河北科技大学流体机械总复习(简要).

流体机械总复习第27次课考题类型一、填空二、单选（A、B、C、D四选一）四、举出下述说法有误的简单理由三、简答题例1:切割抛物线是相似状态曲线。答：切割前后两泵不再相似。切割抛物线只是效率基本相等的等效曲线。例2:在水分完全析出后，后面各级凝析系数为1。答：在水分完全析出后，后面各级所吸气体不再含有水蒸气，吸气量必然减小。凝析系数均应为小于1的某个固定值。例3:加平衡锤可平衡叶轮机械的轴向力。答：加平衡锤是活塞式压缩机的平衡惯性力的措施，与叶轮机械无关。五、活塞式、叶轮式综合题（分析、说明、画图、解释）例4:后弯式叶轮流道内的速度分布都是均匀的。答：虽然说因轴向涡流产生的速度差和因弯曲形流道产生的速度差是互为抵消关系，后弯式叶轮流道内的速度分布相对较均匀。因其后弯程度不同，抵消结果各异，速度分布差异程度也不同。考点：定义、实质、机理、原则、依据、目的、现象、措施、途径。重在理解。定义、含义和物理意义：如排气量、分离因数、叶片阻塞系数、容积系数、刚性轴和挠性轴等。速度三角形各参数的含义？实质：连续性方程的实质是：能量守恒。工况调节的实质是：改变管路特性曲线和离心式压缩机性能曲线的交点。影响系数法求临界转速的实质是：共振时，振幅无穷大。机理：活塞式压缩机的工作机理、活塞环的密封机理、迷宫密封机理、轴向涡流机理、过滤式和沉降式离心机的分离机理。原则和目的：压力比的分配原则。加平衡的目的。设置飞轮的目的。现象和产生原因：自动对中现象、汽蚀现象、喘振现象。措施：防止汽蚀的措施。提高轴的临界转速的措施。轴向力平衡措施。提高分离因数的措施。工况调节措施。哪些是共同的，哪些是专属于某种机器的？几个公式：1vλ1(1)m22IsIIIIsIsFcoscos2FFssmrmrnlvstpvVλλλλq2211thuuHucuc2222122222121221122ccwwuuucucHuuth2rRFg这些公式中各项的含义？注意上下标！！！要点:热力学6大系数及其相关概念实际压缩循环示功图引出的多个概念设置平衡锤和飞轮的各自目的？欧拉方程及其内在含义？速度三角形及其内在含义？理想和实际叶轮的速度三角形有何不同？气缸直径圆整对各级压力的影响？叶轮机械是如何提压的？叶轮机械是如何产生冲击损失的？如何从速度三角形上来表达？叶轮机械流道内的二次流是如何产生的？前弯式和后弯式有何不同？为何要变转速和切割叶轮？气量和工况如何调节？离心机的分离因数和结构关系？离心机主轴的设计依据？一、活塞式压缩机部分活塞式压缩机热力学的任务是什么？活塞式压缩机的主要机型结构？主要零部件及其功用？活塞环的工作机理？自紧式密封。气阀：实现气体单向进出。平衡锤：平衡惯性力,解决振动问题。飞轮：储放能量，减小曲轴的转速波动。活塞压缩机工作机理：通过气缸容积的周期改变实现气体的压缩和输送。提压机理：气体积累，压力升高。往复式压缩机的设计参数：进、排气压力排气量进气温度往复式压缩机的结构参数：行程转速活塞平均速度级和级数止点（死点）气缸行程容积(Vs)余隙容积(V0)和相对余隙容积(α)连杆长度l连杆长径比λ=r/l。旋转不均匀度δ飞轮矩GD2(N·m2)往复式压缩机的重要术语：α=V0/VsIIIsIIs22IsFF2coscosFrmrmamssscosF2IIsrms2cosF2IIIsrms往复惯性力：一阶往复惯性力：二阶往复惯性力：级的实际循环示功图及相关概念（重点）余隙存有高压气体致使出现膨胀过程。膨胀使气缸利用率降低，用容积系数表示其影响程度。气缸余隙容积由三部分组成:气缸盖端面与活塞端面所留必要的安全间隙而形成的容积；进气、排气阀与气缸相联通部分的容积；第一道活塞环到活塞顶部在活塞与气缸的径向间隙间形成的环状容积。进、排气阀通道及气阀有阻力阻力的存在，使吸进气缸的是膨胀后的气体，气缸利用率降低。用压力系数表示其影响程度。实际压力比大于名义压力比实际吸、排气过程呈波浪线原因：阀片的运动惯性、振动；管道的压力脉动（如气柱振动）。实际吸过程线有一最低点——气阀达到开启压力后压力继续降低实际排气过程线有一最高点——气阀达到开启压力后压力继续提高原因：开启时气阀的惯性或存在开启过程气体和气缸壁间存在复杂的热交换，使得实际压缩和膨胀过程线并非定值。进气被加热，使吸进气缸的是膨胀后的气体，影响气缸利用率。用温度系数表示其影响程度。泄漏影响排气量。为确保排气量，自然需要多吸气。sTpvdVλλλλVl级的实际循环吸气量和排气量只有增大行程容积才能满足排气量。四大系数从不同角度反映了对实际气缸利用率的影响。热力学6大系数含义和选取容积系数含义：由于余隙容积的存在对气缸容积利用率的影响。)1(1λ1vm影响的因素：α、ε和nvλ①相对余隙容积αα越大（余隙容积越大），越小，气缸利用程度越低。当α大到一定值时，气缸不再吸气。vλ例：若ε=4,n=1.25,当α=0.4923时，λv=0②压力比ε影响ε越大，λv越小。压力或ε的改变，会影响气缸利用率，进而影响排气量。因此，一台压缩机的排气量会随着排气压力的改变而变化。其理论依据就是λv和排气量计算式。)1(1λ1vmvsVpTlqVn③膨胀过程指数m的影响m越大,则越小，λv越大，气缸利用率越高。m1加强气缸冷却可使膨胀过程指数m增大，有利于提高λv，why？因等温膨胀（m=1)是吸热膨胀，膨胀后所占容积较大，不可取。因此，应设法减少膨胀过程中气缸对气体的加热(即增大m)，故要求气缸冷却良好。另：冷却还有利于提高温度系数压力系数表示吸气终了气缸内实际压力低于名义吸气压力对气缸利用率的影响程度（比名义压力下少吸的程度）。压力系数和温度系数通常Ⅲ级以后：1λpε高（气缸温度高）冷却不良（气缸温度高）转速低（气流速度慢）气体导热性好都会使传热加剧，应选小的λT值。温度系数表示吸气中气体被加热对气缸利用率的影响程度（比名义吸气温度下少吸的程度）。加强气缸的冷却，可减少进气过程中对气体的加热，故可提高温度系数泄漏系数和凝析系数泄漏后要补充以确保排气量。凝析后水蒸气变成液滴，气量相应减小，所需气缸直径相应变小。通常，气体被压缩到第Ⅲ级后，水已基本析出，此时水汽分压很小，可忽略不计（相当于i=0）。Ⅲ级以后各级吸入的只是干气。此时的析水系数计算公式为：注意：Ⅲ级以后，各级析水系数均相等，但并非等于1或0。1111pppsai各级行程容积的确定及其影响nqVlTpvvs11111第一级行程容积：其余各级在其吸气状态下的行程容积：liTipiviciissivsiTTppnqV111每转的排气量—nqv⑴省功⑵降低排气温度⑶提高容积系数（效率）⑷降低最大活塞力多级压缩的优点多级压缩可以省功？能提高容积系数？（、m)级数选择的原则压力比的分配原则：功耗最小各级压力比的常见调整原则：同时，也有利于减小机器尺寸（1级缸直径）和重量。如：为确保排气量。第一级压缩比取低些，这样可增大λV1，第一级气缸利用率提高，吸气量增加，整机的排气量自然增大。Why?又如：为防止末级超超温，将末级压力比适当取小些。进气调节（进气量减小）将引起末级压力比升高；可能造成末级排气温度升高（末级超温）。操作时：当前一级排出的气量或后一级吸进的气量改变，或中冷器温度改变时，相应的级间压力也随之改变，从而导致前一级和后一级压缩比的改变。甚至将导致整级的压力重新分配。要点：气体有积累，则压力升高；反之，则压力降低。ε改变，会从λv上体现出对吸、排气量的影响。通常指压缩机最后一级排出的气体压力。排气压力应该明确：压缩机排气压力不取决于压缩机及其设计条件，而是由后续设备（背压）决定。气体积累，则压力提高。排气量供过于求，气体积累，“背压”升；供不应求，气体亏空，“背压”降。排气量定义压缩机的排气量qv——单位时间内，压缩机最后一级排出的气体，折算到一级吸气状态下的气体体积。单位：m3/min。实际运行中，压缩机的排气量会随着排气压力（背压）的改变而变化。例如：将设计压力为0.7MPa、排气量为1m3/min的压缩机用于排压为0.4MPa或排压为0.8MPa的场合，其排气量是不同的。排压为0.4MPa时。由于压缩比ε低于设计值，λv增大，排气量大于1m3/min。反之，排压为0.8MPa时，由于ε高于设计值，λv增减小，排气量小于1m3/min。)1(1λ1vm由于各级缸径的确定及圆整基本原则：连续性方程——前一级排出的气体应被后一级全部吸走。当各级吸气参数和压缩机的结构参数已知时，可由下式确定各级在其吸气状态下的行程容积：liTipiviciissivsiTTppnqV111m3/转计算出的各级气缸直径，必须按标准系列进行圆整。若要确保排气量，则第一级气缸直径向上圆整。若为降低末级压力比，防止末级超温，则最后一级缸径向下圆整。气缸直径圆整后，由于破坏了连续性原则，必将引起各级压力的再分配。①Ⅰ级缸径增大，吸气量增大，引起其后各级吸气压力升高（但Ⅰ级不变）——因为吸不完。②本级缸径增大，引起本级吸气压力降低（但Ⅰ级不变）——本级不够吸。③下一级缸径增大，引起本级排气压力降低。气缸直径圆整对各级压力的影响：（二）活塞式压缩机动力学和运行调节运行调节：主要是气量调节活塞式压缩机动力学任务：确定飞轮矩和平衡惯性力往复式压缩气量调节的依据是什么？都有哪些调节方法？对应改变了哪些系数，相应的调节方法名称（6种）？哪个调节方法最经济？nVnsDqlTpVslTpVv24往复式压缩机设置飞轮的目的是什么？飞轮是否耗功？飞轮能否平衡往复惯性力？设置飞轮并不能改变总切向力曲线的波动幅度。加平衡重的目的？往复式压缩机列的综合活塞力包括哪些力？往复惯性力表达式IIIsIIs22IsFF2coscosFrmrmamssscosF2IIsrms2cosF2IIIsrms一阶往复惯性力二阶往复惯性力单列往复式压缩机列的往复惯性力无法通过加平衡予以平衡。为什么？V型压缩机往复惯性力的平衡特性。能否平衡？有什么特点？一阶往复惯性力能够平衡需满足什么条件？双列立式压缩机往复惯性力的平衡特性？二、离心式压缩机离心式压缩机级的主要截面１——叶轮叶道进口截面；２——叶轮出口截面；３——扩压器进口截面；４——扩压器出口截面或弯道进口截面；离心式压缩机级的几个主要方程连续性方程欧拉第一和第二方程焓值方程伯努利方程叶轮进、出口截面的速度三角形和各参数含义在给出的叶轮示意图上能正确画出叶轮进、出口截面的速度三角形。β1Au1W1∞c1∞c1u∞c1r∞α1AΔw1c1uc1rc1w1β1α1β1Au1W1∞c1∞c1u∞c1r∞α1A叶轮转动方向？叶片方向？叶片工作面？β1Au1W1∞c1∞=c1r∞α1A若进口无预旋，则c1u∞=0实际叶轮和理想叶轮出口速度三角形的区别？uu＜cc22什么含义？2和2A有什么不同？c2u∞c2r∞c2∞β2Ａu2w２∞α2ＡΔw２w２β2c２c2uα2c2r连续性方程的含义（实质）质量守衡——稳定流动时，任一通流截面上的质量流量都相等。欧拉方程——叶轮机械的基本方程1122ucucHuuth1122ucucHuuth叶轮给单位质量流体的理论能头与流体的性质无关。单位：kJ/kggucucHuuth1122叶轮给单位重量液体的理论能头(扬程），单位为m。对液体(m2/s2)/(m/s2)=m(J/kg)/(m/s2)=J/N=(N·m)/N=m欧拉第二方程与各项含义222212222212122ccwwuuHth22122cc绝对速度增加而增加的动能头22122uu离心力增大而增加的静能头22221ww相对速度减小而增加的静能头叶片出口安置角对理论能头的影响——反作用度ArthpotRctgucHH2222121