《过程流体机械第二版》思考题参考解答(《过程流体机械》教材2-3-4章)

《过程流体机械第二版》思考 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 参考解答(《过程流体机械》 教材 民兵爆破地雷教材pdf初中剪纸校本课程教材衍纸校本课程教材排球校本教材中国舞蹈家协会第四版四级教材 2-3-4章) 《过程流体机械》思考题参考解答 2 容积式压缩机 ?思考题3.1 何谓离心压缩机的级,它由哪些部分组成,各部件有何作用, 级典型结构(图3-2):叶轮、扩压器、弯道、回流器，首级(增加吸气管)、中间级、末?思考题2.1 往复压缩机的理论循环与实际循环的差异是什么, 级(无弯道、回流器，增加蜗壳);叶轮:唯一做功元件。闭式、半开式、双吸式(双面进 气);后弯(后向)型、径向型、前弯(前向)型;扩压器:能量转换元件(动能?压能，理论 气流减速增压)，无叶(片)型、叶片(有叶)型。 过程 理论循环(假设条件) 实际循环(工作过程) 参数 有余隙 ?思考题3.2 离心压缩机与活塞压缩机相比，它有何特点, 工作腔内 无(剩)余(间)隙 V、α、λ 0V(阀窝、盖端、环端3部分) 进气、压缩、排气 进气、压缩、排气、膨胀 离心压缩机特点(与往复式压缩机对比) 工作过程 三个过程 四个过程 流 输出 转 结 体积 易损 运 单级 级 热 价 制造 主要 压缩机 适用 进排气过程 无压力损失，压力稳定 有压力损失，压力脉动 λ 量 压力 速 构 重量 件 转 压比 数 效率 格 要求 问题 p进气过程 与外界无热交换 与外界(气缸壁)有热交换 λ 紧 可 较 大流量 不适用 T离心式 大 稳定 高 较小 少 低 多 高 高 凑 靠 低 中低压 小流量 工作过程 无气体泄漏损失 有气体泄漏损失 λ l复 故障 中高压 故障维修 工作过程 压缩过程指数恒定 压缩和膨胀过程指数变化 m、n 往复式 中小 脉动 低 大 多 高 少 高 低 较低 杂 多 中小流量 压力脉动 理想气体 实际气体 工作介质 Z 优缺点 离心式优、往复式差 离心式差、往复式优 选用条件 (状态方程(2-6)式) (状态方程(2-7)式) ?思考题3.3 何谓连续方程,试写出叶轮出口的连续方程表达式，并说明式中b/D和φ?思考题2.2 写出容积系数λ的表达式，并解释各字母的意义。 222rV 的数值应在何范围之内, 容积系数λ(最重要系数) V连续方程:质量守恒(流经任意截面流量) 11，，q,ρq,ρq,ρq,ρcf,const (3-1) λ 2-12 mi Viin Vin2 V22 2r 2 1α11,,(,),,()nnV ,,,Vp30d,,式中:q为质量流量，kg/s;q为容积流量，m/s;ρ为气流密度;f为截面面积;c为mV,,,1,,,,法向流速; VpSs,,,,2，，,60bb,,q,ρq,ρτφu,ρφ (3-2) 32m2 V222 2r 2 22r222式中:α——相对余隙容积，α ,V(余隙容积)/ V(行程容积);α,0.07,0.12(低 0s u,D,,22压)，0.09,0.14(中压)，0.11,0.16(高压)，,0.2(超高压)。ε ——名义压力比(进排气,nDD,,22管口可测点参数)，ε,p/p,p/p，一般单级ε,3,4;n——膨胀过程指数，一般n?m d s 2 1 式中:D为叶轮外径;b为叶轮出口轴向宽度;b/D为叶轮出口相对宽度(0.025,22 2 2(压缩过程指数)。 0.065);φ为流量系数(径向叶轮0.24,0.40，后弯叶轮0.18,0.32，β?30º强后弯叶轮2A 2r 0.10,0.20);τ为叶轮出口通流系数。 2 ?思考题2.3 比较飞溅润滑与压力润滑的优缺点。 ?思考题3.4 何谓欧拉方程,试写出它的理论表达式与实用表达式，并说明该方程的物理飞溅润滑(曲轴或油环甩油飞溅至缸壁和润滑表面)，结构简单，耗油量不稳定，供油意义。 量难控制，用于小型单作用压缩机; 压力润滑(注油器注油润滑气缸，油泵强制输送润滑运动部件)，结构复杂(增加油泵、欧拉方程:(叶轮机械基本方程)理论和实用表达式 动力、冷却、过滤、控制和显示报警等整套供油系统油站)，可控制气缸注油量和注油点以222222及运动部件压力润滑油压力和润滑油量，适用大中型固定式动力或工艺压缩机，注意润滑油u,uc,cw,w211221L,H,cu,cu,，， (3-4、5) thth2u 21u 1压和润滑油量的设定和设计计算。 222 式中:L为叶轮输出欧拉功;H为理论能量头(接受能量/单位重流体)，kJ/kg;物理?思考题2.4 多级压缩的好处是什么, thth意义:3部分能量，(离心力做功转静压能)+(动能增量)+(w减速转静压能)。 多级压缩 ?思考题3.5 何谓能量方程,试写出级的能量方程表达式，并说明能量方程的物理意义。 优点:?.节省功耗(有冷却压缩机的多级压缩过程接近等温过程);?.降低排气温度(单 级压力比小);?.增加容积流量(排气量，吸气量)(单级压力比ε降低，一级容积系数λ提V 能量方程:(热焓方程)H, th高);?.降低活塞力(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222222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)。 c,cc,cc,ckR212121c(T―T)，,h―h，,(T―T)， p212121 ?思考题2.5 分析活塞环的密封原理。 222k,1 3-12) (活塞环 式中:c为定压比热，h为焓值，k为绝热指数，R为气体常数; p 原理:阻塞和节流作用，密封面为活塞环外环面和侧端面(内环面受压预紧);关键技物理意义:焓值+(动能增量)。 术:材料(耐磨、强度)、环数量(密封要求)、形状(尺寸、切口)、加工质量等。 ?思考题3.6 何谓伯努利方程,试写出叶轮的伯努利方程表达式，并说明该式的物理意义。 ?思考题2.6 动力空气用压缩机常采用切断进气的调节方法，以两级压缩机为例，分析一 级切断进气，对机器排气温度，压力比等的影响。 伯努利方程:(压能损失方程) 22c,c,两级压缩机分析:1级切断进气?节流(实际ε?)?停止进气排气?2级节流(实际ε?)012dp,00叶轮功(叶片功)(含流动损失)H,，，H (3-14) thhyd 0-0′?(短暂)排气温度T??(逐渐)停止进气排气(级间存气);活塞力?(ε?)，阻力矩变2,02,化。 总功(全部损失) ?思考题2.7 分析压缩机在高海拔地区运行气量的变化规律并解释其原因。 2222c,cc,c,,00dpdp,,0000 H,，，H,，，H，H，H totloss 0-0′hydldf高海拔地区当地大气压力即吸气压力p?，若排气压力p不变，则名义压力比ε?，根据sd,,0022,,(2-12)式和(2-11)式，容积系数λ?，实际吸气量V?，容积流量q?。 Vs0V (3-15) ?思考题2.8 一台压缩机的设计转速为200 r/min，如果将转速提高到400 r/min，试分析气物理意义:(三部分)压能、动能、损失，忽略热交换和位能。 阀工作情况。 ?思考题3.7 试说明级内有哪些流动损失,流量大于或小于设计流量时冲角有何变化,由 此会产生什么损失,若冲角的绝对值相等，谁的损失更大,为什么, 定性分析，定量分析难。如压缩机结构参数(行程s、缸径D、阀片尺寸等)不变，则1 容积流量q??(理论增加一倍)，使气阀流速和阻力损失??(激增)，进排气频率?，阀片启级内流动损失 V闭速度?，阀片撞击阀座程度?(加剧)，阀片寿命?(缩短)，故障概率?(增加)。解决问题22(1)摩阻损失H?(平均气速);(2)分离损失:边界层(c?0)分离(回流)，f cqmV需改变结构(缩短行程、减小缸径，增加气阀通道面积等)。 控制通道扩张角(锥度、扩压度，图3-8);(3)冲击损失(叶轮、扩压器):(叶轮为例，?思考题2.9 画出螺杆压缩机过压缩和压缩不足的指示图，并分析其对压缩机性能的影响。 扩压器类似分析);叶轮进气角β?叶片进口角β，冲击分离损失(相当于扩张角?); 11A (进气冲角) 损失 流量/设计流量 冲击面 分离区(漩涡区) 原因 压力比:内压力比(工作腔压缩终压/进气压力)、外压力比(排气管压/进气压力);(图i,β,β (相同冲角) 1A12-42)内外压力比不相等时指示图。过压缩:内压力比,外压力比;欠压缩(压缩不足):工作面 非工作面 分离区 ,(小q) 正冲角i,0 较大 内压力比,外压力比;过压缩和欠压缩均增加功耗，等压力比减少功耗。 V(前面) (背面) 易扩散 ,(设计q) 零冲角i,0 无 无 无 损失? V 非工作面 工作面 分离区 ,(大q) 负冲角i,0 较小 V(背面) (前面) 较稳定 3 离心压缩机 (4)二次流损失:垂直环流;(5)尾迹损失:叶尖绕流; 1 / 4 ?思考题3.18 试简要比较各种调节方法的优缺点。 ?思考题3.8 多级压缩机为何要采用分段与中间冷却, 分段与中间冷却:分段(冷却、抽气)、中间冷却(耗功??等温过程)、工艺(排温，防调节方法 原理 变特性 措施 优点 问题 经济性 应用 腐蚀、分解、化合)。 出口节流 节流 常备 管 阀门 简单方便 流动损失 差 调节 管特性斜率 不常用 ?思考题3.9 试分析说明级数与圆周速度和气体分子量的关系。 进口节流 简便省功 节流 机 阀门 节流损失 好 常用 调节 ? qVmin级数与叶轮圆周速度u和气体分子量μ的关系 2可调 可调 轴流机 进气预旋 u?，单级L??级数?，但叶轮材料强度、气流马赫数M和M、叶轮相对宽度b/D机 经济性好 机构复杂 很好 2thw1c22 2进口导叶 导叶 常用 c(H) 1uth(范围0.025,0.065)限制u(,320,300 m/s)。 2可调扩压 可调 调进口角 改善喘振 机器(特征)M机 机构太复杂 较好 不常用 μ2 气体 (同压比下所需) 圆周 器叶片 导叶 α q? 3AVmin 表3-1 材料 气体分子量 ,级数 常数 多变压缩功 速度 变速 连续调节 需 u强度 介质 μ[J/(kg•K)] 变速调节 平移机特性 机 最佳 常用 2R H[kJ/kg] u[m/s] 驱动 经济性最好 变速驱动机 pol 28315kTin 重F-11 限制u 影响小 136.3? ? 16.97? 1 ? 186 2?思考题3.19 离心压缩机的流动相似应具备哪些条件,相似理论有何用处, 轻H 影响小 限制u 2 ? ? 1319.45? 32? 280 22 相似条件:几何(尺寸)相似、运动(进口速度?)相似、动力相似(重力、粘滞力、?思考题3.10 示意画出级的总能量头与有效能量头和能量损失的分配关系。 压力、弹性力、惯性力等相似、准数R、E、M相等)、热力相似(热力过程相似，k、m、eu η相等);离心压缩机流动相似条件:几何相似、叶轮进口速度?相似、特征马赫数M'pol2u22(图3-14)H,H，H，H,H，()/2，H，H，H totthldfpolhydldfc,c,M、等熵指数k′,k;应用:新型设计、模化试验(同机性能换算)、相似换算(不同机2u,00性能换算)、产品系列化(通用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化);性能换算:完全相似换算(比例参数转速n、流量22说明:H,H,H,H,H,H,()/2 totthpolhyddflc,cq、功率N和相等参数压比ε、效率η、系数ψ，3-54,59式);近似相似换算(特征M′?M，V,00或k′?k)。 ?思考题3.11 何谓级的多变效率,比较效率的高低应注意哪几点, ?思考题3.20 离心压缩机有哪些附属系统,它们分别起什么作用,它们由哪些部分组 成, 比较效率注意:?((教材)通流进出口(单级0-0′、整机多级in-out);?((教材)热力过 程(多变、等熵、绝热);?((教材)设计工况点(最佳效率);?(常用(多变效率)η;pol 管网系统:输送，含管道、阀门、过滤器、消声器等;增(减)速设备:传动，齿轮变?((多级)整机效率η(各级平均内效率)，含分段中间冷却等作用;?(判别:同效率η速箱;油路系统:润滑，管道和油站(油泵、油箱、过滤、冷却、仪表等);水路系统:冷对比(η?优)，知某η算总功H或N对比(H?或N?优)。 toti toti却，含冷却器、管道、阀门、水箱等; 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 系统:调节控制，信号检测(传感器、仪表)、 传输(电缆)、处理(计算机)、记录(显示)等。 ?思考题3.12 若已知级的多变压缩功和总耗功，尚须具备什么条件可求出级的能量损失和 级内的流动损失, ?思考题3.21 何谓转子的临界转速,采用什么方法汁算它,工作转速如何校核, 22由(3-32)(3-15)式(级能量损失)H，H，H,H,()/2,H?(1,hydldftotpolc,c等，主要考临界转速:(转子弯曲振动)固有频率转速，1阶n、2阶n、…、n阶nc1c2cn,00虑前3阶;计算方法:传递矩阵法(初参数法，精确解)、能量(瑞利)法(近似计算)、特征H/H)H,(1,η)H poltottotpoltot值法(求固频)、影响系数法(求强迫振幅);校核条件:(3-60)刚性转子n?0.75n;(3-61)c122由(3-14)式(级内流动损失)H,H,()/2,H?(1,H/H)H,(1hydthpolpolththc,c柔性转子1.3n?n?0.7n。 c1c2,00 ,η)H,[1,(1，β，β)η][H/(1，β，β)] hydthldfpoltotldf?思考题3.22 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,为防止转子式中:流动效率η,H/H,(1，β，β)η，c?c、H为漏气耗功、H为轮阻hydpolthldfpol0′0ldf轴向窜动，对轴向推力及轴承有什么要求, 耗功。 另有:多变能头系数ψ,ηφ,(1，β，β)φη (3-36) polhyd 2uldf2u pol轴向力:叶轮两侧压差、流体轴向动量差，方向指向叶轮入口;轴向力平衡措施:叶轮22求级能量损失和级内流动损失须知η、(β，β)、以及(准确)()/2;多变polldf对排(对称平衡)、双吸(双面进气)叶轮、叶轮背叶片(背压?)、平衡盘(末级叶轮后，c,c,00盘前高压，盘后引入口低压，反向平衡力);防轴向串动要求:止推轴承、保留(3000,8000 效率η反映级能量损失大小，流动效率η反映级内流动损失大小。 polhydN)轴向力、(设置轴向)位移限制器、监测(轴向)位移。 ?思考题3.13 何谓离心压缩机的内功率、轴功率,试写出其表达式，如何据此选取原动机?思考题3.23 何谓滑动轴承的动态特性,何谓油膜振荡,哪几种滑动轴承具有抑振特的输出功率, 性, 多级功率 滑动轴承特性:静态特性，轴颈中心稳定(偏心距e和偏位角θ不变)，(油压、油量、(3-37式)总内功率N?，机械损失N?机械效率η(96,,98,)?(3-39式)轴immde功率N?，功率增量30,?(3-40式)原动机功率N。 ze承载、阻力、温升);动态特性，轴颈中心涡动(e和θ变化，径向速度和涡动角，e, dt?思考题3.14 如何计算确定实际气体的压缩性系数Z, ,d速度);半速涡动:涡动角速度ω,?1/2ω(转子角速度)，同方向持续，振幅涡，实际气体压缩性系数Z ,,dt计算:范德瓦尔对比态方程(对应态原理)，(3-41)式，压缩性系数Z,f(对比参数推动力);?.稳定(等功，轴心椭圆轨迹);?.发散(阻尼力,推较小;?.收敛(阻尼力,p、T)。 cc动力); ?思考题3.15 简述混合气体的几种混合法则及其作用。 油膜振荡:(涡动角速度)ω,n(1阶临界转速)，频率保持，振幅极大;(油膜振荡)涡c1 防止方法:转子(转子刚度?、n?、n?，n,2n)，轴承(抑振轴承);抑振轴承:原工作工作c1c1实际混合气体 理(双多油楔、自调整、动压收敛)(图3-41)椭圆轴承、多油叶(不对称三油叶Three Lobe)法则:凯法则(局限性)、徐忠法则(精确度)、极性物质混合法则。 轴承、多油楔(四油楔)轴承、可倾瓦Tilting Pad(活支五瓦块)轴承、垫块式止推轴承等。 ?思考题3.16 示意画出离心压缩机的性能曲线，并标注出最佳工况点和稳定工况范围。 ?思考题3.24 有哪几种轴端密封,试简述它们的密封原理和特点。 性能曲线 性能参数关系，列表、曲线和方程3种表示方法，有级(机)性能曲线，图3-15、图机械密封:动静环，径向间隙(轴面)密封?轴向间隙(端面)密封，效果、寿命好，3-16。特点:?(曲线(主要3条):压比ε,q流量或压力Δp,q、多变效率η,q、成本高，替代填料;液膜(浮环)密封:浮动径向间隙密封(液体润滑)，双端面密封，封VinVinpolVin功率N,q;?(形状:ε,q为?形、η,q为?形、N,q为??形(有η点);液(,气压)强制向内外输送(回收);干气(气膜)密封:动静环?动环开槽?(旋转)气VinVinpolVinVinmax?(最佳工况点:η设计工况;?(极限(危险)工况:最小q(喘振)??最大q体动压?端面间隙?气封(润滑)，启动、装配、振动问题;离心压缩机:状态监测，干气maxVinVin(堵塞);?(稳定工作范围:极限工况之间;?(来源:试验测试;?(要求:η?，稳密封?工业实用保证(解决重大技术问题)。 max 定工作范围?(宽);?(多级(机)特性:(与单级对比)(q)?、(q)?，稳定工作范VinmaxVinmin?思考题3.25 试简述选型的基本原则，为何要确定经常运行的工况点, 围?(窄)，曲线斜度?(更陡峭)。 技术指标:参数q、ε、η、N，工作点(余量)、变工况(调节)、安全(振动、装配);?思考题3.17 简述旋转脱离与喘振现象，说明两者之间有什么关系,说明喘振的危害，为V经济指标:价格、生产(周期)、寿命、备件、维护(技术)等;其他:管网(系统)、原动防喘振可采取哪些措施, 机、仪表(监测)、控制(调节)、安装、场地等。确定经常运行工况点:节能(高效点)、 喘振工况 安全(防喘振、堵塞)、变工况(余量q1,5,、Δp2,6,，性能换算)。 V现象:流量??个别叶道产生漩涡(边界层分离)?“旋转脱离”(叶道漩涡区逆向转动)q,(1.01,1.05)q (3-72) 计算V inVin?流量???大部叶道堵塞(旋转脱离漩涡团)?出口压力p??管网气流倒流?出口压力p??ε,[p，(1.02,1.06)Δp]/p (3-74) 计算inin 管网正流供气?流量?反复倒流正流?喘振工况;危害:强烈振动、噪声、性能(p、η)下?思考题3.26 有哪几种选型分类,为何按流量选型,为何按结构分类, 降、轴承和密封损坏、转子定子碰撞?机器严重破坏;特点:旋转脱离频率?、振幅?、影响 叶片，管网影响较小;喘振频率?、振幅?、机组管网影响极大;防喘振措施:出口降压(放选型分类:流量、压力、介质特点、结构型式;流量选型原因:不同流量?要求不同结空、旁路回流)，调节(变速、预旋(导叶)、气量?、停机)，监测(q、p); Vin构形式(回转、活塞、离心、轴流)、叶轮型式(普通、三元);结构分类原因:不同结构型 式(级、气缸、叶轮)?适应不同流量、压力、性能要求; 2 / 4 ?思考题3.27 试简要分析比较轴流式与离心式压缩机的性能特点, 轴流式与离心式压缩机性能比较: 压缩机 结构 原理 性能 应用 轴流叶轮、 扭曲叶片 大流量、 2222级c?， c,cw,w(关键部件) 低压 2112轴流式 ε?， H,，,c,0级间导流器 多级 th1rη? 22(机进口导流器 串联 出口扩压器) 离心叶轮、 大中 222222柱面叶片 流量 级c?， u,uc,cw,w212112 离心式 扩压器、 中低压 ε?， H,，，th弯道、 (变工 η? 222回流器 况差) ?思考题3.28 试简述三种选型的方法。 ?(产品选型:商品机型。由已知条件要求直接查找产品目录选型，简单(单级)选型;?(厂商选型:设计机型(技术装备储备)。由已知条件要求， 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 计算、初选型式，与制造厂商议选型(大企业常用);?(软件选型:优化机型。由已知条件要求，软件优化选型与性能预测，委托厂商设计制造;选型软件(美国、中科院、西交大)。价格、成本、厂商协作等问题。 3 / 4