天津科技大学流体机械复习题

判断题

1 水轮机属于过程流体机械错

2 将玉米加工成淀粉的过程可归为过程工业对

3. 同一台离心泵在不同流量下（其他参数相同）工作时，叶轮流道内某一点的速度三角形相同错

4. 在设计工况下，如两台离心泵的比转数相同，则可认为这两台泵为相似泵。对

5. 同一台泵，当其安装高度增加（其他不变），则泵必须汽蚀余量增加。错

6. 往复泵在工作时，如果管路阻力加大，则泵的排出压力增大，流量减小。错

7. 活塞式压缩机理论循环中，多变压缩循环功介于等温和绝热压缩循环功之间。错

8. 活塞式压缩机实际压缩循环过程，压缩过程开始时，压缩指数m>k，压缩终了时，m

9. 余隙容积增加，其他条件不变，则压缩机容积系数减小。错

10. 对称平衡型压缩机，一阶和二阶往复惯性力都可以做到完全平衡。对

11. 离心式压缩机多变效率为多变功和叶片功的比值。错

12. 对于离心式压缩机某一级，减小流道损失可提高多变效率和水利效率。对

13. 同一台离心泵的比转数为一恒定值。错

14.压力比增加，其他条件不变，则压缩机容积系数减小。对

15. 往复活塞式压缩机属于速度式压缩机。错

16. 齿轮泵属于容积泵。对

17. 单级单作用活塞式压缩机，如其压缩过程多变指数增大，其他条件不变，则排气温度增加。对

18. 轴流泵启动时应采用开闸启动。对

19. 离心泵性能曲线中的汽蚀余量曲线指的是有效汽蚀余量。错

20. 离心式压缩机每级排出气体都应进行级间冷却。错

21.采用节流调节法减小离心泵的流量时，泵的效率会下降。对

22. 采用节流调节法减小离心泵的流量时，管路静压头也会减小。错（不变）

23. 采用节流调节法减小离心泵的流量时，节流损失部分会增加。对

24.允许汽蚀余量大小取决于泵必须的汽蚀余量。对

25.迷宫密封中，气体从齿缝流出时，流速下降，压力提高。错

填空题

1 下图所示三种型式叶片，其中（a）为后弯式，(b)为径向式

(c)为前弯式。可获得最大理论扬程的是前弯式。离心泵叶片采用

图中 a 型式，目的是获得更大的静压系数，提高效率。

2. 离心泵在一定转速、不变效率下工作，输送不同流体时,流体密度越大，其体积流量不变，出口压力越大，而消耗功率则增加。

3.同一台压缩机，其等温指示效率与绝热指示效率相比绝热指示效率更大，原因是绝热指示功率更接近于实际功率。

4. 如下图所示，为活塞式压缩机的实际压缩循环，图中V l和V h

表示气缸容积和活塞行程容积，气缸余隙为V0，余隙存在引起吸气量减少表现为△V1，而吸气压力对吸气量的影响表现为△V2。

5. 下图所示为 3 级压缩，在图中表示出和单级压缩相比所节省的功量。

6. 图中所示为3级压缩，在图中分别表示出压缩过程和级间冷却过程。

7. 多级压缩级间实际压力比的选择要考虑最省功原则和各级相对压力损

失。

8.离心泵的安装高度提高后，其他条件不变，则有效汽蚀余量减小，泵必须的汽蚀余量不变；泵特性曲线中流量-汽蚀余量曲线，其中汽蚀余量指的是泵必须的汽蚀余量。

9.活塞式压缩机基础受力（力矩）包括往复惯性力，旋转惯性力，旋转惯性力矩。10．参考本题图，终压为10MPa时，如果采用4级压缩，第二、三级进气压力分别为和 kPa

11. 通过改变管路性能曲线来改变泵工作点位置的方法有节流法，旁路分支，液位调节。

12. 轴流泵的性能曲线决定了其开机过程应采用开闸启动；而其流量调节则采用变角调节的方法，指的是通过改变叶片离角β的方法改变其性能曲线，从而改变流量。

13. 对称平衡型压缩机，当两列往复运动质量相等时，惯性力平衡的效果为一阶和二阶惯性力可以完全平衡，一阶和二阶惯性力矩无法平衡。

14. 两列曲拐错角为180度的压缩机，当两列往复运动质量相等时，惯性力平衡的效果为一阶惯性力和二阶惯性力矩可以完全平衡，二阶惯性力和一阶惯性力矩无法平衡。

15.改变泵性能曲线来改变工作点的方法有改变泵的转速，改变叶轮几何参数，改变叶轮

数目。

简答与分析

1.离心式压缩机级通流截面的温度、速度、压力变化如下图所示，试分析从叶片进口到扩

压器出口温度、速度、压力出现图中所示的变化趋势的原因，并依次说明叶片、扩压器的作用。

级通流截面的温度、速度、压力

变化

1-2叶片对气体做功导致气体速度、温度和压力都上升；

2-4气体速度能部分转换为压力，部分转换为温度，导致气体温度、压力上升。

叶片作用，把能量传给气体，是气体动能、压力能和内能都提高；

扩压器作用，能量转换，气体动能转换为压力能和内能。

2. 如图所示，说明迷宫密封的原理和改善密封效果的方法。

迷宫密封的基本原理是在密封处形成流动阻力极大的一段流道。当有少量气流漏过时，便产生一定的阻力降。

改善方法：1要求在小的漏气量流过齿缝时，能有较大的速度头（由压力头转变来的），因此要求齿缝间隙小，密封周边要短；

2 要求在两齿间的空腔中能将齿缝中出来的气流的动能完全变为热量损失而不使它再恢复为压力头，这就要求气流流过空腔时局部阻力愈大愈好，为此需设法增加气流通流面积突然变化的程度及增加流道的曲折程度。

3. 等效率曲线（5分）

同一台离心泵在不同转速下工作时，各对应的相似工况点连成的轨迹为一抛物线，称为相似抛物线，相似抛物线是泵在不同转速下的等效率曲线。

4. 在什么情况下要把两台离心泵串联使用，画图表示出两台性能相同的泵串联前后工作点、流量、扬程的变化情况，并加以说明。（8分）

在泵装置中，若一台泵不能达到所需要的扬程，可将两台或多台泵串联使用。

如上图所示，两泵联合工作点是P，每台泵单独工作点为B，A点为串联后每台泵的工作点。由此看出，串联后两泵的流量均为Q P，扬程为H A，2H A=H P。串联后，每一台泵的流量和单独工作相比增加了（Q P>Q B），而扬程和单独工作相比下降了（H A

5. 解释活塞式压缩机的排气量的概念，计算排气量时如何考虑水蒸气凝析及中间抽气、加气（6分）

压缩机的排气量：单位时间内压缩机最后一级排出的气体换算到第一级进口状态的压力和温度时的气体容积值。

如中间级存在水蒸气凝析，计算排气量时加进这部分；

对于中间抽气，计算排气量时也加进这部分；

对于中间加气，计算排气量时也减掉这部分；

6. 什么是有效汽蚀余量？有效汽蚀余量与哪些因素有关？

有效汽蚀余量——液体进入泵前，液体本身所具有的避免泵发生汽蚀的能量；其大小取决于吸入装置，包括安装高度、吸入装置流动损失、吸液池压力以及温度等。

7. 何为必须汽蚀余量，其大小与哪些因素有关？

必须汽蚀余量-从泵入口到叶轮内最低压力点K处静压能头降低值。其大小与泵本身吸入口条件、流量等因素有关。

8. 离心式压缩机的喘振现象（5分）

当流量小到某一较小值时，气流进入叶轮时的速度就不再和叶片进口角一致，而且产生严重冲击损失，在叶道中引起气流分离。

当流量进一步减小，气流边界层的分离扩及整个通道，这时级的压力突然下降，级后较高压力的气体就倒流到级里来。倒流到级里来的气流补充了级流量的不足，从而使叶轮恢复正常工作，重新把倒流进来的气体压出去。这样又使级中流量减小，于是压力又突然下降，级后的高压力气体又倒流到级中来，重复出现上述现象。

此时，压缩机级和其后连接的储气罐中会产生一种低频高振幅的压力脉动，引起叶轮应力的增加，噪音严重，进而整个机器强烈振动，甚至无法操作，这就是“喘振现象”。

9 比转数的意义，比较下面几种形状的叶轮比转数的大小

1）2）3）

比转数为相似泵的共性，如果比转数相同，则两泵相似，反之亦然。

上图中，n1

10. 活塞式压缩机指示功率、理论等温指示功率和理论绝热指示功率三者有何区别，比较同一台压缩机情况下三者大小。

指示功率为单位时间内实际循环的指示功；

理论等温指示功率为单位时间理论等温循环活塞对气体所做的功；

理论绝热指示功率为单位时间理论绝热循环活塞对气体所做的功；

指示功率>理论绝热指示功率>理论等温指示功率

11. 叶轮内流体速度三角形的决定因素有哪些，速度三角形与泵的工况、性能之间有何关系？

速度三角形决定因素有：叶轮几何形状、尺寸、工作转速及流量；

对于一台确定的离心泵，速度三角形对应着一定的工作转速和流量（即工况），而当工况确定时，泵的性能参数也就相应确定了，包括流量、扬程、功率和效率等。

12. 画图表示出采用旁路分流法调节泵的流量时管路阻力曲线和泵的工作点情况，说明主管、旁路的流量、扬程变化情况。

其中R1是主管的阻力曲线；R2是旁管的阻力曲线；R 是主管路和旁路并联合成曲线。

旁路关闭时，R1即是主管阻力曲线同时亦为合成阻力曲线，泵的工况点为B ；

打开旁路阀门时，泵的工况点为A 。按装置扬程相等分配流量的原则，过A 点作一水平线交R1线于A1，交R2线于A2，则通过旁路的流量为Q A2，通过主管路的流量为Q A1。

13 往复泵的共同特点？降低往复泵流量和压力脉动的方法？

14.掌握奇数缸和偶数缸流量曲线的特点（往复泵）

15.极限自吸高度的影响因素

16.对泵阀的要求，泵阀工作原理（结合图说明）

17.齿轮泵工作原理，困油现象

18.液环泵工作原理及特点

19.扩压器扩压原理，叶片扩压器和无叶扩压器比较

计算题

1．离心式压缩机各部分耗功分配如下图。一台离心式压缩机，一级叶轮的叶片功为H th＝45800 J／kg ，多变效率ηpol＝78％，轮阻损失系数βdf＝0.03，漏气损失系数βl＝0.012，进口流速c j=30m/s，出口流速c c=65m/s，求实际耗功H、多变功H pol、漏气损失耗功

H l、轮阻损失耗功H df和流动损失耗功H hyd。（10分）

实际功耗：

kg J H H th df l tol /6.47723)1(=++=ββ

多变功：

kg J H H tol pol pol /4.37224==η

漏气损失耗功：

kg J H H th l l /6.549==β

轮阻损失耗功：

kg J H H th df df /1374==β

动能损失耗功：

kg J c c H c

j m /5.1662222

=-=

流动损失耗功：

kg J H H H H pol m th hyd /1.6913=--=

2. 用IS200-150-315型泵输送80℃热水，吸入管路阻力损失为∑h s =3m ，吸入密闭容器中

的压力为120kPa(绝)，已知80℃时水的饱和蒸汽压为47340Pa ，Δh r =2.5m ，求允许汽蚀余量和泵的允许安装高度。（10分） 参考计算式：∑-?--≤s st

s h h g p p Z ][][ρ

3.0][+?=?r h h

解：允许汽蚀余量：m h h r 8.23.0][=+?=?

允许安装高度： ∑=-?--≤m h h g

p p Z s st a s 146.1][][ρ 3. 空气预热器要求风机风量90000m 3/h ，全压2300Pa ，空气温度40℃，当地大气压98000Pa ，

确定选择送风机时的风量与风压。

4.某单级单作用压缩机，相对余隙容积0.05，行程容积0.01m 3，转速500r/min ，压缩某种气体，实际吸气压力100kPa ，实际排气压力400kPa ，k=1.4，膨胀指数m=1.2，求压缩机输气量、绝热指示效率。题中压力为绝压，名义吸排气压力与实际相同，温度、压力及泄露系数均取0.96.(13分)

参考计算式：

H H d nV Q λ= )1(160111-'-'=-k k v H i k k Q p P ελ

??

????--='-1)(16011121k k d ad p p k k Q p P 解： 891.0)1-1m

1=-=εαλ（v 788.0==l T P v H λλλλλ

min /94.330m V n Q H H ==λ kw 6.12w 126291-41-4.14.1891

.0*0.01*500*100000*60/1)1(16014.11-4.111===

--=-）（k k v H i k k nV p P ελ kw p p Q p P d it 1.9w 9103ln 6011

21===' kw p p k k Q p P k k d ad 2.11w 111691)(16011121==??

????--='- %2.72='=i

it it P P η %9.88='=i

ad ad P P η 5某单级单作用压缩机，相对余隙容积0.05，行程容积0.01m 3，转速500r/min ，压缩某种气体，名义吸气压力100kPa ，名义排气压力400kPa ，实际平均吸气压力96kPa ，实际平均排气压力405kPa ，k=1.4，膨胀指数m=1.2，求压缩机输气量。题中压力均为绝压，温度、压力及泄露系数均取0.96.(13分)

6某单级单作用压缩机，相对余隙容积0.05，行程容积0.01m 3，转速500r/min ，压缩某种气体，实际吸气压力100kPa ，实际排气压力400kPa ，k=1.4，膨胀指数m=1.2，求压缩机输气量、等温指示效率。题中压力为绝压，名义吸排气压力与实际相同，温度、压力及泄露系数均取0.96.(13分)

m=1.2参考计算式：

H H d nV Q λ= )1(160111-'-'=-k k v H i k k Q p P ελ

1

21ln 601p p Q p P d it =' 7. 某单级单作用压缩机，相对余隙容积0.05，行程容积0.01m 3，转速500r/min ，压缩某种气体，名义吸气压力100kPa ，名义排气压力400kPa ，实际平均吸气压力96kPa ，实际平均排气压力405kPa ，k=1.4，膨胀指数m=1.2，求压缩机输气量，等温、绝热指示效率。题中压力均为绝压，温度、压力及泄露系数均取0.96.(20分)