石油大學泵與壓縮機復習

1、什么是泵與壓縮機？泵與壓縮機屬于流體機械，流體機械是以流體為工作介質(zhì)來轉(zhuǎn)換能量的機械，輸入、輸出能量。通常包括動力機械、工作機。輸送液體介質(zhì)并提高其能頭的機械稱為泵。按工作原理分類，壓縮機主要的類型有哪些?容積式壓縮機和速度式壓縮機的區(qū)別是什么？依靠封閉工作容積的周期性變化來實現(xiàn)流體的增壓和輸送（吸入、增壓、排出）.依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪做功，速度能轉(zhuǎn)變成壓力能。往復活塞式壓縮機、離心泵的工作原理？活塞在氣缸內(nèi)作往復運動而實現(xiàn)工作容積的周期性變化。離心泵是利用葉輪旋轉(zhuǎn)而使水產(chǎn)生的離心力來工作的。離心泵在啟動前，必須使泵殼和吸水管內(nèi)充滿水，然后啟動電機，使泵軸帶動葉輪和水做高速旋轉(zhuǎn)運動，水在離心力的

2、作用下，被甩向葉輪外緣，經(jīng)蝸形泵殼的流道流入水泵的壓水管路。水泵葉輪中心處，由于水在離心力的作用下被甩出后形成真空，吸水池中的水便在大氣壓力的作用下被壓進泵殼內(nèi)，葉輪通過不停地轉(zhuǎn)動，使得水在葉輪的作用下不斷流入與流出，達到了輸送水的目的。氣體和液體在增壓過程中的區(qū)別？用容積式方法增壓液體和氣體，有哪些區(qū)別？用速度式方法增壓液體和氣體，有哪些區(qū)別？氣體可壓縮而液體不可，氣體壓縮過程中需做功。密度不同。為什么要灌泵？若在離心泵啟動前沒向泵殼內(nèi)灌滿被液體，由于空氣密度小，葉輪旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力小，不足以在葉輪中心區(qū)形成吸入貯槽內(nèi)液體的低壓，因而雖啟動離心泵也不能輸送液體。這表明離心泵無自吸力，此現(xiàn)象

3、稱為氣縛。這就是啟動泵前必須進行灌泵的緣故。離心泵的基本構(gòu)成主要部件：葉輪、吸入室、蝸殼（壓出室）或?qū)~、誘導輪、 軸封、口環(huán)、軸承箱（支架）、平衡盤。過流部件：在葉輪進口前，作用是把液體從吸入管引到葉輪 吸入室：葉輪進口前，把液體從吸入管引到葉輪； 葉輪：關(guān)鍵部件；液體在葉輪中得到能量，提高速度和壓力。 蝸殼：葉輪出口之后，收集葉輪中流出的液體；并按一定要求送入下一級進口或排出口管；轉(zhuǎn)換能量把葉輪中流出的高速液體的動能轉(zhuǎn)化為壓力能。離心泵的工作原理？通過高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對液體做功，提高液體的壓力和速度，在渦殼和排出口等擴壓裝置內(nèi)，一部分速度能轉(zhuǎn)換為壓力能；同時由于離心力的作用下，在葉輪葉片的入

4、口處產(chǎn)生負壓，使得液體源源不斷的被吸入離心泵的主要性能參數(shù)有哪些流量 Q 揚程 H 轉(zhuǎn)速 n 功率 N 效率 其他（hr、Hs、ns）揚程的含義和單位是什么單位質(zhì)量的液體經(jīng)過泵壓獲得的有效能頭。包括壓力能、速度能、位能。即總揚程。常用H，單位 J/kg、m液柱。 有效功率、泵效率的含義？有效功率：單位時間內(nèi)泵輸送出去的液體有效能頭。泵功率：泵軸輸入的功率。速度三角形， u，w，c，cr，cu得到速度三角形的兩點假設(shè)通過葉輪的液體為理想液體，即液體在葉輪內(nèi)流動時無能量損失。 液體在葉片中間流動是軸對稱： 每個液體質(zhì)點在流道內(nèi)相對運動軌跡與葉片曲線形狀一致，在同一半徑上液體質(zhì)點的相對速度大小相同，

5、液流角相等連續(xù)性方程的含義。伯努利方程的含義。歐拉方程的含義、推導、理論能頭只與進出口運動狀態(tài)有關(guān)，與介質(zhì)性質(zhì)無關(guān)。每公斤介質(zhì)所給的能量相等。理論揚程中的靜壓能和動能都由哪部分速度變化所形成的？ 理論揚程與出口安裝角2A之間的關(guān)系。反作用度的含義。 與出口安裝角2A有何關(guān)系，希望反作用度越大越好，還是小好？靜揚程在總揚程中所占比例。水泵中常用哪種葉型（前彎，后彎，徑向） 。離心泵絕大多數(shù)都不采用前彎而是采用后彎型葉片。HT與HT的差別在何處，有無能量損失？ 無限葉片數(shù)葉輪 葉片間流道無限薄 任一流體質(zhì)點均被“絕對控制” 流體的流線與葉片形狀完全重合。有限葉片數(shù)葉輪 葉片間流道較寬 流體質(zhì)點具有

6、一定的自由度流體的流線與葉片形狀不能完全重合兩個理論揚程之間的差別僅僅說明在有限葉片葉輪內(nèi)，由于軸向渦流的存在對理論能頭HT 產(chǎn)生影響，使液體所獲得能頭有所減少。軸向渦流產(chǎn)生的機理，方向。軸向渦流對速度三角形、理論揚程的影響。 軸向渦流對葉輪葉道兩側(cè)工作面和非工作面流速和壓力變化的影響同一半徑r圓周液流相對速度大小不一樣，葉片工作面?zhèn)葁?。蝗~片非工作面?zhèn)葁大。離心泵中的各種損失有那些？流動損失：摩擦阻力損失和沖擊損失 流量損失：泵內(nèi)泄露、內(nèi)外泄露 機械損失沖擊損失中流量的變化，沖角如何變化，沖擊到工作葉面還是非工作葉面？小流量沖角大于零沖擊工作面，損失最大。 大流量沖角小于零沖擊非工作面水利效

7、率、泄漏效率和總效率的含義。泵的總效率的定義，是由哪三個效率相乘得到？泵的性能曲線有哪幾條？離心泵的基本特性曲線：三條。 揚程 軸功率 效率離心泵的全性能曲線:四條。 揚程 軸功率 效率 汽蝕余量為什么離心泵關(guān)閉出口閥啟動？泵啟動時，應選在消耗功率最小的工況下，以減小啟動電流，保護電動機。什么是離心泵的額定工況點？ 泵效率最高的點。離心泵相似的條件？兩泵相似條件：幾何相似、運動相似。比轉(zhuǎn)數(shù)的含義？表征葉片泵運轉(zhuǎn)性能與葉輪幾何特征的參數(shù)，包括Q、H、 n。便于分類設(shè)計，選擇和系列化。此參數(shù)叫ns。相似定律、比例定律和切割定律的含義和計算。解釋汽蝕現(xiàn)象，及其對泵工作的影響？ 汽蝕使過流部件被剝蝕破

8、壞； 汽蝕使泵的性能嚴重下降； 汽蝕使泵產(chǎn)生振動和噪音；有效汽蝕余量和必須汽蝕余量的含義？ha、hr、Hs、Hgl的含義。有效汽蝕余量：液體在吸入法蘭處截面上所具有的推動和加速液體進入葉道時高出汽化壓力的能頭。 必需汽蝕余量：液流從入口（S截面）到泵內(nèi)壓力最低點（k截面）的全部能頭損失。吸上真空度的計算。吸上真空度Hs：吸入罐液面上大氣壓力能頭與泵進口壓力能頭的差。汽蝕的汽蝕的判別計算。離心泵抗汽蝕的措施有哪些？適當加大入口直徑D0、b1，降低1、 2 、 c0 、和 w1。采用雙吸式葉輪，降低c0。采用合理的葉片進口位置及前蓋板形狀，葉片向進口延伸 。采用誘導葉輪：在葉輪前裝一個軸流式螺旋型

9、葉輪，誘導輪對液流作功增加能頭，提高了泵的吸入性能。采用超汽蝕葉型的誘導輪。 采用抗汽蝕材料。 判斷泵汽蝕與否的方法及應用？離心泵的穩(wěn)定工況點和不穩(wěn)定工況點交點管路特性曲線>泵性能曲線斜率時，為穩(wěn)定工作點，反之為不穩(wěn)定工作點離心泵的串聯(lián)與并聯(lián)的裝置特性。離心泵流量調(diào)節(jié)的方法。出口管路節(jié)流調(diào)節(jié) 旁路調(diào)節(jié) 管路靜特性變化時，管路特性上下移動，也可以達到調(diào)節(jié) 目的，吸排液罐中壓力及液位變化。 改變工作轉(zhuǎn)速n 切割葉輪外徑D2 串聯(lián)、并聯(lián)改變泵特性曲線離心泵主要由哪些零部件組成。開式葉輪和閉式葉輪的區(qū)別。開式：無輪盤、蓋板流道完全敞開 閉式：有輪蓋和輪盤葉道截面封閉填料密封和機械密封的特點。填料

10、密封具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等優(yōu)點。但是由于填料密封是靠將填料抱緊軸來密封的，因此磨損和摩擦功耗較大，泄漏也大，使用壽命短。需要經(jīng)常擰緊填料壓蓋，并且更換填料。因此對于要求嚴格或密封介質(zhì)壓力較高時，一般不采用填料密封。將容易泄漏的軸封改為較難泄漏的靜密封和端面徑向接觸的動密封與填料密封相比，機械密封具有泄漏量小、能耗低、壽命長等優(yōu)點。同時也存在造價高、制造安裝要求高等缺點。機械密封的分類。軸向力產(chǎn)生的原因和方向。葉輪兩邊壓力分布不均勻；方向指向泵入口。液體流動動反力；方向指向輪盤側(cè)。懸臂泵軸頭壓力。方向指向輪盤側(cè)。單級離心泵軸向力平衡的措施。采用雙吸葉輪 開平衡孔 接平衡管 采用平衡葉片多級離心

11、泵軸向力平衡的措施。何謂離心壓縮機的級 ？它由哪些部分組成 ？各部件有何作用 ？一個葉輪及其動靜部件 中間級：葉輪、擴壓器、彎道、回流器等 首級：增加吸氣室末級：無彎道、無回流器、增加蝸殼離心壓縮機與往復活塞壓縮機相比，有何特點？優(yōu)點： 排量大：油田輸氣、合成氣壓縮機。 結(jié)構(gòu)緊湊：尺寸小、占地小。 運轉(zhuǎn)可靠：平穩(wěn)、可損件少、維修方便、單機運行。 氣體無油：有利化學反應。 轉(zhuǎn)速較高：氣輪機燃氣輪機驅(qū)動，充分利用熱能。 缺點： 不適于氣量大小、壓力比不能過高。 效率低于往復壓縮機。 穩(wěn)定工況壓較窄。 離心壓縮機的工作原理。離心壓縮機工作原理與離心泵相同，區(qū)別在于氣體介質(zhì)的可壓縮離心壓縮機的段和缸。

12、缸：一套缸體及一根軸，若干級裝在一個機殼中構(gòu)成一個缸。段：一對入口和出口,冷卻或工藝要求，若干級后將氣體引出進行冷卻，此若干級稱一段，一汽缸中可以有幾段氣體經(jīng)過離心壓縮機葉輪、擴壓器后的狀態(tài)參數(shù)變化。級：吸氣室、葉輪C、P、T，擴壓器C、P，彎道回流器（向心流）歐拉方程，斯陀道拉公式，軸向渦流。級的總耗功都分為那些部分，如何計算？級和擴壓器內(nèi)的熱焓方程、伯努利方程的表達形式。級的總能頭分配。等溫壓、絕熱壓縮和多變壓縮的區(qū)別，離心壓縮機的工作過程屬于哪個過程？級效率的定義和計算。滯止溫度和滯止焓。滯止溫度Tst （又稱總溫）：當氣流與外界無熱交換時，其速度被滯止到0時的溫度。相應于滯止溫度的焓叫

13、作滯止焓ist流動損失都有那些？摩阻損失、沖擊損失、分離損失、二次流損失、尾跡損失以及波阻損失等等。何為摩擦阻力損失、分離損失、二次流損失、尾跡損失？邊界層內(nèi)各層流體之間存在相對運動，速度較小的流層將對臨近速度較高的流層產(chǎn)生“阻滯”作用；而速度較高的流層則有動能傳給速度較小的流層，對它起“拖動”作用，拖動力與阻滯力大小相等，方向相反，分別作用在兩個緊挨的層面上，這樣的力就是內(nèi)摩擦力，或稱粘滯力。為了維持流體的運動，就必須外加能量來克服內(nèi)摩擦力所所造成的能量損失（機械能變成無用的熱能），這就是摩擦損失。在擴壓流道中會產(chǎn)生邊界層增厚，進而邊界層與流道壁面脫離，甚至在接近壁面的邊層氣流中產(chǎn)生反向流動

14、出現(xiàn)反向流動旋渦，引起很大損失，稱邊界層分離。當邊界層發(fā)生分離時必定會在壁面附近產(chǎn)生旋渦區(qū)，而且旋渦區(qū)將沿著流動方向逐漸加厚，使主氣流遠離壁面。這種邊界層分離所造成的能量損失就是邊界層分離損失，或簡稱氣體分離損失。在離心壓縮機的級中，二此渦流的產(chǎn)生是由流道同一截面中存在壓差而引起的，主要發(fā)生在葉輪葉道、彎道及吸氣室等有急劇轉(zhuǎn)彎之處；同樣，在葉片擴壓器中也有二次渦流產(chǎn)生干擾了主流流動，造成能量損失；同時還會使葉輪葉片的非工作面更容易分離。由于葉片尾部總有一定厚度，所以當氣體從葉輪（或葉片擴壓器）的葉道中流出時，通流面積突然擴大，會使葉片兩面流來的氣流邊界層突然發(fā)生分離，在葉片尾部外緣形成氣流旋渦

15、區(qū)，稱為尾跡區(qū)。對應的能量損失即為尾跡損失。擴展角對分離損失的影響。擴展角太大的流道，分離損失比沿程摩擦損失大。擴展角太小的流道，分離損失小，但沿程摩擦損失大。葉道中的二次流方向。對于后彎葉片來說，葉片工作面一側(cè)速度小，壓力高；而非工作面的一邊相反，壓力最低，速度最大。邊界層中氣體在上述壓力差的作用下將產(chǎn)生由工作面向非工作面的流動，流動的方向與主氣流方向大致相垂直，這就是所謂的二次流。臨界馬赫數(shù)和最大馬赫數(shù)。臨界馬赫數(shù)Mcr：葉都某點的氣流速度達到音速，這時進口氣流的馬赫數(shù)。最大馬赫數(shù)Mmax ：葉道最窄截面的平均氣流達到音速，這時的進口氣流馬赫數(shù)。解釋喘振工況正沖角：葉片非工作面產(chǎn)生邊界層分

16、離，旋渦一旦產(chǎn)生會繼續(xù)發(fā)展惡化，出現(xiàn)氣流脈動過大正沖角引起“喘振”解釋堵塞工況，產(chǎn)生堵塞工況的兩個原因。Q-，葉片工作面發(fā)生邊界層分離，但不易擴展；當Qhf、hs理論能頭全部消耗在損失上壓力提不高、流量不能繼續(xù)增大；當Q = Qmax時，葉道喉部截面氣流達音速， Q 不能再增大。什么是穩(wěn)定工況區(qū)。喘振最小流量、堵塞最大流量。級數(shù)對離心壓縮機的影響。兩級串聯(lián)風機，其壓比增加，但喘振流量增大、最大流量變小，因此性能曲線變陡。穩(wěn)定工況區(qū)變窄級數(shù)越多，喘振工況點、堵塞工況點和穩(wěn)定工況區(qū)如何變化？轉(zhuǎn)速對離心壓縮機的影響n、：曲線向右上方移動n、M：Qs偏離設(shè)計工況時，損失大大增加，曲線變陡，穩(wěn)定工況區(qū)變

17、窄。曲線向右上方移動 離心壓縮機相似的條件。 幾何相似 進口速度三角形相似 特征馬赫數(shù)相等 絕熱指數(shù)相等離心壓縮機的工況調(diào)節(jié)的方法有哪些，哪種方法經(jīng)濟性最好 ？入口節(jié)流調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)動可調(diào)進口導葉調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)動擴壓器葉片調(diào)節(jié) 改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 出口節(jié)流調(diào)節(jié)擴壓器的分類。無葉擴壓器、葉片擴壓器和直壁擴壓器無葉擴壓器和有葉擴壓器的工作原理、特點、區(qū)別。無葉擴壓器：平行板環(huán)形通道優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單；工況適應性好、穩(wěn)定工況區(qū)較寬。缺點：擴壓度低、流動損失大、級效率較低。葉片擴壓器：葉片引導氣流，強制氣流按葉片方向運動優(yōu)點：擴壓度大、流動損失小缺點：結(jié)構(gòu)復雜、性能曲線陡、穩(wěn)定工況區(qū)窄密封裝置的種類。機械密封、迷宮密封、浮

18、環(huán)密封。 迷宮密封、浮環(huán)密封的原理？ 氣流在齒縫中絕熱膨脹，v、P、T； 氣流在密封片之間，等壓恒溫(渦流使動能消失)，T；逐次重復氣流v、p越來越低，比容越來越大，最后壓力趨于背壓pd，溫度保持不變，達到密封目的。浮環(huán)與軸套之間充滿液體，軸轉(zhuǎn)動時，類似于滑動軸承原理，在環(huán)、套間形成油膜，產(chǎn)生流體動壓力，將浮環(huán)托起；油膜起到節(jié)流降壓作用，阻止了高壓側(cè)氣體泄露。往復活塞式壓縮機的工作原理，優(yōu)、缺點。曲軸轉(zhuǎn)一周，在汽缸里經(jīng)歷膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個過程。優(yōu)點：1.適用壓力范圍廣，從低壓到高壓（350MPa）。2.熱力效率高，功率消耗低。3.對于介質(zhì)及排氣量的適應性強，4.對制造機器金屬要求相對不

19、嚴。缺點：1.重量大、尺寸大、結(jié)構(gòu)復雜、安裝基礎(chǔ)施工工作量大。2.可損件多、可靠性低。3.氣流有脈動。4.轉(zhuǎn)速較低，排氣量受到限制。5.振動大。往復壓縮機有哪些零部件組成？傳動機構(gòu)、工作腔機構(gòu)、輔助系統(tǒng)。傳動機構(gòu)：曲軸、軸承、連桿、十字頭、皮帶輪，聯(lián)軸器等。工作機構(gòu)：汽缸、氣閥、活塞及填料組件。輔助系統(tǒng)：潤滑、冷卻、調(diào)節(jié)等機體什么是雙作用活塞，活塞有哪些種類。筒形：單作用活塞，側(cè)向力； 盤形：中低壓雙作用汽缸，空心，有直承面，潤滑；氣閥有哪些零件組成。自動閥，環(huán)狀閥。結(jié)構(gòu)：閥座、閥片、彈簧及升程限制等。自動閥：靠閥前后壓力差實現(xiàn)開閉。水冷氣缸和風冷氣缸的適用場合。風冷：小型壓縮機。靠氣缸外散熱

20、片強化散熱。水冷：大部分壓縮機采用，一般為雙層（或三層）缸壁結(jié)構(gòu)十字頭的作用。曲柄軸和曲拐軸的區(qū)別。導向、連接活塞桿與連桿連桿大、小頭都與哪個零件相連。填料的作用。構(gòu)成：大頭（曲柄銷相連），小頭（十字頭銷或活塞相連），桿體潤滑：桿體上鉆孔活塞桿與氣缸之間的密封是通過填料函密封來實現(xiàn)的。什么是無油潤滑壓縮機。介質(zhì)不與潤滑油接觸理論壓縮循環(huán)的4點假設(shè)。進排氣無阻力損失，無壓力脈動，無熱交換；沒有余隙容積；沒有泄漏；被壓縮的是理想氣體，壓縮過程中過程指數(shù)為常數(shù)。往復壓縮機的工作過程屬于哪一種，多變，絕熱. 多變壓縮 1<m<k理論壓縮循環(huán)中級的進氣量，行程容積。一轉(zhuǎn)行程容積 實際循環(huán)與理

21、論循環(huán)的區(qū)別。 由于余隙容積的存在，實際工作循環(huán)由膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個過程組成，而理論循環(huán)無膨脹過程。 實際吸、排氣過程中存在阻力損失，使實際氣缸內(nèi)吸氣壓力小于吸入管路內(nèi)氣壓、實際氣缸內(nèi)排氣壓力高于排出管路內(nèi)氣壓；吸、排氣過程中有壓力波動、溫度變化。 在膨脹和壓縮過程中，因為氣體與氣缸壁之間存在熱交換，使得壓縮過程指數(shù)與膨脹過程指數(shù)不斷變化。 壓縮機工作過程中活塞環(huán)、填料、氣閥不可避免存在泄漏，使指示功圖面積變小余隙容積及其對壓縮過程的影響。 氣缸余隙容積的存在使得v<1什么是壓縮機的吸氣量、排氣量、供氣量？實際排氣量：經(jīng)壓縮機壓縮并在標準排氣裝置排出的氣體過程流量，換算到一級吸氣口標準吸氣位置的溫度、壓力狀態(tài)下的氣體容積值。標準排氣量：將壓縮機壓縮量排出的氣體在標準排氣裝置的實際容積流量，換算到標準工況（760mmHg,0）的干氣容積值，叫