過程流體機(jī)械作業(yè)

1、 作業(yè)P149思考題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？答：“級”是離心式壓縮機(jī)的基本單元，從級的類型來看，一般可分為中間級: 由葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器組成； 首級: 由吸氣管和中間級組成；末級: 由葉輪、擴(kuò)壓器、排氣蝸殼組成。級由一個(gè)葉輪與其相配合的固定元件所構(gòu)成。葉輪是外界（原動機(jī)）傳遞給氣體能量的部件。2.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b2D2和 的數(shù)值應(yīng)在何范圍之內(nèi)？答：連續(xù)方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的數(shù)學(xué)表達(dá)式，在氣體作定常一元流動的情況下，流經(jīng)機(jī)器任意截面的質(zhì)量流量相等。應(yīng)用連續(xù)方程在葉輪出口的表達(dá)式為：qm=iqvi=2qv

2、2=2c2rf2=const葉輪出口的連續(xù)方程：qm=2qv2=(b2/D2)2r(2/)(60/n) ²u2 ³0.025<b2/D2<0.065；對于2的選取范圍，對于徑向葉輪為0.240.40,后彎型葉輪為0.180.32，強(qiáng)后彎型葉輪為0.100.203.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。答：能量方程用來計(jì)算氣流溫度(或焓)的增加和速度的變化。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換與守恒定律，外界對級內(nèi)氣體所做的機(jī)械功和輸入的能量應(yīng)轉(zhuǎn)化為級內(nèi)氣體熱焓和能量的增加，對級內(nèi)1千克氣體而言，其能量方程可表示為：Hth+q=cp（T0-T0）+（c0

3、78;-c0 ²）/2=ho-h0+（c0²-c0 ²）/2能量方程的物理意義為： 表示由葉輪所做的機(jī)械功，轉(zhuǎn)化為級內(nèi)氣體溫度(或焓)的升高和動能的增加； 對有粘無粘的氣體都適用，因?yàn)閷τ姓硽怏w所引起的能量損失也以熱量形式傳遞給氣體，從而式氣體溫度(焓)升高； 可認(rèn)為氣體在機(jī)器內(nèi)做絕熱運(yùn)動，q0； 該方程適用于一級，也適用于多級整機(jī)或其中任一通流部件，這由所取的進(jìn)出口截面決定。4.多級壓縮機(jī)為何要采用分段與中間冷卻？答：為了降低氣體溫度，節(jié)省功率，在離心壓縮機(jī)中往往采用分段中間冷卻的結(jié)構(gòu)，而不采用汽缸套冷卻。各段由一級或若干級組成，段與段之間在機(jī)器之外由管道連接中

4、間冷卻器。5.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？答：多級離心壓縮機(jī)所需的內(nèi)功率可表示為諸級總功率之和。其表達(dá)式如下：原動件所傳遞給壓縮機(jī)軸端的功率成為軸功率。其表達(dá)式如下：Nz=Ni+Nm=(Ni)/(m) 6.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？答：當(dāng)壓縮機(jī)流量減少至某一值時(shí)，葉道進(jìn)口正沖角很大，致使葉片非工作面上的氣流邊界層嚴(yán)重分離，并沿葉道擴(kuò)張開來。這種現(xiàn)象稱之為“旋轉(zhuǎn)脫離”。壓縮機(jī)的喘振:當(dāng)壓縮機(jī)的流量進(jìn)一步減小時(shí)，葉道中的若干脫離團(tuán)就全聯(lián)在一起成為大的脫離團(tuán)，占據(jù)大部分葉道，這時(shí)氣流會受到嚴(yán)

5、重阻塞，致使性能曲線中斷與突降。葉輪雖仍旋轉(zhuǎn)對氣流做功，但不能提高氣體的壓力,于是壓縮機(jī)出口壓力顯著下降。由于管網(wǎng)具有一定的容積，故管網(wǎng)中的氣體壓力不可能很快下降，于是會出現(xiàn)管網(wǎng)中的壓力反大于壓縮機(jī)的出口壓力，從而使管網(wǎng)中的氣體向壓縮機(jī)倒流，并使壓縮機(jī)中的氣體沖出壓縮機(jī)的進(jìn)口，直到管網(wǎng)中的壓力下降至壓縮機(jī)出口的壓力，倒流停止。此時(shí)氣流又在旋轉(zhuǎn)葉輪的作用下正向流動，提高壓力，并向管網(wǎng)供氣，隨之流經(jīng)壓縮機(jī)的流量又增大。當(dāng)管網(wǎng)中的壓力迅速回升，流量又下降時(shí)，系統(tǒng)中的氣流又產(chǎn)生倒流，如此正流、倒流反復(fù)出現(xiàn)，使整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生周期性低頻大振幅的軸向氣流振蕩現(xiàn)象，稱為壓縮機(jī)喘振。由壓縮機(jī)發(fā)生喘振的機(jī)理分析表明

6、，旋轉(zhuǎn)脫離是喘振的前奏，而喘振是旋轉(zhuǎn)脫離進(jìn)一步惡化的結(jié)果。喘振的危害：喘振造成的后果是很嚴(yán)重的，它不僅使壓縮機(jī)的性能惡化，壓力和效率顯著降低，機(jī)器出現(xiàn)異常的噪聲、吼叫和爆音，而且使機(jī)器出現(xiàn)強(qiáng)烈的振動，致使壓縮機(jī)的軸承、密封遭到損壞，甚至發(fā)生轉(zhuǎn)子和固定部件的碰撞，造成機(jī)器的嚴(yán)重破壞。防喘振的措施：a.操作者應(yīng)具備標(biāo)注有喘振線的壓縮機(jī)性能曲線，隨時(shí)了解壓縮機(jī)工況點(diǎn)處在性能曲線圖上的位置。為偏于運(yùn)行安全，可在比喘振線的流量大出510的地方加注一條防喘振線，以提醒操作者注意。b.降低運(yùn)行轉(zhuǎn)速，可使流量減少而不致進(jìn)入喘振狀態(tài)，但出口壓力隨之降低。c.在首級或各級設(shè)置導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)導(dǎo)葉角度，使流量減少

7、時(shí)的進(jìn)氣沖角不致太大，從而避免發(fā)生喘振。d.在壓縮機(jī)出口設(shè)置旁通管道，如生產(chǎn)中必須減少壓縮機(jī)的輸送流量時(shí)，讓多余的氣體放空或經(jīng)降壓后仍回進(jìn)氣管，寧可多消耗流量與功率，也要讓壓縮機(jī)通過足夠的流量，以防喘振。e.在壓縮機(jī)進(jìn)口安置溫度、流量監(jiān)視儀表，出口安置壓力監(jiān)視儀表，或與防喘振控制操作聯(lián)動，以喘振時(shí)實(shí)現(xiàn)緊急停車。f. 一旦進(jìn)入喘振應(yīng)立即加大流量退出喘振或立即停機(jī)。停機(jī)后，應(yīng)經(jīng)開缸檢查確無隱患，方可再開動機(jī)器。7.何謂轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速？采用什么方法計(jì)算？工作轉(zhuǎn)速如何校核？答：若轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角速度與轉(zhuǎn)子彎曲振動的固有圓周頻率相重合，則轉(zhuǎn)子發(fā)生強(qiáng)烈的共振導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的破壞，轉(zhuǎn)子與此相應(yīng)的轉(zhuǎn)速稱為轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算現(xiàn)多采用普勞爾傳遞矩陣法。為確保機(jī)器運(yùn)行的安全性，要求工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離第1、2階臨界轉(zhuǎn)速，其校核條件是： 對于剛性轉(zhuǎn)子 n0.75nc1 對于柔性轉(zhuǎn)子 1.3nc1 n0.7nc28.軸端密封有哪幾種？試簡述它們的密封原理和特點(diǎn)。答：軸端密封有機(jī)械密封，液膜密封，干氣密封。機(jī)械密封：彈簧將靜環(huán)端面緊貼在動環(huán)上，使其端面間隙減小到零，已達(dá)到密封的目的； 特點(diǎn)：線速度可達(dá)70m/s，且使用壽命較長；液膜密封：液膜密封是在密封間隙中充注帶壓液體，以阻滯被封介質(zhì)泄露； 特點(diǎn)：運(yùn)行平穩(wěn)安全，使用壽命長，特別適