第三和第四章習(xí)題答案

1、思考題離心壓縮機(jī)的級(jí)由哪些部件組成，每個(gè)部件的作用是什么？答：其主要部件有（1）葉輪是離心壓縮機(jī)中唯一對(duì)氣體介質(zhì)做功的部件。它隨軸高速旋轉(zhuǎn)，氣體在葉輪中受旋轉(zhuǎn)離心力和擴(kuò)壓作用，因此氣體流出葉輪時(shí)的壓力和速度都得到明顯提高。（2）擴(kuò)壓器是離心壓縮機(jī)中的轉(zhuǎn)能部件。氣體從葉輪流出時(shí)速度很高，為此在葉輪出II后設(shè)置流通截面逐漸擴(kuò)人的擴(kuò)壓器，以將這部分速度能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。?）彎道是位于擴(kuò)壓器后的氣流通道。其作用是將擴(kuò)壓器后的氣體由離心方向改為向心方向，以便引入下一級(jí)葉輪去繼續(xù)進(jìn)行壓縮。（4）回流器它的作用是為了使氣流以一定方向均勻地進(jìn)入F級(jí)葉輪入II?；亓髌髦幸话愣佳b有導(dǎo)向葉片。（5）吸氣室其作

2、用是將氣體從進(jìn)氣管（或中間冷卻器出1丨）均勻地引入葉輪進(jìn)行壓縮。（6）蝸殼其主要作用是把從擴(kuò)壓器或直接從葉輪出來(lái)的氣體收集起來(lái)，并引出機(jī)外。在蝸殼收集氣體的過(guò)程中，由于蝸殼外徑及通流截而的逐漸擴(kuò)人，因此它也起著一定的降速擴(kuò)壓作用。離心壓縮機(jī)中多變過(guò)程指數(shù)加人于還是小于絕熱指數(shù)R,為什么？答：當(dāng)氣體在壓縮過(guò)程中吸熱時(shí)，貝IJ多變過(guò)程指數(shù)mk,m值的人小既與&值有關(guān)，又與吸熱量人小有關(guān)，離心壓縮機(jī)的實(shí)際壓縮過(guò)程接近這種多變過(guò)程。同一離心壓縮機(jī)的絕熱效率和多變效率哪個(gè)值人，為什么？答：同一臺(tái)壓縮機(jī)的級(jí)用不同的效率表示，其結(jié)果是不同的。離心壓縮機(jī)的多變效率總是人于絕熱效率，更大于等溫效率。離心壓縮機(jī)的

3、總能頭日“包括哪兒部分？為什么泄漏損失能頭和輪盤(pán)阻力損失能頭Hdf都要計(jì)入總能頭？答：%=：噸十耳1+（%人上式中的（H加打包括輪阻損失丹妙、內(nèi)漏氣損失以及氣體在流道中流動(dòng)所引起的各種流動(dòng)損失Hz，即兀二如十0十H麗離心壓縮機(jī)中的流動(dòng)損失包括哪兒項(xiàng)？答：流動(dòng)損失人致分為：摩阻損失、沖擊損失、分離損失、二次渦流損失、尾跡損失以及當(dāng)氣速超過(guò)音速后產(chǎn)生激波所引起的波阻損失。離心壓縮機(jī)中流量人丁和小于設(shè)計(jì)流最時(shí)，其沖角是正值還是負(fù)值？葉輪內(nèi)渦流區(qū)主要出現(xiàn)在工作面還是非工作而？答：流量小于設(shè)計(jì)值時(shí)，相當(dāng)于i0,在葉片非工作面前源緣發(fā)生分離，并在通道中向葉輪逐漸造成很人的分離損失。而流量人丁設(shè)計(jì)流量，相當(dāng)

4、丁沖角*0,在葉片工作面前緣發(fā)生分離，但它不明顯擴(kuò)散。此外，在任何流最卜，由丁邊界層逐漸增厚和軸向漩渦造成的滑移影響，在葉片出II附近工作面上往往有一點(diǎn)分離區(qū)。離心壓縮機(jī)中的分離損失主耍產(chǎn)生在哪些部位，如何控制分離損失？答：在離心壓縮機(jī)中，有很多減速擴(kuò)壓的流道，就可能出現(xiàn)邊界層分離，產(chǎn)生旋渦，引起很人的能最損失一一分離損失。為了減少分離損失，對(duì)壓縮機(jī)級(jí)中擴(kuò)壓形通道，常常限制其擴(kuò)張角的人小。什么叫喘振工況？答：離心壓縮機(jī)級(jí)的性能曲線不能達(dá)到QS=Q的點(diǎn)。當(dāng)流量減小到某一值（稱為最小流S:Qmn）時(shí)，離心壓縮機(jī)就不能穩(wěn)定工作，氣流出現(xiàn)脈動(dòng)，振動(dòng)加劇，伴隨著吼叫聲，這種不穩(wěn)定工況稱為“喘振工況”，這

5、一流量極限0斷稱為“喘振流量”。離心壓縮機(jī)中阻塞工況在什么情況卜產(chǎn)生的？答：“阻塞現(xiàn)象”存在兩種情況：第一，在壓縮機(jī)內(nèi)流道中某個(gè)截而出現(xiàn)聲速，已不可能再加人流量；第二，流最加人，摩擦損失及沖擊損失都很人，葉輪對(duì)氣體作的功全部用來(lái)克服流動(dòng)損失上，使級(jí)中氣體壓力得不到提高，即=1O多級(jí)離心壓縮機(jī)的特性曲線與單級(jí)離心壓縮機(jī)特性曲線何何不同？答：兩級(jí)串聯(lián)后的性能曲線的喘振流最（0+）遇變?nèi)?，比單?jí)時(shí)向右移了，而兩級(jí)串聯(lián)后的最人流量（0“）皿*則小丁第I級(jí)單獨(dú)工作時(shí)的（ez）niax。也就是說(shuō)，兩級(jí)串聯(lián)工作后,使喘振流屋增人，而堵塞流鼠減小，-Qs曲線變陡，穩(wěn)定工況區(qū)變窄。圖2-19兩級(jí)串聯(lián)性能曲線的形

6、成顯然，級(jí)數(shù)越多，密度變化越人，穩(wěn)定工況區(qū)也就越窄，因此多級(jí)離心壓縮機(jī)穩(wěn)定工況區(qū)的寬窄，主要取決丁最后兒級(jí)的特性。為了擴(kuò)人多級(jí)壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)，應(yīng)盡最使后而幾級(jí)葉輪的較小，具有較平坦的性能曲線。離心壓縮機(jī)流量調(diào)節(jié)可用哪些方法，最常用的是哪些方法，仃何特點(diǎn)？答：a出II節(jié)流調(diào)節(jié)；b.進(jìn)II節(jié)流調(diào)節(jié)；c.改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)；d轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)II導(dǎo)葉調(diào)節(jié)（又稱進(jìn)氣預(yù)旋調(diào)節(jié)）；eo可轉(zhuǎn)動(dòng)的擴(kuò)壓器葉片調(diào)節(jié)方法。離心壓縮機(jī)的進(jìn)II節(jié)流調(diào)節(jié)是調(diào)節(jié)壓縮機(jī)特性還是調(diào)節(jié)管路特性，這種調(diào)節(jié)方法有何利答：所以進(jìn)11節(jié)流調(diào)節(jié)，實(shí)際上是改變了壓縮機(jī)的性能曲線。這是一種比較簡(jiǎn)便而常用的調(diào)節(jié)方法。另外，關(guān)小進(jìn)II閥，會(huì)使壓縮機(jī)性能曲線向

7、小流最方向移動(dòng)，減小極限喘振流最，因而可使壓縮機(jī)在更小的流最卜穩(wěn)定運(yùn)行，這是進(jìn)II節(jié)流的另一優(yōu)點(diǎn)。但它還是有一定的節(jié)流損失，同時(shí)工況變化后對(duì)壓縮機(jī)級(jí)效率也有影響。離心壓縮機(jī)的流最調(diào)節(jié)中改變轉(zhuǎn)速、進(jìn)II節(jié)流、進(jìn)氣預(yù)旋三種調(diào)節(jié)方法的經(jīng)濟(jì)性哪種最好，哪種最差？答：圖3-27表示了進(jìn)II節(jié)流、進(jìn)氣預(yù)旋和改變轉(zhuǎn)速三種調(diào)節(jié)方法的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比。其中以進(jìn)II節(jié)流為比較基礎(chǔ)，曲線1表示進(jìn)氣預(yù)旋比進(jìn)II節(jié)流所節(jié)省的功率；曲線2表示改變轉(zhuǎn)速比進(jìn)II節(jié)流所節(jié)省的功率。顯然改變轉(zhuǎn)速的經(jīng)濟(jì)性最佳。圖3-27各種調(diào)節(jié)方法的經(jīng)濟(jì)性比較曲線1一進(jìn)氣預(yù)旋與進(jìn)II節(jié)流Z比較曲線2改變轉(zhuǎn)速與進(jìn)II節(jié)流Z比較離心壓縮機(jī)完全相似條件是什么

8、？在性能換算中何哪兩種近似相似情況？答：要保持兩離心壓縮機(jī)流動(dòng)過(guò)程完全相似，必須具備以卜相似條件：幾何相似；進(jìn)II速度三角形相似；特征馬赫數(shù)相等；氣體等爛絕熱指數(shù)相等。近似相似：a.k=k,特征馬赫數(shù)伉2工憂2的近似換算b.絕熱指數(shù)kk時(shí)的近似換算在離心壓縮機(jī)性能近似相似的換算中如何保證比容比相等？答：根據(jù)壓力比與比容比的關(guān)系有_1_丄m=m簡(jiǎn)述離心壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的種類和特點(diǎn)答：除了選用電動(dòng)機(jī)作為離心壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)外，在電網(wǎng)電力相對(duì)短缺地區(qū)，對(duì)于人功率離心壓縮機(jī)選用熱力原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)往往更有利，在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的區(qū)域，如邊區(qū)、農(nóng)村、山區(qū)等，可選用有燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)，汽輪機(jī)的運(yùn)行需要水最供應(yīng)，而在水源緊張

9、地區(qū),燃?xì)廨啓C(jī)則更具有優(yōu)勢(shì)。表69驅(qū)動(dòng)方式技術(shù)性能對(duì)比袁序號(hào)項(xiàng)目燃?xì)廨啓C(jī)變速電動(dòng)機(jī)!榆出功啾受環(huán)境條件的影響環(huán)境條件影響可忽略環(huán)境艱度再升商1OX輸出功率減少10%.效率卜降12%氣壓降10kPa輸出功甲減少10%2速度調(diào)節(jié)范rs50%705%10%100%連度調(diào)節(jié)精岌一般較高3噪聲（距機(jī)罩Im）C89dB85dB4污染物排放NO排放濃度25mI/rrP.CO拙放濃IffC20mUnP無(wú)5運(yùn)行可幕性975%99.4%6開(kāi)車時(shí)間分級(jí)杪級(jí)開(kāi)牟到滿找時(shí)間約15min瞬時(shí)動(dòng)態(tài)制動(dòng)不可能可以7運(yùn)行特點(diǎn)島溫10（X）V以上，腐蝕.高速點(diǎn)接鑿動(dòng)通寫(xiě)增加變速齒輪加速8維修燃燒器約4X10h整機(jī)更換.返廠大修.

10、堆修費(fèi)用爲(wèi)現(xiàn)場(chǎng)維修.時(shí)冊(cè)維修費(fèi)用較低9原料結(jié)構(gòu)原料夭然氣自有；不受供電條件制約，運(yùn)行成本受氣價(jià)夠響由供電部門(mén)供電$受供電部門(mén)制約1運(yùn)行成本受電價(jià)制約10驅(qū)動(dòng)機(jī)投資需低11對(duì)電網(wǎng)影響無(wú)需満足諧波標(biāo)準(zhǔn)要求簡(jiǎn)述離心壓縮機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的主要組成和作用答:其潤(rùn)滑系統(tǒng)主要由潤(rùn)滑油箱、主油泵、輔助油泵、油冷卻器、油過(guò)濾器、高位油箱、閥門(mén)以及管路等組成。正常工作時(shí)，油箱里的潤(rùn)滑油通過(guò)泵吸入過(guò)濾器，由潤(rùn)滑油泵加壓，再經(jīng)油冷卻器、油過(guò)濾器、調(diào)節(jié)閥，提供清潔的潤(rùn)滑油供系統(tǒng)使用，滿足壓縮機(jī)組中各摩擦副潤(rùn)滑及工作容積密封的需要。作用：離心壓縮機(jī)潤(rùn)滑的主要作用是：（1）在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦表面Z河形成穩(wěn)定的潤(rùn)滑油膜以隔離摩擦表

11、面的直接接觸從而減少磨損、降低摩擦功耗，延長(zhǎng)摩擦元件的使用壽命；（2）以物理吸附或化學(xué)吸附方式在金屬表面形成保護(hù)膜，防止摩擦表面發(fā)生銹蝕：（3）以潤(rùn)滑液體循壞方式帶走產(chǎn)生丁摩擦表面的絕人部分熱最從而起到冷卻摩擦表面的作用；（4）通過(guò)潤(rùn)滑流動(dòng)帶走著附于零件表而的污物以及磨損產(chǎn)生的磨屑，達(dá)到清潔摩擦表而的效果；（5）密封壓縮氣體的工作容積。習(xí)題1.試確定某油IU氣在壓力為SOXlOa,溫度為15C時(shí)的比熱比，溫度絕熱指數(shù)婦容積絕熱指數(shù)人。已知汕田氣組分為：介質(zhì)CH,CHCsHsC02混合氣氣體常數(shù)R=空？=460.35kJ/(kgK)容積90.125.322.462.1解本題是求實(shí)際氣體混合氣的C

12、p,Cr,kT及kvo(1)查各組分氣體的參數(shù)氣體組成CHtC2H6CjHsCO：容積百分?jǐn)?shù)兀90.125.322.462.1臨界壓力心(XloAa)46.0448.8042.4673.70臨界溫度7；(K)190.65305.5369.8304.15分子量16.0430.0744.0944.01零壓F比熱Pa,!(kJ/kgK)2.16541.64711.54950.8148(2)求混合氣的分子量“及各組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)戲=16.04X0.9012+30.07x0.0532+44.09x0.0246+44.01X0.021介質(zhì)CH】CHCsHsC02r,%90.125.322.462.1d16.

13、0430.0744.0944.01rin/二=%80.048.866.005.12=18.06A(3)求油田氣當(dāng)量臨界參數(shù)與對(duì)比參數(shù)油田氣當(dāng)量臨界溫度口=巧/=203.55油田氣當(dāng)量臨界壓力対比壓力Pan=5也=46.68=-=L2908對(duì)比溫度PanTT273+15T=1.415Tm203.55求比熱比混合氣的查圖3-6得查圖3-6得=號(hào)=2.0138kJ/(kgK)25x419Acz,=2.5x49kJ/kmol-K=_=0.5818.0640 x4IQAc=4.0 x4.19kJ/kmolK=-=0.92818.06kJ/(kgK)kJ/(kgK)得比熱比k_S_十C、cp-c2,013

14、8+0.582.0138+0.58-0.928=1.557混合氣氣體常數(shù)R=空？=460.35kJ/(kgK)混合氣氣體常數(shù)R=空？=460.35kJ/(kgK)由圖3-7和圖3-8查得0.73,1.23,查圖3-4得壓縮因子方087#（”）二（中.70.2671kT=1.3644c1jtF=L557XL23=L2659可見(jiàn)k*k嚴(yán)工Cv2.己知離心式空氣壓縮機(jī)第一級(jí)葉輪直徑Q二380mm,D=2O2mm：葉輪出II葉片角卩*=40,出丨I葉片數(shù)Z=16：設(shè)流就系數(shù)02=0.233,葉輪轉(zhuǎn)速n=1380r/min；0=90。求葉輪對(duì)單位質(zhì)駅氣體所做的理論能頭Ht及葉片無(wú)限多的葉輪理論能頭Hg,

15、并加以比較.u2=274.6u;=75391.540r=0.233解：Ht二u；(l-(plrctgp1Asin九)Z7tHt=75391.54(1-0233cfg40一一sin40)16=75391.54(1-0.233x1.1918-x0.6428)16=75391.54x0.5961=44940.66J/kgHrAHT=44940.667tsin401-l-0.233ctg400,12420.7223=1-0.1747=0.8253.Ht_44940.660.8253=54454.68J/kg有限葉片能頭Ht=44940.66J/kg無(wú)限葉片能頭14環(huán)二5445468J/kg3.己知離心

16、式空氣壓縮機(jī)某級(jí)葉輪的倚效流龜加=695kg/s,漏氣損失系數(shù)為伙=0.013,輪損失系數(shù)為九=0.03。葉輪対單位質(zhì)屋氣體作功Ht=45895J/kgo試計(jì)算葉輪對(duì)氣體做的理論功率、輪阻損失功率、漏氣損失功率、葉輪對(duì)氣體作功消耗的總功率和葉輪對(duì)單位質(zhì)最有效氣體的總耗功。解：(1)壓縮機(jī)消耗的總功率6.95x458951000(1+0.013+0.03)=332684hvm=6.95kg/sHy=45895J/kgA=0.0130=O.O3漏氣損失功率Nf=pxmHT/1000=0.013x6.95x45895/1000=4.147bv輪阻損失功率也10001000葉輪對(duì)氣體作功的功率泌二6.

17、95X45895“8.970加710001000葉輪對(duì)單位質(zhì)最有效氣體的總耗功HU),二(1十A十Pdf)Ht=(1+0.013+0.03)x45895=47868.485J/kg或Hl)t=332686X1000=47868.4897/m6.954.已知單位離心式鼓風(fēng)機(jī)的性能要求：進(jìn)II壓力化=98066.5Pa,出1丨壓力幾=147099.TPa,進(jìn)氣溫度ts=20C,進(jìn)II容積流Qs=200m7min,氣體常數(shù)/?=288.4J/(kg-K),絕熱指數(shù)k=1.4,選取多變效率7pol=0.77,多變能頭系數(shù)中冋=0.65o試確定葉輪的圓周速度u2o解：(1)求多變指數(shù)mm-k-o.77x

18、14-2.695po1k-1.4-1m=l.59(2)求多變能頭也H刨二:斗皿(仏)點(diǎn)-1加-1億1591470997159=yx28&4x293(w)3_i1.59-198066.5=2.695x288.4x293(1.5)371-1=2.695x288.4x2931.162-l=36892.38/(3)求U2h“nC1產(chǎn)耳r5.已知離心鼓風(fēng)機(jī)入II壓力為1X105Pa（絕），氣體溫度為20C,出II壓力為0.5x109a（表），出I溫度為此60C問(wèn)：此鼓風(fēng)機(jī)的壓縮過(guò)程指數(shù)是多少？答：計(jì)算多變指數(shù)m加_吃（卩2/卩）_lg（1.5/1.0）萬(wàn)二1一lg（7；/G一lg（273十60）/（27

19、3十20）,得到m=1.461=3.1684某離心壓縮機(jī)設(shè)計(jì)介質(zhì)為乩氣，第一級(jí)設(shè)計(jì)條件為化=1.25X105Pa（絕人tx=40C,2二123m/min,H=13200rpm,/?=4121.74J/kgK。現(xiàn)用空氣作第一級(jí)特性試驗(yàn)，空氣進(jìn)氣條件為ps=1.0X105Pa,rv=20C,R=287.04J/（kgK）。求空氣試驗(yàn)時(shí)的當(dāng)量轉(zhuǎn)速是多少？答：在壓縮機(jī)的性能試驗(yàn)中，則此時(shí)滿足完全相似條件。此時(shí)應(yīng)首先根據(jù)M=Ma和R二2相似條件，確定試驗(yàn)轉(zhuǎn)速/與設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速“應(yīng)滿足的關(guān)系：其中得到當(dāng)鼠轉(zhuǎn)速為=3370rpm=1.0287.04x(273,20)20()4121.74x(273+40)已知長(zhǎng)輸

20、管道離心壓縮機(jī)級(jí)的設(shè)計(jì)條件為，介質(zhì)為天然氣，分子量“=168kg/kmol,。進(jìn)氣條件化二6.2MPa（絕對(duì)壓力），r5=22C,壓縮過(guò)程的比熱比k=1.32,設(shè)計(jì)點(diǎn)的參數(shù)Qs=4.3Nm3/s,Z=0.88,Pd=9.95MPa（絕對(duì)壓力）,“悶二088,/pol=6693（kj/kg）n=5216rpm,N二15511k仏葉輪外徑D.=0.755m。現(xiàn)用空氣作為試驗(yàn)介質(zhì)進(jìn)行壓縮機(jī)性能測(cè)定試驗(yàn)，己知R二1.416,分子量M=28.0kg/kmol,p；二l.OMPa,T=30Co試求性能試驗(yàn)時(shí)應(yīng)采用的轉(zhuǎn)速，并估算與設(shè)計(jì)點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)的氣龜及試驗(yàn)所需的功率。解：首先計(jì)算設(shè)計(jì)工質(zhì)入11狀態(tài)卜的參數(shù)：J

21、3iL32由=嘰產(chǎn)一x0.88=363,得到/n=1.38m-k-M1.32-183148314R=494.88J/(kgK)fl16.8Li依據(jù)公式扇得到兀=/5JmZRT,7rD2n龍xO755x5216/6OyfmZR1.38x0.88x494.88x(273+22)_489由剛=”剛=0.88,tn_k/_=1.4161=8314=8314=2969/28.0己知人=1.0,由于試驗(yàn)介質(zhì)和設(shè)計(jì)介質(zhì)的k不同，因此應(yīng)按近似相似計(jì)算,丄丄由公式,可得到求得=1.672,P；=1.672由公式（2-72）得到試驗(yàn)時(shí)的轉(zhuǎn)速町計(jì)算試驗(yàn)介質(zhì)的多變指數(shù)1416xO.88=3,OO,in=1.5nt995、忑z、i丄（Pjn（P；6.2加一1RT,