柄的旋转动动通过来回摆动的连杆转换成十字头的往复运动，活塞通过一根细长的活塞杆连接在十字头上与其同步往复运动。活塞同心地安装在圆筒形汽缸内，汽缸的一端或两端设有端盖，相应的前部和后部端盖称为缸盖和缸座。

2、对于压缩机的一个汽缸而言，缸内仅在活塞一侧构成工作腔并进行压缩环的结构称为单作用汽缸。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为双作用汽缸。通过活塞与汽缸结构的搭配，构成两个或两个以上工作腔，并在各工作腔内完成两个或两个以上级次压缩循环的结构，称为级差式汽缸。5.气体的状态方程,压缩过程方程,循环压缩功方程（2-15）式。Wi=p1*Vs1-（1/n）-1）n/（n-1）（n-1/n）-1）-实际压力比，=p2/p1近似1-（1/n）-1）=v6.采用多级压缩的理由是什么?行程：活塞从一个止点到另一个止点的距离。1.节省压缩气体的指示功（有冷却压缩机的多级压缩过程接近等温过程）2

3、.降低排气温度（单级压力比小）3.提高容积系数（排气量、吸气量）（单级压力比降低，一级容积系数v提高）4降低活塞上的气体力。（单级活塞面积减少，活塞表面压力降低）。缺点：需要冷却设备（否则无法省功）、结构复杂（增加气缸和传动部件以及级间连接管道等）。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。7.活塞式压缩机往复惯性力的推导过程，1，2阶往复惯性力的性质有那些? P33P37压缩机中的作用力：1.机构运动学关系简化（=r/l,连杆比）几何关系：x=OA-CO=L+r-（lcos+rcos） 由sin=rsin/l=sin有cos=（1-sin2）1

4、/2=（1-2sin2）1/2则x=r（1-cos）+1/*（1-（1-2sin2）1/2）压缩机的转速n恒定的，有w=d/dt=n/30 v=dx/dt=dx/d *d/dt=rw（sin+/2 *sin2/（1-2sin2）1/2） a=dv/dt=dv/d *d/dt=rw2cos+rcos2/（1-2sin2）1/2+3/4 *sin22/（1-2sin2）3/2）又有（1-2sin）1/2=1-2/2* sin2-4/8 *sin4一阶和二阶简谐运动的合运动：x=r（1-cos）+/4*（1-cos2）v=rw（sin+/2sin2）a=rw2（cos+cos2）2.机构运动质量等效

5、：ml=ml*l2/l1 ml=ml*l1/l2 ml=（0.30.4）ml =（0.70.6）mlmc=mc1+mc2*/r所以ms=mp+ml mr=mc+ml往复运动质量：ms=mp+mlmp：活塞、活塞杆和十字头的质量：连杆转化作往复运动的质量。旋转运动的质量：mr=mc+mlmc：曲柄销中心的不平衡旋转的质量连杆转化作旋转运动的质量。3.各种作用力的计算1.气体力2惯性力往复惯性力：FIs=ms*a=ms*r*w2（cos+cos2）=ms*r*w2cos+ms*r*w2cos2=FIs1+FIS2式中FIs1=ms*r*w2cos称为一阶往复惯性力FIS2=ms*r*w2cos2称

6、为二阶往复惯性力，可知，二阶反复惯性力变化周期为一阶的一半，最大值为一阶最大值的倍。旋转惯性力：FIr=mr*r*w2惯性力平衡：曲柄销相反方向设置平衡重；惯性力相互抵消。（立式或一般卧式压缩机：一阶往复惯性力：FIs1=（ms-ms）*r*w2cos二阶往复惯性力:FIS2=（ms+ms*r*w2cos2）离心合力:FIr=（mr-mr）*r*w2一阶往复惯性力矩：MI=（msb+msc）rw2cos二阶往复惯性力：MII=（msb-msc）rw2cos2离心合力矩：Ms=（mrb-mrc）*r*w2 （有b=c=a/2）8.活塞式压缩机的基本结构型式。压缩机结构形式：1.立式压缩机的汽缸中

7、心线与地面垂直。2.卧式压缩机的汽缸中心线与地面平行，包括一般式（汽缸布置在曲轴一侧）、对动式（汽缸分布在曲轴两侧活塞运动两两相向）、对置式（汽缸分布在曲轴两侧相对列活塞的运动不对称）：四列或四列以上对动及对置式压缩机、电机位于各列间称为H形压缩机，电机位于轴端称为M形压缩机；两列对动压缩机也称D形压缩机。3.角度式压缩机，包括L形、M形、W形、扇形、星形。容积流量：单位时间内压缩机最后一级排出的气体换算到第一级进口状态的压力和温度时的气体容积值。m3/min或m3/h3.分析活塞环的密封原理。活塞环的密封原理是反复节流为主，阻塞效应为辅。 活塞与气缸环形间隙的密封靠活塞环实现，活塞环镶嵌于活

8、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，由此阻塞间隙密封气体。但活塞环为安装方便一般都有切口，因此气体能通过切口泄漏。此外，汽缸和活塞环可能有圆度和圆柱度误差，环槽和环的端面可能有平面度误差，这些也是造成泄漏的因素。所以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。9.思考题:1,2,4,5.练习题1题.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

9、。2写出容积系数V 的表达式，并解释各字母的意义容积系数v=1-（1/m-1）=1-V0/Vs（pd/ps）1/n-1=m压缩过程指数4.多级压缩的好处是什么？5.分析活塞环的密封原理。1.1总压比：z=p2/p1； 平均名义压比i=z1/52.si=Psi/P1i;Psi=si*P1idi=Pdi/P2i;Pdi=di*P2i3.每级实际压力比实i=（P2i+Pdi）/（P1i-Psi）=P2i（1+di）/P1i（1-si）=i *（1+di）/（1-si）=（p2/p1）1/5 *（1+di）/（1-si）第二篇离心泵1.离心泵的参数（N,H,Q,）定义及计算.性能参数体积流量qV（m3

10、/s，m3/h）、质量流量qm（kg/s，kg/h）、能量：扬程H mNm/N（压力）（m，J/kg）、功率：有效功率Ne、轴功率N（kW）、效率（）、，V，hyd，m 、转速n（r/min）、汽蚀余量（m）NPSHr1流量：泵在单位时间内输送出去的液体量。2.扬程H 单位重量液体从泵进口处到泵出口处能量的增值，也就是1N液体通过泵获得的有效能量。 H（pout-pin）/g（cout2-cin2）/2（ZoutZin） m 说明：压能动能位能，泵内主要压能（动能和位能0），扬程H 单位重量液体从泵进口处到泵出口处能量的增值，也就是1N液体通过泵获得的有效能量。mNm/N流量：qm=qV3.转

11、速：泵轴单位时间的转数。功率和效率：Ne=g*p*qv*H/1000泵的效率：=Ne/N 容积效率：V=（g qvt Ht-g q Ht）/g qv Ht=qv/qvt 水力效率：hyd=g qv H/g qv Ht=H/Ht机械效率：m=N-Nm/N=g qvt Ht/N 总效率：=Ne/N=g qv H/N=qv/qvt H/Ht g qvt Ht/N=V*hyd*m2.叶轮速度三角形及意义.3.离心泵的基本方程（欧拉方程,伯努利方程的应用）欧拉方程（理论扬程）Ht（u2* c2uu1 *c1u）/g（u22-u12）/2g（c22-c12）/2g（w12-w22） /2g m 欧拉方程（

12、实用半经验Stodola公式）（有限叶片影响）（滑移系数） Ht Ht（1c2r/u2 *cot2A/Z *sin2A）*u22/g m 伯努利方程：（压能损失方程） 叶轮功（叶片功）（含流动损失）Hthdp/p（0-0积分）（c02-c02）/2Hhyd0-0 总功（全部损失）Htotdp/p（0-02-c02）/2Hloss 0-0dp/p（0-02-c02）/2HhydHlHdf 对不可压流体：dp/p（0-0积分）=（P2-P1）/ 物理意义：（三部分）压能、动能、损失，忽略热交换和位能4.离心泵的特性曲线,（及如何测量?）.管道特性曲线如何计算?H-qv:特性曲线是选择和使用泵的主要

13、依据。N-qv:合理选择原动机功率和操作启动泵的依据。-qv:检查泵工作经济性的依据。NPSHr-qv:检查泵工作是否发生汽蚀的依据。工况点的稳定与不稳定可用下式判别：dHpipe/dQdH/dQ 稳定dHpipe/dQdH/dQ不稳定。不稳定工况需要两个条件：1.泵具有驼峰状的性能曲线2.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（管路静扬程变化）不稳定动行会使泵和管路系统受到水击、噪声和振动，故一般不希望泵在稳定工况下运行。应尽可能选用性能曲线无驼峰状的泵。只要不产生严重的水击、振动和倒流现象，泵是可以允许在不稳定工况下工作的（注意：压缩机只允许在稳定工况区工作，否则将出现喘振使

14、其可能遭到破坏）改变工况：1.改变泵的特性曲线2.改变装置（管路）的特性曲线3同时改变泵和装置的特性曲线。1.改变泵的特性曲线：1.转速调节2切割叶轮外径调节3改变前置导叶片角度的调节。4改变半开式叶轮片端部间隙的调节。5.泵的串联或并联调节。2.改变装置（管路）的特性曲线：1.闸阀调节。2液位调节。3.旁路分流调节。5.汽蚀原理,安装高度Hg,允许吸上真空度Hs,汽蚀曲线.汽蚀：当叶片入口附近的静压强等于低输送温度下液体的饱和蒸气压时，液体将在该处部分汽化，产生气泡。含气泡的液体进入叶轮高压区后，气泡就急剧凝结或破裂。因气泡的消失产生局部真空，此时周围的液体以极高的速度流向原汽泡占据的空间，

15、产生了极大的局部冲击力。在这种巨大冲击力的反复作用下、导致泵壳和叶轮被损坏，这种现象称为气蚀。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）；噪声振动（气泡溃灭、液体撞击）；机器失效（抽空断流，气泡堵塞流道）；机器破坏（叶轮损坏、共振破坏）。3.汽蚀基本方程式有效汽蚀余量NPSHa：吸上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。必需汽蚀余量NPSHr：自泵吸入口截面到泵内压强最低点的总压降为必需汽蚀余量。临界汽蚀余量NPSHc：当NPSHa的值降低到使泵内压强最低点的液体压强等于该温度下的

16、汽化压强时，即pK=pV，液体开始汽化。因此，这时的NPSHa就是使泵不发生汽蚀的临界值，称为临界汽蚀余量。（发生汽蚀判别式）NPSHa（有效汽蚀余量）NPSHr（泵必需的汽蚀余量）=NPSHc（临界汽蚀余量），即pK=pVPs/gcs2/2gPv/g1 c02/2g2 wo2/2g 当NPSHa小于或等于NPSHr时，pK小于或等于pV，泵内发生汽蚀。NPSHa大家于NPSHr时，pK大于pV，泵内不发生汽蚀。允许汽蚀余量NPSH=NPSHc+0.3 NPSH=（1.11.3）NPSHc4.安装高度Hg: NPSHaPs/gPv/gcs2/2gPa/gPv/gcs2/2gHSPA/gPv/g

17、HA-SHg m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）；NPSHr1 c02/2g2 wo2/2g 式中：11.051.3（流速及流动损失），20.20.4（流体绕流叶片压降）。H=（*l/d+）v2/2gv=4qv/d2有效汽蚀余量NPSHa=PA/gPv/gHHg5允许吸上真空度Hs: Hs=（ps-pv）/g6.相似定律（关系式）原理,比转速定义及物理意义.相似定律：两泵相似应具备几何相似和动动相似。而运动相似仅要求叶轮进口速度三角形相似。由于不同工况点的比转速不同，为了方便于比较，统一规定只取最佳工况点的比转速度代表泵

18、的比转速。比转数ns：（最佳工况点）ns 3.65*n*（ qv1/2）/ H（3/4 ） 流量关系：qv/qv=（n/n ）*（D/D）3扬程关系：H/H=（n/n ）2*（D/D）2功率关系：N/N=（n/n ）3*（D/D）5/转速的影响（比速定律）：/qv=n/n ；/n ）2；/n ）3叶轮切割定律：/qv=D/D；/H=（D/D）2；/N=（DD为叶轮的事外径。7.相似定律的应用,离心泵的节能原理（水泵调节）./D）5q=kpH28.转速调节,等效抛物线.9.叶轮切割定律,大泵切割等效抛物线,小泵切割等效抛物线.10.如何确定P151图示的泵扬程?泵的特性曲线、装置特性曲线。11.

19、离心泵的典型结构与工作原理. ?（弄清点型结构图）灌泵：离心泵在启动之前，应关闭出口阀门，泵内应灌满液体，此过程称为灌泵。往复式活塞泵由液力端和动力端组成。作用：1吸入室：把液体从吸入管吸入叶轮。要求液体流过吸入室的流动损失较小，液体流入叶轮时速度分布均匀。2叶轮：离心泵的作功部件，对叶轮的要求是在损失最小的情况下使单位重量的液体获得较高的能量。3.蜗壳：位于叶轮之后，它把从叶轮流出的液体收集起来以便送入下级叶轮或送入排出管。4.轴：传递转矩的主要部件。12.思考题:114，练习题1题，P1881.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？扬程H 单位重量液体从泵进口处到泵出

20、口处能量的增值，也就是1N液体通过泵获得的有效能量。2. 试写出表达离心泵理论扬程的欧拉方程式和实际应用的半经验公式3.简述汽蚀现象，并说明汽蚀的危害后果：1.汽蚀使过渡部件被剥蚀破坏。2、汽蚀使泵的性能下降。3.汽蚀使泵产生噪声和振动。4.汽蚀也是水力机械向高流速发展的巨大障碍。4. 何谓有效汽蚀余量？何谓泵必需的汽蚀余量？并写出它们的表达式。NPSHaPs/gPv/gcs2/2gNPSHr=1 c02/2g2 wo2/2g 5.试写出泵汽蚀基本方程式。如何根据该方程式判断泵是否发生汽蚀及严重汽蚀？Ps/gcs2/2gPv/g1 c02/2g2 wo2/2g 当NPSHa等于NPSHr时，p

21、K等于pV，泵内开始发生汽蚀。当NPSHa小于NPSHr时，pK小于pV，泵内发生严重汽蚀。NPSHa大于NPSHr时，pK大于pV，泵内不发生汽蚀。6.提高离心泵抗汽蚀性能应采取哪些措施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要的汽蚀余量NPSHr。2.合理地设计泵前装置及其安装位置，使泵入口处具有足够大的有效汽蚀余量NPSHa，以防止发生汽蚀。担高离心泵本身抗汽蚀的性能：改进泵的吸入口至叶轮叶片入口附近的结构设计。2、采用前置诱导轮。3、采用双吸式叶轮。（0.63）4.设计工况采用稍大的正冲角。5.采用抗汽蚀的材料。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有效汽蚀余量。2.减小泵前吸上装置的安装高度。3.将吸上装置改为倒灌装置。4.减小泵前管路上的流动损失。5运行中防止汽蚀的措施：泵应在规定转速下运行。2.不允许用泵的吸入系统上的阀门调节流量。3.泵在运行时，如果发生汽蚀，可以设法把流量调节到较小流量处；若有可能，也可降低转速。7.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检查泵工作是否发生汽蚀的依据8. 如何判别泵运行工况的稳定性？在什么条件下泵工作不稳定？是否绝不允许泵在不稳定工况下工作dHpipe