过程流体机械思考题答案

2 容积式压缩机
☆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？
过程 理论循环（假设条件） 实际循环（工作过程） 理论
参数
工作腔内 无(剩)余(间)隙 有余隙
（阀窝、盖端、环端3部分） V0、α、λV
工作过程 进气、压缩、排气
三个过程 进气、压缩、排气、膨胀
四个过程
进排气过程 无压力损失，压力稳定 有压力损失，压力脉动 λp
进气过程 与外界无热交换 与外界（气缸壁）有热交换 λT
工作过程 无气体泄漏损失 有气体泄漏损失 λl
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
工作介质 理想气体
（状态方程（2-6）式） 实际气体
（状态方程（2-7）式） Z

☆思考题2.2 写出容积系数λV 的表达式，并解释各字母的意义。
容积系数λV（最重要系数）
λV ＝1－α（ －1）＝1－ （2-12）
式中：α ——相对余隙容积，α ＝V0（余隙容积）/ Vs（行程容积）；α ＝0.07～0.12（低压），0.09～0.14（中压），0.11～0.16（高压），＞0.2(超高压)。ε ——名义压力比（进排气管口可测点参数），ε ＝pd / ps ＝p2 / p1 ，一般单级ε ＝3～4；n ——膨胀过程指数，一般n ≤m（压缩过程指数）。

☆思考题2.3 比较飞溅润滑与压力润滑的优缺点。
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、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，注意润滑油压和润滑油量的设定和设计计算。

☆思考题2.4 多级压缩的好处是什么？
多级压缩
优点：①.节省功耗（有冷却压缩机的多级压缩过程接近等温过程）；②.降低排气温度（单级压力比小）；③.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λV 提高）；④.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）。

☆思考题2.5 分析活塞环的密封原理。
活塞环
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。

两级压缩机分析：1级切断进气→节流（实际ε1↑）→停止进气排气→2级节流（实际ε2↑）→（短暂）排气温度T2↑→（逐渐）停止进气排气（级间存气）；活塞力↑（ε↑），阻力矩变化。

☆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。
高海拔地区当地大气压力即吸气压力ps↓，若排气压力pd不变，则名义压力比ε↑，根据（2-12）式和（2-11）式，容积系数λV↓，实际吸气量Vs0↓，容积流量qV↓。

☆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，试分析气阀工作情况。
定性分析，定量分析难。如压缩机结构参数（行程s、缸径D1、阀片尺寸等）不变，则容积流量qV↑↑（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）。解决问题需改变结构（缩短行程、减小缸径，增加气阀通道面积等）。

☆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。
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2-42）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）：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。

3 离心压缩机

☆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，气流减速增压），无叶（片）型、叶片（有叶）型。

☆思考题3.2 离心压缩机与活塞压缩机相比，它有何特点？
离心压缩机特点（与往复式压缩机对比）
压缩机 流量 输出
压力 转速 结构 体积
重量 易损件 运转 单级压比 级数 热效率 价格 制造要求 适用 主要
问题
离心式 大 稳定 高 紧凑 较小 少 可靠 低 多 较
低 高 高 大流量
中低压 不适用
小流量
往复式 中小 脉动 低 复
杂 大 多 故障
多 高 少 高 低 较低 中高压
中小流量 故障维修
压力脉动
优缺点 离心式优、往复式差 离心式差、往复式优 选用条件

☆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b2/D2和φ2r的数值应在何范围之内？
连续方程：质量守恒（流经任意截面流量）
qm＝ρi qVi＝ρi

n qVin＝ρ2 qV2＝ρ2 c2r f2 ＝const （3-1）
式中：qm为质量流量，kg/s；qV为容积流量，m3/s；ρ为气流密度；f为截面面积；c为法向流速；
qm＝ρ2 qV2＝ρ2 τ2 φ2r u2 ＝ρ2 φ2r （3-2）
式中：D2为叶轮外径；b2 为叶轮出口轴向宽度；b2 / D2为叶轮出口相对宽度（0.025～0.065）；φ2r 为流量系数（径向叶轮0.24～0.40，后弯叶轮0.18～0.32，β2A ≤30o强后弯叶轮0.10～0.20）；τ2 为叶轮出口通流系数。

☆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意义。
欧拉方程：（叶轮机械基本方程）理论和实用表达式
Lth＝Hth＝c2u u2－c1u u1＝ ＋ ＋ （3-4、5）
式中：Lth为叶轮输出欧拉功；Hth为理论能量头（接受能量/单位重流体），kJ/kg；物理意义：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）。

☆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。
能量方程：（热焓方程）Hth＝
cp（T2―T1）＋ ＝h2―h1＋ ＝ （T2―T1）＋
（3-12）
式中：cp 为定压比热，h为焓值，k为绝热指数，R为气体常数；
物理意义：焓值+（动能增量）。

☆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。
伯努利方程：（压能损失方程）
叶轮功（叶片功）（含流动损失）Hth＝ ＋ ＋Hhyd 0-0′ （3-14）
总功（全部损失）
Htot＝ ＋ ＋Hloss 0-0′＝ ＋ ＋Hhyd＋Hl＋Hdf
（3-15）
物理意义：（三部分）压能、动能、损失，忽略热交换和位能。
☆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？
级内流动损失
（1）摩阻损失Hf ∝ （ 平均气速）；（2）分离损失：边界层（c→0）分离（回流），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，扩压器类似分析）；叶轮进气角β1≠叶片进口角β1A，冲击分离损失（相当于扩张角↑）；
流量/设计流量 (进气冲角)
i＝β1A－β1 冲击面 分离区(漩涡区) 损失
(相同冲角) 原因
＜（小qV） 正冲角i＞0 工作面
（前面） 非工作面
（背面） 较大 分离区
易扩散
＝（设计qV） 零冲角i＝0 无 无 无 损失↓
＞（大qV） 负冲角i＜0 非工作面
（背面） 工作面
（前面） 较小 分离区
较稳定
（4）二次流损失：垂直环流；（5）尾迹损失：叶尖绕流；

☆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，防腐蚀、分解、化合）。

☆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。
级数与叶轮圆周速度u2和气体分子量μ的关系
u2↑，单级Lth↑→级数↓，但叶轮材料强度、气流马赫数Mw1和Mc2、叶轮相对宽度b2 / D2（范围0.025～0.065）限制u2（＜320～300 m/s）。
表3-1
介质 气体分子量
μ[J/(kg?K)] 气体
常数
R (同压比下所需)
多变压缩功
Hpol [kJ/kg] 级数 圆周
速度
u2[m/s] 机器（特征）Mμ2

材料
强度
重F-11 136.3↑ ↓ 16.97↓ 1 ↓ 186 限制u2 影响小
轻H2 2 ↓ ↑ 1319.45↑ 32↑ 280 影响小 限制u2

☆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。
（图3-14）Htot＝Hth＋Hl＋Hdf＝Hpol＋( )/2＋Hhyd＋Hl＋Hdf
说明：Htot＞Hth＞Hpol＞Hhyd＞Hdf＞Hl＞( )/2

☆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？
比较效率注意：①．(教材)通流进出口（单级0-0′、整机多级in-out）；②．(教材)热力过程（多变、等熵、绝热）；③．(教材)设计工况点（最佳效率）；④．常用（多变效率）ηpol ；⑤．（多级）整机效率η（各级平均内效率），含分段中间冷却等作用；⑥．判别：同效率η对比（η↑优），知某η算总功Htot或Ni 对比（Htot↓或Ni↓优）。

☆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？
由(3-32)(3-15)式（级能量损失）Hhyd＋Hl＋Hdf＝Htot－( )/2－Hpol≈（1－Hpol/Htot）Htot＝（1－ηpol）Htot
由(3-14)式（级内流动损失）Hhyd＝Hth－( )/2－Hpol≈（1－Hpol/Hth）Hth＝（1－ηhyd）Hth＝[1－(1＋βl＋βdf)ηpol][Htot/(1＋βl＋βdf)]
式中：流动效率ηhyd＝Hpol/Hth＝（1＋βl＋βdf）ηpol，c0′≈c0、Hl为漏气耗功、Hdf为轮阻耗功。
另有：多变能头系数ψpol＝ηhyd φ2u＝（1＋βl＋βdf）φ2u ηpol （3-36）
求级能量损失和级内流动损失须知ηpol、（βl＋βdf）、以及（准确）( )/2；多变效率ηpol反映级能量损失大小，流动效率ηhyd反映级内流动损失大小。

☆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的输出功率？
多级功率
（3-37式）总内功率Ni→＋机械损失Nm→机械效率ηm（96％～98％）→（3-39式）轴功率Nz→＋功率增量30％→（3-40式）原动机功率Ne。

☆思考题3.14 如何计算确定实际气体的压缩性系数Z？
实际气体压缩性系数Z
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pc、Tc）。

☆思考题3.15 简述混合气体的几种混合法则及其作用。
实际混合气体
法则：凯法则（局限性）、徐忠法则（精确度）、极

性物质混合法则。
☆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。
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3-16。特点：①．曲线（主要3条）：压比ε－qVin流量或压力Δp－qVin、多变效率ηpol－qVin、功率N－qVin；②．形状：ε－qVin为↘形、ηpol－qVin为↗形、N－qVin为↗↘形（有ηmax点）；③．最佳工况点：ηmax设计工况；④．极限（危险）工况：最小qVin（喘振）←→最大qVin（堵塞）；⑤．稳定工作范围：极限工况之间；⑥．来源：试验测试；⑦．要求：ηmax↑，稳定工作范围↑（宽）；⑧．多级（机）特性：（与单级对比）(qVin)max↓、(qVin)min↑，稳定工作范围↓（窄），曲线斜度↑（更陡峭）。

☆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，为防喘振可采取哪些措施？
喘振工况
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）→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↑→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（放空、旁路回流），调节（变速、预旋(导叶)、气量↑、停机），监测（qVin、p）；

☆思考题3.18 试简要比较各种调节方法的优缺点。
调节方法 原理 变特性 措施 优点 问题 经济性 应用
出口节流
调节 节流
管特性斜率 管 阀门 简单方便 流动损失 差 常备
不常用
进口节流
调节 节流 机 阀门 简便省功
qVmin↓ 节流损失 好 常用
可调
进口导叶 进气预旋
c1u(Hth) 机 可调
导叶 经济性好 机构复杂 很好 轴流机
常用
可调扩压
器叶片 调进口角
α3A 机 可调
导叶 改善喘振
qVmin↓ 机构太复杂 较好 不常用
变速调节 平移机特性 机 变速
驱动 连续调节
经济性最好 需
变速驱动机 最佳 常用

☆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？
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、压力、弹性力、惯性力等相似、准数Re、Eu、M相等）、热力相似（热力过程相似，k、m、ηpol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'2u＝M2u、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（不同机性能换算）、产品系列化（通用标准化）；性能换算：完全相似换算（比例参数转速n、流量qV、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，或k′≠k）。

☆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？
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：冷却，含冷却器、管道、阀门、水箱等；检测系统：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3.21 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？
临界转速：（转子弯曲振动）固有频率转速，1阶nc1、2阶nc2、…、n阶ncn等，主要考虑前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≤0.75nc1；（3-61）柔性转子1.3nc1≤n≤0.7nc2。

☆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？为防止转子轴向窜动，对轴向推力及轴承有什么要求？
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，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 N）轴向力、（设置轴向）位移限制器、监测（轴向）位移。

☆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性？
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、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 和涡动角速度 ）；半速涡动：涡动角速度ω涡＜≈1/2ω（转子角速度），同方向持续，振幅较小；①.收敛（阻尼力＞推动力）；②.稳定（等功，轴心椭圆轨迹）；③.发散（阻尼力＜推动力）；
油膜振荡：（涡动角速度）ω涡＝nc1（1阶临界转速），频率保持，振幅极大；（油膜振荡）防止方法：转子（转子刚度↑、nc1↑、n工作↓，n工作＜2nc1），轴承（抑振轴承）；抑振轴承：原理（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）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3.24 有哪几种轴端密封？试简述它们的密封原理和特点。
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，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＋干气密封→工业实用保证（解决重大技术问题）。

☆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？
技术指标：参数qV、ε、η、N，工作点（余量）、变工况（调节）、安全（振动、装配）；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）、安全（防喘振、堵塞）、变工况（余量qV1～5％、Δp2～6％，性能换算）。
qV in计算＝（1.01～1.05）qVin （3-72）
ε计算＝[pin＋（1.02～1.06）Δp]/pin （3-74）

☆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？
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；

☆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 轴流式 轴流叶轮、扭曲叶片
(关键部件)
级间导流器
(机进口导流器
出口扩压器)
级c↑，
ε↓，
η↑ 大流量、
低压
多级
串联
离心式 离心叶轮、
柱面叶片
扩压器、
弯道、
回流器
级c↓，
ε↑，
η↓ 大中流量
中低压
(变工
况差)

☆思考题3.28 试简述三种选型的方法。
①．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；②．厂商选型：设计机型(技术装备储备)。由已知条件要求，方案计算、初选型式，与制造厂商议选型(大企业常用)；③．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。

4 泵

☆思考题4.1 离心泵有哪些性能参数？其中扬程是如何定义的？它的单位是什么？
性能参数
体积流量
(m3/s，m3/h) 质量流量
(kg/s，kg/h) 能量（压力）
(m，J

/kg) 功率
(kW) 效率
(％) 转速
(r/min) 汽蚀余量
(m)
qV qm 扬程H
m＝N?m/N 有效Ne
轴N η，ηV，
ηhyd，ηm n NPSHr
扬程H H＝ ＋ ＋（Zout－Zin） m （4-4）
说明：压能＋动能＋位能，泵内主要压能（动能和位能→0），单位N?m/N＝m（单位重量液体能量增值）。

☆思考题4.2 试写出表达离心泵理论扬程的欧拉方程式和实际应用的半经验公式。
基本方程
基本方程 离心泵
欧拉方程 Ht＝(u2 c2u－u1 c1u)/g＝ ＋ ＋
m (4-11、12)
欧拉方程
实用半经验
Stodola公式
(有限叶片影响)
(μ滑移系数) Ht ＝μ Ht∞＝（1― ctgβ2A― sinβ2A）
m (4-13、14)

☆思考题4.3 简述汽蚀现象，并说明汽蚀的危害。
汽蚀Cavitation：空化、空蚀，（来源）空洞、空泡、气泡；水力机械特有的，在一定条件下因流体与气体相互转化引起的破坏现象。
汽蚀发生机理：pK↓→局部pK＜pV→液体汽化→气泡逸出体积↑→叶轮做功p↑→气泡凝结溃灭体积↓↓→空穴形成，液体合围→撞击、冲击流道（高压数百at、高温300℃、高频3000 Hz）→剥蚀表面、扩展裂纹、电化学腐蚀；（液体汽化、凝结、冲击、破坏）。
严重后果：部件损坏（过流表面剥蚀、麻点、蜂窝、裂纹、穿孔）；性能下降（流量qV扬程H效率η↓）；噪声振动（气泡溃灭、液体撞击）；机器失效（抽空断流，气泡堵塞流道）；机器破坏（叶轮损坏、共振破坏）。
易汽蚀泵：高温泵(锅炉给水泵)、轻油泵(夏季高温储运鹤管)，pV↑。

☆思考题4.4 何谓有效汽蚀余量？何谓泵必需的汽蚀余量？并写出它们的表达式。
有效汽蚀余量NPSHa（泵装置）：液流自吸液罐（池）经吸入管路到泵入口，高出汽化压力pV所富余的能量头（4-15、4-17式等）；NPSHa＝
― ＋ ＝ ― ＋ ―HS＝ ― ―ΔHA-S―Hg m
泵必需汽蚀余量NPSHr（泵本身）：液流自泵入口到泵叶轮内压力最低pK处所消耗的能量头（静压能量头降低值）；
NPSHr＝λ1 ＋λ2 m （4-18）
式中：λ1＝1.05～1.3（流速及流动损失），λ2＝0.2～0.4（流体绕流叶片压降）。

☆思考题4.5 试写出泵汽蚀基本方程式。如何根据该方程式判断泵是否发生汽蚀及严重汽蚀？
汽蚀基本方程式（发生汽蚀判别式）NPSHa＝NPSHr，即
＋ ― ＝λ1 ＋λ2 （4-19）
汽蚀条件：＝泵开始发生，＜严重汽蚀。

☆思考题4.6 提高离心泵抗汽蚀性能应采取哪些措施？试举例说明之。
根据汽蚀安全条件（4-17）、（4-18）式
NPSHa＝ ― ―ΔHA-S―Hg＞λ1 ＋λ2 ＝NPSHr
抗汽蚀措施：
①．三方面措施：NPSHa↑、NPSHr↓、改进叶轮材料；②．pA↑：吸液罐增压↑、叶轮入口诱导轮（叶轮前增压）；③．pV↓：降温t↓（p

V＝f(t)）、吸液罐冷却（夏季轻油品输送）；④．ΔHA-S↓：改善吸入特性，阻力损失↓；流量qV↓、转速n↓、管径d↑、管长l↓、阀门弯头管件数量↓、局部阻力损失↓，阀门开度↑；⑤．Hg↓：泵安装位置ZS↓、吸液罐位置ZA↑（灌注头）；⑥．λ1、λ2↓：改进叶轮入口（图4-9，阻力损失↓，流线型，缓慢绕流），微正冲角（i＝β1A―β1）；⑦．c0、w0↓：叶轮入口D0↑、轮毂直径dh↓、叶轮入口宽度b1↑、双吸叶轮；⑧．叶轮材料：强度↑、硬度↑、韧性↑、化学稳定性↑、表面光洁度↑，抗腐蚀、抗疲劳、抗剥落；不锈钢2Cr13、稀土合金铸铁、高镍铬NiCr合金、铝铁AlFe青铜9-4等。

☆思考题4.7 示意画出离心泵的特性曲线，并说明每种特性曲线各有什么用途？
运行特性（四条）
特性 曲线 形状 用途 类型
1 扬程 H―qV ↘ 选型操作 平缓、陡降、驼峰
2 功率 N―qV ↗ 启动运行选驱动机 平缓、陡峭
(离心泵关阀、轴流泵开阀)
3 效率 η―qV ↗↘ 工作范围经济性 峰值ηmax(±7%ηmax高效工作范围)
4 吸入
特性 NPSHr―qV ↗ 判断汽蚀工况 缓升[NPSHr]―qV
Hsmax―qV ↘ 缓降[Hs]―qV

☆思考题4.8 如何判别泵运行工况的稳定性？在什么条件下泵工作不稳定？是否绝不允许泵在不稳定工况下工作？
判别不稳定工况：（4-24）式，特性斜率（管特性＞泵特性）；条件：驼峰泵特性左段＋管路静扬程变化（液面、蓄能）；允许：特殊情况（石化应用较少，离心压缩机决不允许喘振），防水击、振动和倒流，选泵非驼峰特性。

☆思考题4.9 改变泵的运行工况，可采取哪些调节措施？哪种调节措施比较好？
离心泵运行调节方法：①．变泵特性；②．变装置（管路）特性；③．同时改变泵和管特性。
调节方法 变特性 原理 主要特点 主要问题 经济性 应用
变转速 泵 平移泵特性 节能 调速驱动机 最好 常用
切割叶轮外径 切割定律 系列产品 切割范围 较差
变导叶片角度 预旋调节 节能 机构复杂 较好 不常用
变叶轮端间隙 泄漏调节 简便 流量损失 差
泵串联并联 设备联合 满足
工艺要求 设计匹配 并联较好
串联较差 设计要求
阀门节流 管 节流增阻 简便 能量损失 差 常用
液位调节 平移管特性 节能 装置复杂 较好 特殊情况
旁路分流 平缓管特性 简便 损失浪费 差 备用

☆思考题4.10 启动离心泵应如何操作才是正确安全的？
离心泵正确安全操作：执行操作规范、安全制度，岗位培训等；认为盘车、关阀重要。

☆思考题4.11 两泵流动相似，应具备哪些条件？
泵流动相似条件：几何相似、进口速度△相似（运动相似）；相似工况：满足相似条件，相似工

况点运行，应用相似定律。

☆思考题4.12 试写出泵的相似定律表达式和叶轮切割定律表达式，并说明它们的用途。
比例定律（尺寸、液体相同，转速不同）
， ， ， （4-31,32,33,相似条件）
式中：λl为尺寸比例系数（模型缩放比）。
叶轮切割定律（相似定律简化特例）
问题：现场需要同类型泵系列流量范围（小范围），无变速条件，变尺寸（成套叶轮）成本↑；简单方法：切割叶轮外径（同叶轮不同外径D2）。
， ， ， （4-37,38,39,表4-4）

☆思考题4.13 何谓泵的比转数？比转数有何用途？
比转数ns： ns ＝3.65 n （4-35）
相似判别数（几何相似泵工况相似），判别叶轮出口相似工况；
用途：分类（结构、性能）、模化设计、系列型谱、选择使用；
比转数ns＝30→1000 30～80 80～150 150～300 300～500 500～1000
泵类型 低ns离心泵 中ns离心泵 高ns离心泵 混流泵 轴流泵
叶轮形状 瘦高→矮胖，
叶轮外径D2/进口直径D0≈3.0→1.0(轴流叶轮)
叶片形状 柱形→入口扭曲出口柱形→扭曲→轴流翼形（叶型）
性能曲线 表4-3中图示
性能曲线H―qV 平缓→陡峭→↘↗↘
性能曲线N―qV 缓↗→平缓→平缓转↘
性能曲线η―qV 平坦→较平坦→急↗↘，有ηmax

☆思考题4.14 何谓泵的高效工作区？并画出它的示意图。
高效工作区（范围）
高效―切割（变速）范围组成的四边形H―qV工作区（图4-16◇ABCD）；
左右范围：（图4-16AD、BC），相似（等效率η）抛物线（相似工况点轨迹），上下范围：（图4-16AB、DC），允许切割（变速）特性曲线。
Δη＝ ＝5～8％

☆思考题4.15 有哪些其他类型的泵？试任例举一种类型泵的工作原理和用途。
轴流泵、旋涡泵、杂质泵、往复活塞泵、螺杆泵、滑片泵、齿轮泵等。

☆思考题4.16 轴流泵有何特点？试述轴流泵的工作特性，并说明为何启动轴流泵前要使出口管道的阀门全开？
结构：轴流叶轮（叶片固定、半调节、全调节）、导叶、吸入排出管（排出弯管）、机壳等；立式、卧式、斜式；（叶轮外径D2达3～4m）；原理：动力型叶片式。欧拉方程（同轴流压缩机）；特性：H―qV，马鞍形凹下工作区（叶片翼型表面脱流与二次回流损失↑的qV范围）；N―qV，下降↘形（开阀启动，启动轴流泵前全开出口管道阀门）；η―qV，高效工作范围↓；H―qV，综合特性曲线（图4-21，含等效率、等功率特性）。

☆思考题4.17 选用泵应遵循哪些原则？
主要3方面：工艺要求（流体、参数）、经济性能（效率、吸入）、应用性能（特殊、使用）；原则：①．流体性质：清水、粘液、含杂质；②．额定（设计）参数：

流量 （裕量10～15％）、扬程H*（裕量5～10％），裕量过大效率↓、裕量过小不满足工艺要求；③．经济性能：节能高效；④．吸入性能：防止汽蚀（汽蚀余量NPSHr，泵前装置NPSHa、吸上真空度HSmax、泵安装高度Hgmax）；⑤．特殊性能：防燃、爆、毒、腐、漏，含气、液化气、热油、药液，冷却、消毒措施等；⑥．使用性能：结构简单、维修方便、体积重量↓、价格↓；⑦．综合优选：多种规格泵优选，综合性能→效率→可靠性→价格。

☆思考题4.18 简述选用泵的选型步骤。
泵的选用步骤
原始数据：介质、参数（扬程H、流量qV）、泵前后设备（装置）等；选择计算：合理裕量、运行工况（参数）、工作范围（高效工作区）、选泵参数等；对比选型：选泵要求→若干型式→比较性能→确定型号；校核验证：工况参数（工况点）、高效工作区、扬程和流量校核（裕量）、吸入性能（汽蚀裕量）校核等。