過程流體機(jī)械第二版思考題答案完整版

1、過程流體機(jī)械思考題參考解答2 容積式壓縮機(jī)思考題2.1 往復(fù)壓縮機(jī)的理論循環(huán)與實(shí)際循環(huán)的差異是什么？過程理論循環(huán)（假設(shè)條件）實(shí)際循環(huán)（工作過程）理論參數(shù)工作腔內(nèi)無(剩)余(間)隙有余隙（閥窩、蓋端、環(huán)端3部分）V0、V工作過程進(jìn)氣、壓縮、排氣三個過程進(jìn)氣、壓縮、排氣、膨脹四個過程進(jìn)排氣過程無壓力損失，壓力穩(wěn)定有壓力損失，壓力脈動p進(jìn)氣過程與外界無熱交換與外界（氣缸壁）有熱交換T工作過程無氣體泄漏損失有氣體泄漏損失l工作過程壓縮過程指數(shù)恒定壓縮和膨脹過程指數(shù)變化m、n工作介質(zhì)理想氣體（狀態(tài)方程（2-6）式）實(shí)際氣體（狀態(tài)方程（2-7）式）Z思考題2.2 寫出容積系數(shù)V 的表達(dá)式，并解釋各字母的意

2、義。容積系數(shù)V（最重要系數(shù)）V 1（1）1 （2-12）式中： 相對余隙容積， V0（余隙容積）/ Vs（行程容積）； 0.070.12（低壓），0.090.14（中壓），0.110.16（高壓），0.2(超高壓)。 名義壓力比（進(jìn)排氣管口可測點(diǎn)參數(shù)）， pd / ps p2 / p1 ，一般單級 34；n 膨脹過程指數(shù)，一般n m（壓縮過程指數(shù)）。思考題2.3 比較飛濺潤滑與壓力潤滑的優(yōu)缺點(diǎn)。飛濺潤滑（曲軸或油環(huán)甩油飛濺至缸壁和潤滑表面），結(jié)構(gòu)簡單，耗油量不穩(wěn)定，供油量難控制，用于小型單作用壓縮機(jī)；壓力潤滑（注油器注油潤滑氣缸，油泵強(qiáng)制輸送潤滑運(yùn)動部件），結(jié)構(gòu)復(fù)雜（增加油泵、動力、冷卻、過濾

3、、控制和顯示報警等整套供油系統(tǒng)油站），可控制氣缸注油量和注油點(diǎn)以及運(yùn)動部件壓力潤滑油壓力和潤滑油量，適用大中型固定式動力或工藝壓縮機(jī)，注意潤滑油壓和潤滑油量的設(shè)定和設(shè)計計算。思考題2.4 多級壓縮的好處是什么？多級壓縮優(yōu)點(diǎn)：.節(jié)省功耗（有冷卻壓縮機(jī)的多級壓縮過程接近等溫過程）；.降低排氣溫度（單級壓力比?。?增加容積流量（排氣量，吸氣量）（單級壓力比降低，一級容積系數(shù)V 提高）；.降低活塞力（單級活塞面積減少，活塞表面壓力降低）。缺點(diǎn)：需要冷卻設(shè)備（否則無法省功）、結(jié)構(gòu)復(fù)雜（增加氣缸和傳動部件以及級間連接管道等）。思考題2.5 分析活塞環(huán)的密封原理。活塞環(huán)原理：阻塞和節(jié)流作用，密封面為活塞環(huán)

4、外環(huán)面和側(cè)端面（內(nèi)環(huán)面受壓預(yù)緊）；關(guān)鍵技術(shù)：材料（耐磨、強(qiáng)度）、環(huán)數(shù)量（密封要求）、形狀（尺寸、切口）、加工質(zhì)量等。思考題2.6 動力空氣用壓縮機(jī)常采用切斷進(jìn)氣的調(diào)節(jié)方法，以兩級壓縮機(jī)為例，分析一級切斷進(jìn)氣，對機(jī)器排氣溫度，壓力比等的影響。兩級壓縮機(jī)分析：1級切斷進(jìn)氣節(jié)流（實(shí)際1）停止進(jìn)氣排氣2級節(jié)流（實(shí)際2）（短暫）排氣溫度T2（逐漸）停止進(jìn)氣排氣（級間存氣）；活塞力（），阻力矩變化。思考題2.7 分析壓縮機(jī)在高海拔地區(qū)運(yùn)行氣量的變化規(guī)律并解釋其原因。高海拔地區(qū)當(dāng)?shù)卮髿鈮毫次鼩鈮毫s，若排氣壓力pd不變，則名義壓力比，根據(jù)（2-12）式和（2-11）式，容積系數(shù)V，實(shí)際吸氣量Vs0，容積

5、流量qV。思考題2.8 一臺壓縮機(jī)的設(shè)計轉(zhuǎn)速為200 r/min，如果將轉(zhuǎn)速提高到400 r/min，試分析氣閥工作情況。定性分析，定量分析難。如壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)（行程s、缸徑D1、閥片尺寸等）不變，則容積流量qV（理論增加一倍），使氣閥流速和阻力損失（激增），進(jìn)排氣頻率，閥片啟閉速度，閥片撞擊閥座程度（加?。?，閥片壽命（縮短），故障概率（增加）。解決問題需改變結(jié)構(gòu)（縮短行程、減小缸徑，增加氣閥通道面積等）。思考題2.9 畫出螺桿壓縮機(jī)過壓縮和壓縮不足的指示圖，并分析其對壓縮機(jī)性能的影響。壓力比：內(nèi)壓力比（工作腔壓縮終壓/進(jìn)氣壓力）、外壓力比（排氣管壓/進(jìn)氣壓力）；（圖2-42）內(nèi)外壓力比不相等

6、時指示圖。過壓縮：內(nèi)壓力比外壓力比；欠壓縮（壓縮不足）：內(nèi)壓力比外壓力比；過壓縮和欠壓縮均增加功耗，等壓力比減少功耗。3 離心壓縮機(jī)思考題3.1 何謂離心壓縮機(jī)的級？它由哪些部分組成？各部件有何作用？級典型結(jié)構(gòu)（圖3-2）：葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器，首級（增加吸氣管）、中間級、末級（無彎道、回流器，增加蝸殼）；葉輪：唯一做功元件。閉式、半開式、雙吸式（雙面進(jìn)氣）；后彎（后向）型、徑向型、前彎（前向）型；擴(kuò)壓器：能量轉(zhuǎn)換元件（動能壓能，氣流減速增壓），無葉（片）型、葉片（有葉）型。思考題3.2 離心壓縮機(jī)與活塞壓縮機(jī)相比，它有何特點(diǎn)？離心壓縮機(jī)特點(diǎn)（與往復(fù)式壓縮機(jī)對比）壓縮機(jī)流量輸出壓力轉(zhuǎn)速結(jié)

7、構(gòu)體積重量易損件運(yùn)轉(zhuǎn)單級壓比級數(shù)熱效率價格制造要求適用主要問題離心式大穩(wěn)定高緊湊較小少可靠低多較低高高大流量中低壓不適用小流量往復(fù)式中小脈動低復(fù)雜大多故障多高少高低較低中高壓中小流量故障維修壓力脈動優(yōu)缺點(diǎn)離心式優(yōu)、往復(fù)式差離心式差、往復(fù)式優(yōu)選用條件思考題3.3 何謂連續(xù)方 程？試寫出葉輪出口的連續(xù)方程表達(dá)式，并說明式中b2/D2和2r的數(shù)值應(yīng)在何范圍之內(nèi)？連續(xù)方程：質(zhì)量守恒（流經(jīng)任意截面流量）qmi qViin qVin2 qV22 c2r f2 const （3-1）式中：qm為質(zhì)量流量，kg/s；qV為容積流量，m3/s；為氣流密度；f為截面面積；c為法向流速；qm2 qV222 2r u

8、2 22r （3-2）式中：D2為葉輪外徑；b2 為葉輪出口軸向?qū)挾?；b2 / D2為葉輪出口相對寬度（0.0250.065）；2r 為流量系數(shù)（徑向葉輪0.240.40，后彎葉輪0.180.32，2A 30º強(qiáng)后彎葉輪0.100.20）；2 為葉輪出口通流系數(shù)。思考題3.4 何謂歐拉方程？試寫出它的理論表達(dá)式與實(shí)用表達(dá)式，并說明該方程的物理意義。歐拉方程：（葉輪機(jī)械基本方程）理論和實(shí)用表達(dá)式LthHthc2u u2c1u u1 （3-4、5）式中：Lth為葉輪輸出歐拉功；Hth為理論能量頭（接受能量/單位重流體），kJ/kg；物理意義：3部分能量，（離心力做功轉(zhuǎn)靜壓能）+（動能增量

9、）+（w減速轉(zhuǎn)靜壓能）。思考題3.5 何謂能量方程？試寫出級的能量方程表達(dá)式，并說明能量方程的物理意義。能量方程：（熱焓方程）Hthcp（T2T1）h2h1（T2T1） （3-12）式中：cp 為定壓比熱，h為焓值，k為絕熱指數(shù)，R為氣體常數(shù)；物理意義：焓值+（動能增量）。思考題3.6 何謂伯努利方程？試寫出葉輪的伯努利方程表達(dá)式，并說明該式的物理意義。伯努利方程：（壓能損失方程）葉輪功（葉片功）（含流動損失）HthHhyd 0-0 （3-14）總功（全部損失）HtotHloss 0-0HhydHlHdf （3-15）物理意義：（三部分）壓能、動能、損失，忽略熱交換和位能。思考題3.7 試說明

10、級內(nèi)有哪些流動損失？流量大于或小于設(shè)計流量時沖角有何變化？由此會產(chǎn)生什么損失？若沖角的絕對值相等，誰的損失更大？為什么？級內(nèi)流動損失（1）摩阻損失Hf （平均氣速）；（2）分離損失：邊界層（c0）分離（回流），控制通道擴(kuò)張角（錐度、擴(kuò)壓度，圖3-8）；（3）沖擊損失（葉輪、擴(kuò)壓器）：（葉輪為例，擴(kuò)壓器類似分析）；葉輪進(jìn)氣角1葉片進(jìn)口角1A，沖擊分離損失（相當(dāng)于擴(kuò)張角）；流量/設(shè)計流量(進(jìn)氣沖角)i1A1沖擊面分離區(qū)(漩渦區(qū))損失(相同沖角)原因（小qV）正沖角i0工作面（前面）非工作面（背面）較大分離區(qū)易擴(kuò)散（設(shè)計qV）零沖角i0無無無損失（大qV）負(fù)沖角i0非工作面（背面）工作面（前面）較小

11、分離區(qū)較穩(wěn)定（4）二次流損失：垂直環(huán)流；（5）尾跡損失：葉尖繞流；思考題3.8 多級壓縮機(jī)為何要采用分段與中間冷卻？分段與中間冷卻：分段（冷卻、抽氣）、中間冷卻（耗功等溫過程）、工藝（排溫，防腐蝕、分解、化合）。思考題3.9 試分析說明級數(shù)與圓周速度和氣體分子量的關(guān)系。級數(shù)與葉輪圓周速度u2和氣體分子量的關(guān)系u2，單級Lth級數(shù)，但葉輪材料強(qiáng)度、氣流馬赫數(shù)Mw1和Mc2、葉輪相對寬度b2 / D2（范圍0.0250.065）限制u2（320300 m/s）。表3-1介質(zhì)氣體分子量J/(kgK)氣體常數(shù)R(同壓比下所需)多變壓縮功Hpol kJ/kg級數(shù)圓周速度u2m/s機(jī)器（特征）M2材料強(qiáng)度

12、重F-11136.316.971 186限制u2影響小輕H22 1319.4532280影響小限制u2思考題3.10 示意畫出級的總能量頭與有效能量頭和能量損失的分配關(guān)系。（圖3-14）HtotHthHlHdfHpol()/2HhydHlHdf說明：HtotHthHpolHhydHdfHl()/2思考題3.11 何謂級的多變效率？比較效率的高低應(yīng)注意哪幾點(diǎn)？比較效率注意：(教材)通流進(jìn)出口（單級0-0、整機(jī)多級in-out）；(教材)熱力過程（多變、等熵、絕熱）；(教材)設(shè)計工況點(diǎn)（最佳效率）；常用（多變效率）pol ；（多級）整機(jī)效率（各級平均內(nèi)效率），含分段中間冷卻等作用；判別：同效率對比

13、（優(yōu)），知某算總功Htot或Ni 對比（Htot或Ni優(yōu)）。思考題3.12 若已知級的多變壓縮功和總耗功，尚須具備什么條件可求出級的能量損失和級內(nèi)的流動損失？由(3-32)(3-15)式（級能量損失）HhydHlHdfHtot()/2Hpol（1Hpol/Htot）Htot（1pol）Htot由(3-14)式（級內(nèi)流動損失）HhydHth()/2Hpol（1Hpol/Hth）Hth（1hyd）Hth1(1ldf)polHtot/(1ldf)式中：流動效率hydHpol/Hth（1ldf）pol，c0c0、Hl為漏氣耗功、Hdf為輪阻耗功。另有：多變能頭系數(shù)polhyd 2u（1ldf）2u p

14、ol （3-36）求級能量損失和級內(nèi)流動損失須知pol、（ldf）、以及（準(zhǔn)確）()/2；多變效率pol反映級能量損失大小，流動效率hyd反映級內(nèi)流動損失大小。思考題3.13 何謂離心壓縮機(jī)的內(nèi)功率、軸功率？試寫出其表達(dá)式，如何據(jù)此選取原動機(jī)的輸出功率？多級功率（3-37式）總內(nèi)功率Ni機(jī)械損失Nm機(jī)械效率m（9698）（3-39式）軸功率Nz功率增量30（3-40式）原動機(jī)功率Ne。思考題3.14 如何計算確定實(shí)際氣體的壓縮性系數(shù)Z？實(shí)際氣體壓縮性系數(shù)Z計算：范德瓦爾對比態(tài)方程（對應(yīng)態(tài)原理），（3-41）式，壓縮性系數(shù)Zf（對比參數(shù)pc、Tc）。思考題3.15 簡述混合氣體的幾種混合法則及其

15、作用。實(shí)際混合氣體法則：凱法則（局限性）、徐忠法則（精確度）、極性物質(zhì)混合法則。思考題3.16 示意畫出離心壓縮機(jī)的性能曲線，并標(biāo)注出最佳工況點(diǎn)和穩(wěn)定工況范圍。性能曲線性能參數(shù)關(guān)系，列表、曲線和方程3種表示方法，有級（機(jī)）性能曲線，圖3-15、圖3-16。特點(diǎn)：曲線（主要3條）：壓比qVin流量或壓力pqVin、多變效率polqVin、功率NqVin；形狀：qVin為形、polqVin為形、NqVin為形（有max點(diǎn)）；最佳工況點(diǎn)：max設(shè)計工況；極限（危險）工況：最小qVin（喘振）最大qVin（堵塞）；穩(wěn)定工作范圍：極限工況之間；來源：試驗(yàn)測試；要求：max，穩(wěn)定工作范圍（寬）；多級（機(jī)）

16、特性：（與單級對比）(qVin)max、(qVin)min，穩(wěn)定工作范圍（窄），曲線斜度（更陡峭）。思考題3.17 簡述旋轉(zhuǎn)脫離與喘振現(xiàn)象，說明兩者之間有什么關(guān)系？說明喘振的危害，為防喘振可采取哪些措施？喘振工況現(xiàn)象：流量個別葉道產(chǎn)生漩渦（邊界層分離）“旋轉(zhuǎn)脫離”（葉道漩渦區(qū)逆向轉(zhuǎn)動）流量大部葉道堵塞（旋轉(zhuǎn)脫離漩渦團(tuán)）出口壓力p管網(wǎng)氣流倒流出口壓力p管網(wǎng)正流供氣流量反復(fù)倒流正流喘振工況；危害：強(qiáng)烈振動、噪聲、性能（p、）下降、軸承和密封損壞、轉(zhuǎn)子定子碰撞機(jī)器嚴(yán)重破壞；特點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)脫離頻率、振幅、影響葉片，管網(wǎng)影響較小；喘振頻率、振幅、機(jī)組管網(wǎng)影響極大；防喘振措施：出口降壓（放空、旁路回流），調(diào)節(jié)

17、（變速、預(yù)旋(導(dǎo)葉)、氣量、停機(jī)），監(jiān)測（qVin、p）；思考題3.18 試簡要比較各種調(diào)節(jié)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。調(diào)節(jié)方法原理變特性措施優(yōu)點(diǎn)問題經(jīng)濟(jì)性應(yīng)用出口節(jié)流調(diào)節(jié)節(jié)流管特性斜率管閥門簡單方便流動損失差常備不常用進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)節(jié)流機(jī)閥門簡便省功qVmin節(jié)流損失好常用可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉進(jìn)氣預(yù)旋c1u(Hth)機(jī)可調(diào)導(dǎo)葉經(jīng)濟(jì)性好機(jī)構(gòu)復(fù)雜很好軸流機(jī)常用可調(diào)擴(kuò)壓器葉片調(diào)進(jìn)口角3A機(jī)可調(diào)導(dǎo)葉改善喘振qVmin機(jī)構(gòu)太復(fù)雜較好不常用變速調(diào)節(jié)平移機(jī)特性機(jī)變速驅(qū)動連續(xù)調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性最好需變速驅(qū)動機(jī)最佳常用思考題3.19 離心壓縮機(jī)的流動相似應(yīng)具備哪些條件？相似理論有何用處？相似條件：幾何（尺寸）相似、運(yùn)動（進(jìn)口速度）相似、動力

18、相似（重力、粘滯力、壓力、彈性力、慣性力等相似、準(zhǔn)數(shù)Re、Eu、M相等）、熱力相似（熱力過程相似，k、m、pol相等）；離心壓縮機(jī)流動相似條件：幾何相似、葉輪進(jìn)口速度相似、特征馬赫數(shù)M'2uM2u、等熵指數(shù)kk；應(yīng)用：新型設(shè)計、?；囼?yàn)（同機(jī)性能換算）、相似換算（不同機(jī)性能換算）、產(chǎn)品系列化（通用標(biāo)準(zhǔn)化）；性能換算：完全相似換算（比例參數(shù)轉(zhuǎn)速n、流量qV、功率N和相等參數(shù)壓比、效率、系數(shù)，3-5459式）；近似相似換算（特征MM，或kk）。思考題3.20 離心壓縮機(jī)有哪些附屬系統(tǒng)？它們分別起什么作用？它們由哪些部分組成？管網(wǎng)系統(tǒng)：輸送，含管道、閥門、過濾器、消聲器等；增（減）速設(shè)備：傳

19、動，齒輪變速箱；油路系統(tǒng)：潤滑，管道和油站（油泵、油箱、過濾、冷卻、儀表等）；水路系統(tǒng)：冷卻，含冷卻器、管道、閥門、水箱等；檢測系統(tǒng)：調(diào)節(jié)控制，信號檢測（傳感器、儀表）、傳輸（電纜）、處理（計算機(jī)）、記錄（顯示）等。思考題3.21 何謂轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速？采用什么方法汁算它？工作轉(zhuǎn)速如何校核？臨界轉(zhuǎn)速：（轉(zhuǎn)子彎曲振動）固有頻率轉(zhuǎn)速，1階nc1、2階nc2、n階ncn等，主要考慮前3階；計算方法：傳遞矩陣法(初參數(shù)法，精確解)、能量（瑞利）法(近似計算)、特征值法(求固頻)、影響系數(shù)法(求強(qiáng)迫振幅)；校核條件：（3-60）剛性轉(zhuǎn)子n0.75nc1；（3-61）柔性轉(zhuǎn)子1.3nc1n0.7nc2。思考

20、題3.22 轉(zhuǎn)子的軸向推力是如何產(chǎn)生的？采用什么措施平衡軸向推力？為防止轉(zhuǎn)子軸向竄動，對軸向推力及軸承有什么要求？軸向力：葉輪兩側(cè)壓差、流體軸向動量差，方向指向葉輪入口；軸向力平衡措施：葉輪對排（對稱平衡）、雙吸（雙面進(jìn)氣）葉輪、葉輪背葉片（背壓）、平衡盤（末級葉輪后，盤前高壓，盤后引入口低壓，反向平衡力）；防軸向串動要求：止推軸承、保留（30008000 N）軸向力、（設(shè)置軸向）位移限制器、監(jiān)測（軸向）位移。思考題3.23 何謂滑動軸承的動態(tài)特性？何謂油膜振蕩？哪幾種滑動軸承具有抑振特性？滑動軸承特性：靜態(tài)特性，軸頸中心穩(wěn)定（偏心距e和偏位角不變），（油壓、油量、承載、阻力、溫升）；動態(tài)特性

21、，軸頸中心渦動（e和變化，徑向速度和渦動角速度）；半速渦動：渦動角速度渦1/2（轉(zhuǎn)子角速度），同方向持續(xù)，振幅較??；.收斂（阻尼力推動力）；.穩(wěn)定（等功，軸心橢圓軌跡）；.發(fā)散（阻尼力推動力）；油膜振蕩：（渦動角速度）渦nc1（1階臨界轉(zhuǎn)速），頻率保持，振幅極大；（油膜振蕩）防止方法：轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子剛度、nc1、n工作，n工作2nc1），軸承（抑振軸承）；抑振軸承：原理（雙多油楔、自調(diào)整、動壓收斂）（圖3-41）橢圓軸承、多油葉（不對稱三油葉Three Lobe）軸承、多油楔（四油楔）軸承、可傾瓦Tilting Pad（活支五瓦塊）軸承、墊塊式止推軸承等。思考題3.24 有哪幾種軸端密封？試簡述它

22、們的密封原理和特點(diǎn)。機(jī)械密封：動靜環(huán)，徑向間隙（軸面）密封軸向間隙（端面）密封，效果、壽命好，成本高，替代填料；液膜（浮環(huán)）密封：浮動徑向間隙密封（液體潤滑）雙端面密封，封液（氣壓）強(qiáng)制向內(nèi)外輸送（回收）；干氣（氣膜）密封：動靜環(huán)動環(huán)開槽(旋轉(zhuǎn))氣體動壓端面間隙氣封（潤滑），啟動、裝配、振動問題；離心壓縮機(jī)：狀態(tài)監(jiān)測干氣密封工業(yè)實(shí)用保證（解決重大技術(shù)問題）。思考題3.25 試簡述選型的基本原則，為何要確定經(jīng)常運(yùn)行的工況點(diǎn)？技術(shù)指標(biāo)：參數(shù)qV、N，工作點(diǎn)（余量）、變工況（調(diào)節(jié)）、安全（振動、裝配）；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：價格、生產(chǎn)（周期）、壽命、備件、維護(hù)（技術(shù)）等；其他：管網(wǎng)（系統(tǒng)）、原動機(jī)、儀表（監(jiān)測）

23、、控制（調(diào)節(jié)）、安裝、場地等。確定經(jīng)常運(yùn)行工況點(diǎn)：節(jié)能（高效點(diǎn)）、安全（防喘振、堵塞）、變工況（余量qV15、p26，性能換算）。qV in計算（1.011.05）qVin （3-72）計算pin（1.021.06）p/pin （3-74）思考題3.26 有哪幾種選型分類？為何按流量選型？為何按結(jié)構(gòu)分類？選型分類：流量、壓力、介質(zhì)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)型式；流量選型原因：不同流量要求不同結(jié)構(gòu)形式（回轉(zhuǎn)、活塞、離心、軸流）、葉輪型式（普通、三元）；結(jié)構(gòu)分類原因：不同結(jié)構(gòu)型式（級、氣缸、葉輪）適應(yīng)不同流量、壓力、性能要求；思考題3.27 試簡要分析比較軸流式與離心式壓縮機(jī)的性能特點(diǎn)？軸流式與離心式壓縮機(jī)性能比

24、較：壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理性能應(yīng)用軸流式軸流葉輪、扭曲葉片(關(guān)鍵部件)級間導(dǎo)流器(機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流器出口擴(kuò)壓器)級c，大流量、低壓多級串聯(lián)離心式離心葉輪、柱面葉片擴(kuò)壓器、彎道、回流器級c，大中流量中低壓(變工況差)思考題3.28 試簡述三種選型的方法。產(chǎn)品選型：商品機(jī)型。由已知條件要求直接查找產(chǎn)品目錄選型，簡單（單級）選型；廠商選型：設(shè)計機(jī)型(技術(shù)裝備儲備)。由已知條件要求，方案計算、初選型式，與制造廠商議選型(大企業(yè)常用)；軟件選型：優(yōu)化機(jī)型。由已知條件要求，軟件優(yōu)化選型與性能預(yù)測，委托廠商設(shè)計制造；選型軟件（美國、中科院、西交大）。價格、成本、廠商協(xié)作等問題。4 泵思考題4.1 離心泵有哪些性能參數(shù)？其

25、中揚(yáng)程是如何定義的？它的單位是什么？性能參數(shù)體積流量(m3/s，m3/h)質(zhì)量流量(kg/s，kg/h)能量（壓力）(m，J/kg)功率(kW)效率()轉(zhuǎn)速(r/min)汽蝕余量(m)qVqm揚(yáng)程HmN·m/N有效Ne軸N，V，hyd，mnNPSHr揚(yáng)程H H（ZoutZin） m （4-4）說明：壓能動能位能，泵內(nèi)主要壓能（動能和位能0），單位Nm/Nm（單位重量液體能量增值）。思考題4.2 試寫出表達(dá)離心泵理論揚(yáng)程的歐拉方程式和實(shí)際應(yīng)用的半經(jīng)驗(yàn)公式?；痉匠袒痉匠屉x心泵歐拉方程Ht(u2 c2uu1 c1u)/gm (4-11、12)歐拉方程實(shí)用半經(jīng)驗(yàn)Stodola公式(有限葉

26、片影響)(滑移系數(shù))Ht Ht（1ctg2Asin2A）m (4-13、14)思考題4.3 簡述汽蝕現(xiàn)象，并說明汽蝕的危害。汽蝕Cavitation：空化、空蝕，（來源）空洞、空泡、氣泡；水力機(jī)械特有的，在一定條件下因流體與氣體相互轉(zhuǎn)化引起的破壞現(xiàn)象。汽蝕發(fā)生機(jī)理：pK局部pKpV液體汽化氣泡逸出體積葉輪做功p氣泡凝結(jié)潰滅體積空穴形成，液體合圍撞擊、沖擊流道（高壓數(shù)百at、高溫300、高頻3000 Hz）剝蝕表面、擴(kuò)展裂紋、電化學(xué)腐蝕；（液體汽化、凝結(jié)、沖擊、破壞）。嚴(yán)重后果：部件損壞（過流表面剝蝕、麻點(diǎn)、蜂窩、裂紋、穿孔）；性能下降（流量qV揚(yáng)程H效率）；噪聲振動（氣泡潰滅、液體撞擊）；機(jī)器

27、失效（抽空斷流，氣泡堵塞流道）；機(jī)器破壞（葉輪損壞、共振破壞）。易汽蝕泵：高溫泵(鍋爐給水泵)、輕油泵(夏季高溫儲運(yùn)鶴管)，pV。思考題4.4 何謂有效汽蝕余量？何謂泵必需的汽蝕余量？并寫出它們的表達(dá)式。有效汽蝕余量NPSHa（泵裝置）：液流自吸液罐（池）經(jīng)吸入管路到泵入口，高出汽化壓力pV所富余的能量頭（4-15、4-17式等）；NPSHaHSHA-SHg m泵必需汽蝕余量NPSHr（泵本身）：液流自泵入口到泵葉輪內(nèi)壓力最低pK處所消耗的能量頭（靜壓能量頭降低值）；NPSHr12 m （4-18）式中：11.051.3（流速及流動損失），20.20.4（流體繞流葉片壓降）。思考題4.5 試寫

28、出泵汽蝕基本方程式。如何根據(jù)該方程式判斷泵是否發(fā)生汽蝕及嚴(yán)重汽蝕？汽蝕基本方程式（發(fā)生汽蝕判別式）NPSHaNPSHr，即12 （4-19）汽蝕條件：泵開始發(fā)生，嚴(yán)重汽蝕。思考題4.6 提高離心泵抗汽蝕性能應(yīng)采取哪些措施？試舉例說明之。根據(jù)汽蝕安全條件（4-17）、（4-18）式NPSHaHA-SHg12NPSHr抗汽蝕措施：三方面措施：NPSHa、NPSHr、改進(jìn)葉輪材料；pA：吸液罐增壓、葉輪入口誘導(dǎo)輪（葉輪前增壓）；pV：降溫t（pVf(t)）、吸液罐冷卻（夏季輕油品輸送）；HA-S：改善吸入特性，阻力損失；流量qV、轉(zhuǎn)速n、管徑d、管長l、閥門彎頭管件數(shù)量、局部阻力損失，閥門開度；Hg

29、：泵安裝位置ZS、吸液罐位置ZA（灌注頭）；1、2：改進(jìn)葉輪入口（圖4-9，阻力損失，流線型，緩慢繞流），微正沖角（i1A1）；c0、w0：葉輪入口D0、輪轂直徑dh、葉輪入口寬度b1、雙吸葉輪；葉輪材料：強(qiáng)度、硬度、韌性、化學(xué)穩(wěn)定性、表面光潔度，抗腐蝕、抗疲勞、抗剝落；不銹鋼2Cr13、稀土合金鑄鐵、高鎳鉻NiCr合金、鋁鐵AlFe青銅9-4等。思考題4.7 示意畫出離心泵的特性曲線，并說明每種特性曲線各有什么用途？運(yùn)行特性（四條）特性曲線形狀用途類型1揚(yáng)程HqV選型操作平緩、陡降、駝峰2功率NqV啟動運(yùn)行選驅(qū)動機(jī)平緩、陡峭(離心泵關(guān)閥、軸流泵開閥)3效率qV工作范圍經(jīng)濟(jì)性峰值max(

30、77;7%max高效工作范圍)4吸入特性NPSHrqV判斷汽蝕工況緩升NPSHrqVHsmaxqV緩降HsqV思考題4.8 如何判別泵運(yùn)行工況的穩(wěn)定性？在什么條件下泵工作不穩(wěn)定？是否絕不允許泵在不穩(wěn)定工況下工作？判別不穩(wěn)定工況：（4-24）式，特性斜率（管特性泵特性）；條件：駝峰泵特性左段管路靜揚(yáng)程變化（液面、蓄能）；允許：特殊情況（石化應(yīng)用較少，離心壓縮機(jī)決不允許喘振），防水擊、振動和倒流，選泵非駝峰特性。思考題4.9 改變泵的運(yùn)行工況，可采取哪些調(diào)節(jié)措施？哪種調(diào)節(jié)措施比較好？離心泵運(yùn)行調(diào)節(jié)方法：變泵特性；變裝置（管路）特性；同時改變泵和管特性。調(diào)節(jié)方法變特性原理主要特點(diǎn)主要問題經(jīng)濟(jì)性應(yīng)用變

31、轉(zhuǎn)速泵平移泵特性節(jié)能調(diào)速驅(qū)動機(jī)最好常用切割葉輪外徑切割定律系列產(chǎn)品切割范圍較差變導(dǎo)葉片角度預(yù)旋調(diào)節(jié)節(jié)能機(jī)構(gòu)復(fù)雜較好不常用變?nèi)~輪端間隙泄漏調(diào)節(jié)簡便流量損失差泵串聯(lián)并聯(lián)設(shè)備聯(lián)合滿足工藝要求設(shè)計匹配并聯(lián)較好串聯(lián)較差設(shè)計要求閥門節(jié)流管節(jié)流增阻簡便能量損失差常用液位調(diào)節(jié)平移管特性節(jié)能裝置復(fù)雜較好特殊情況旁路分流平緩管特性簡便損失浪費(fèi)差備用思考題4.10 啟動離心泵應(yīng)如何操作才是正確安全的？離心泵正確安全操作：執(zhí)行操作規(guī)范、安全制度，崗位培訓(xùn)等；認(rèn)為盤車、關(guān)閥重要。思考題4.11 兩泵流動相似，應(yīng)具備哪些條件？泵流動相似條件：幾何相似、進(jìn)口速度相似（運(yùn)動相似）；相似工況：滿足相似條件，相似工況點(diǎn)運(yùn)行，應(yīng)用

32、相似定律。思考題4.12 試寫出泵的相似定律表達(dá)式和葉輪切割定律表達(dá)式，并說明它們的用途。比例定律（尺寸、液體相同，轉(zhuǎn)速不同），（4-31,32,33,相似條件）式中：l為尺寸比例系數(shù)（模型縮放比）。葉輪切割定律（相似定律簡化特例）問題：現(xiàn)場需要同類型泵系列流量范圍（小范圍），無變速條件，變尺寸（成套葉輪）成本；簡單方法：切割葉輪外徑（同葉輪不同外徑D2）。，（4-37,38,39,表4-4）思考題4.13 何謂泵的比轉(zhuǎn)數(shù)？比轉(zhuǎn)數(shù)有何用途？比轉(zhuǎn)數(shù)ns： ns 3.65 n （4-35）相似判別數(shù)（幾何相似泵工況相似），判別葉輪出口相似工況；用途：分類（結(jié)構(gòu)、性能）、?；O(shè)計、系列型譜、選擇使用；比轉(zhuǎn)