相似理论在离心式压缩机变工况中的应用
2-6 相似原理在离心压缩机中的应用
A
1A ' 1A
2A ' 2A
比例系数
阻塞系数： ' 叶片数目：
Z ' Z
2-6 相似原理在离心压缩机中的应用
一、相似条件 2.进口运动相似 两压缩机叶道进口速度三角形相似。 同名速度：
c c
' ' ' '
'
c
u1 u1
u2 u2
c1 c1
进口有预旋时： 1r 1 r 同时，还要预旋角相等，或C1与u1的夹角α 1相等。 若进口速度三角形不相似，则：
1r 1 r , 1 1 , 1 1
冲角不等则会不相似，Δβ对流动影响很大。
2-6 相似原理在离心压缩机中的应用
一、相似条件 3.动力相似 ⑴马赫数相等 在压缩过程中，气流参数的变化受到气体可压缩性的
n L RT
S
R T S
n
1 1 .2
84818 79434
3000 2583 ( r / min)
(5)尺寸换算
D2 1
L
D 2 1 .2 1 .5 1 .8 ( m )
原型机性能参数列于下表。取适当多的工况点作相似 换算，就可作出原型机的性能曲线，如下图b所示。
《泵与压缩机》
2-6 相似原理在离心压缩机中的应用
2-6 相似原理在离心压缩机中的应用
一、相似条件 1.几何相似 两机通流部分对应线性尺寸之比相等、对应角度相等、 叶片数相等。 线性尺寸：
L
'
L
L
D2 D2
'
D1 D1
大学_过程流体机械第二版(李云姜培正著)课后答案下载_1
过程流体机械第二版（李云姜培正著）课后答案下载过程流体机械第二版(李云姜培正著)内容简介1 绪论1.1过程流体机械1.1.1过程与生产过程1.1.2过程装备1.1.3过程流体机械1.2流体机械的分类1.2.1按能量转换分类1.2.2按流体介质分类1.2.3按流体机械结构特点分类1.3气体性质和热力过程1.3.1气体状态方程1.3.2气体热力过程1.3.3气体其他性质1.4压缩机概述1.4.1压缩机的分类与命名1.4.2压缩机的用途1.4.3各种压缩机的特点和适用范围1.4.4 压缩机的一些术语和基本概念1.5 流体机械的发展趋势1.5.1 创造新的机型1.5.2 流体机械内部流动规律的研究与应用 1.5.3 高速转子动力学的研究与应用1.5.4 新型制造工艺技术的发展1.5.5 流体机械的自动控制1.5.6 流体机械的故障诊断1.5.7 实现国产化和参与国际市场竞争2 容积式压缩机2.1 往复压缩机基本构成和工作过程2.1.1 基本构成和工作原理2.1.2 压缩机级的工作过程2.2 往复压缩机热力和动力性能2.2.1 压缩机的热力性能和计算2.2.2 压缩机的动力性能和计算2.3 往复压缩机气阀和密封2.3.1 气阀组件2.3.2 工作腔滑动密封2.4 往复压缩机调节和其他附属系统 2.4.1 压缩机的容积流量调节2.4.2 压缩机润滑与润滑设备2.4.3 压缩机冷却和冷却设备2.4.4 气体管路和管系设备2.5 往复压缩机选型和结构实例2.5.1 结构形式选择及分析2.5.2 结构参数选择及影响2.5.3 压缩机的驱动机选择2.5.4 压缩机典型结构实例2.5.5 选型计算实例2.6 回转式压缩机2.6.1 螺杆压缩机2.6.2 单螺杆压缩机2.6.3 滑片压缩机2.6.4 液环压缩机(真空泵)2.6.5 罗茨鼓风机3离心压缩机3.1离心压缩机的典型结构与工作原理 3.1.1离心压缩机的典型结构与特点 3.1.2离心压缩机的基本方程3.1.3级内的各种能量损失3.1.4多级压缩机3.1.5功率与效率3.1.6三元流理论与三元叶轮的应用 3.2性能、调节与控制3.2.1离心压缩机的性能3.2.2相似理论在离心压缩机中的应用 3.2.3压缩机的各种调节方法及其特点 3.2.4附属系统3.2.5压缩机的控制3.3安全可靠性3.3.1叶轮强度3.3.2转子临界转速3.3.3轴向推力的平衡3.3.4抑振轴承3.3.5轴端密封3.3.6离心压缩机机械故障诊断3.4选型3.4.1选型的基本原则3.4.2选型分类3.4.3选型方法3.4.4选型示例4泵4.1泵的分类及用途4.1.1泵的分类4.1.2泵的用途4.2离心泵的典型结构与工作原理4.2.1离心泵的典型结构、分类及命名方式 4.2.2离心泵的工作原理及基本方程4.3离心泵的工作特性4.3.1离心泵的汽蚀及预防措施4.3.2离心泵的.性能及调节4.3.3离心泵的启动与运行4.3.4相似理论在泵中的应用4.4其他泵概述4.4.1轴流泵4.4.2旋涡泵4.4.3杂质泵4.4.4往复活塞泵4.4.5螺杆泵4.4.6滑片泵4.4.7齿轮泵4.5泵的选用4.5.1泵的选用原则及分类4.5.2选用方法及步骤4.5.3泵的选用示例5离心机5.1离心机的典型结构及工作原理5.1.1非均一系的分离及离心机的典型结构5.1.2分离因数和离心力场的特点5.1.3沉降离心机流体动力学基本方程及沉降分离过程 5.1.4过滤离心机的有关计算5.1.5离心机的分类5.2过滤离心机与沉降离心机5.2.1过滤离心机5.2.2沉降离心机5.3离心机的选型5.3.1选型的原则5.3.2选型的依据5.3.3选型的基本方法过程流体机械第二版(李云姜培正著)图书目录《过程流体机械》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，是出版的《过程流体机械》的第二版，本版保留了第一版的编排结构，对部分内容进行了更详细的分析和阐述，还添加了反映近年来的过程流体机械新成果的内容。
1-6-离心泵的相似原理及其应用
c2 c 2 不变量 Fr gL gL
佛鲁德相似准 数
1-6 离心泵的相似原理及其应用
一、相似原理的基础知识
（2）黏滞力起主要作用
L 线性尺寸： L L
'
D2' D1' b1' b2' D' L D2 D1 b1 b2 D
' 对应角度： A A 1A ' 1A
阻塞系数：
'
2 A ' 2 A
尺寸缩放系数
叶片数目： Z ' Z
1-6 离心泵的相似原理及其应用
叶轮的几何相似和运动相似用图
1-6 离心泵的相似原理及其应用
二、相似原理在离心泵中的应用
（3）动力相似 两泵对应点上同名力之比相等、方向相同。
Fg'
' F' Fp Fi ' Fc' f Fg F Fp Fi Fc
有 故
F F' FL Ne 2 2 ' '2 '2 2 L c Lc mc
1-6
离心泵的相似原理及其应用
二、相似原理在离心泵中的应用
（3）通用性能曲线
自学
1-6
离心泵的相似原理及其应用
二、相似原理在离心泵中的应用 4．离心泵的比转数 相似定律分别表示几何相似泵的相似工况性能参数Q、 H、N和n之间的相似关系。 为表征叶片泵运转性能与叶轮几何特征的综合性能 参数Q、H、n，以便于分类设计，选择和系列研究，引入 比转数ns。
流体机械原理_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
流体机械原理_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.前向叶轮和后向叶轮相比，前向叶轮做功能力更大。
参考答案:正确2.按外形结构划分，离心式压缩机叶轮通常有哪些划分？参考答案:闭式叶轮、半开式叶轮、混流式叶轮、双面进气叶轮3.离心压缩机中，叶轮的主要作用是？参考答案:对气体做功或向气体传递能量4.离心压缩机中，哪种叶轮使用最多？参考答案:后向叶轮5.离心压缩机流道的当量水力直径越小，摩擦损失（）。
参考答案:越小##%_YZPRLFH_%##变小6.目前三维非定常流动理论已经比较成熟。
参考答案:错误7.离心压缩机中的流动损失包括（）。
参考答案:摩擦损失、分离损失、尾迹损失、二次流损失8.流体机械内流的研究方法主要包括：参考答案:流体机械内流理论、流体机械内流测试技术、流体机械内流计算方法9.流体机械内流的特点：参考答案:三维流动_粘性流动_非定常流动_可压缩性10.离心压缩机流道的扩压因子越大越好，有利于提高其增压能力。
参考答案:错误11.离心压缩机中的摩擦损失只存在于通道壁面与流体之间。
参考答案:错误12.由于横向涡流的影响，离心叶轮的做功能力（）。
参考答案:下降##%_YZPRLFH_%##降低##%_YZPRLFH_%##减少##%_YZPRLFH_%##变小13.叶轮对通过叶轮流道的单位质量的流体所做的功叫做（）。
参考答案:理论功14.离心压缩机等熵效率小于多变效率，这说明等熵过程的损失要比多变过程的损失大。
参考答案:错误15.当流动存在损失时，欧拉透平机械方程不再适用。
参考答案:错误16.从流体机械发展方向看，主要是提高压缩机的经济性、可靠性和实用性。
参考答案:正确17.在离心压缩机中，叶轮是唯一的提高气体压力的部件。
参考答案:错误18.流体机械是指以流体为工作介质来转换（）的机械。
参考答案:能量19.离心压缩机的末级的通流部件包括有（）。
参考答案:叶轮、扩压器、蜗壳20.轴流压气机的基本单元是（）参考答案:级21.若两台压缩机之间满足流动相似条件，二者就具有完全相同的无因次性能曲线。
相似理论在机械工程中的应用探讨
相似理论在机械工程中的应用探讨
相似理论是一种重要的物理现象表达方式，它在机械工程中也有广泛的应用。
相似理论可以帮助工程师设计出更加可靠的机械结构，提高机械设备的运行效率和性能。
首先，相似理论可以用于机械结构的设计。
机械结构设计需要考虑许多因素，如结构的稳定性、强度、刚度、振动等。
利用相似理论，可以将实际结构和模型结构进行相似变换，得出两者之间的相似比例，然后根据相似比例对模型结构进行重新设计，使之满足实际结构的各种要求。
这样可以大大减少设计成本和时间，提高设计的准确性和有效性。
其次，相似理论还可以用于机械运动学和动力学分析。
机械运动学和动力学分析需要考虑机械部件的运动学和动力学参数。
利用相似理论，可以将机械系统进行相似变换，得出两者之间的相似比例，然后根据相似比例进行运动学和动力学参数的计算和分析。
这样可以准确预测机械系统在不同工况下的运动和力学行为，提高机械系统的运行效率和稳定性。
综上所述，相似理论在机械工程中有广泛的应用。
利用相似理论，可以帮助工程师设计出更加可靠的机械结构，提高机械设备的运行效率和性能。
当然，相似理论仅是机械工程中的一个方面，机械工程还需要考虑许多其他因素，如机械部件的材料、制造工艺、装配技术等。
因此，机械工程师需要不断学习和提高自己的技能，以适应不断变化的市场需求和技术要求。
相似理论
科研与工程中运用相似理论的目的是为了导出满足相似所需要的条件。也就是在研究离心式压缩机里的相似性问题时，就需导出一个相似准则用来判定流动是否相似。相似准则由描述现象独特物理量构成的无量纲的数，用以表征该现象的特征，相似准则可划分为决定性相似地和非决定性地，其中决定性相似准则决定了两系统是否具有相似性，而两个系统相似的结果是非决定性地相似准则。
相似这个概念首先出现与几何学，几何学里的相似仅是几何尺寸形状大小相似。工程上应用的相似理论是从现象的客观规律出发，结合自身的内部规律及需要满足的外部条件，对其数理方程进行数理演算推出需要的结论。它并不是一个单独的学科，本身内容也说不上多，但是应用范围却甚为广泛。在离心压缩机中的相似主要是研究气体流动的相似性，也就是当气流通过几何上相似的两个系统时，在所有的对应点上，各个同名参数(压力、速度、温度等)的比例均是一个常数，并且可以用一样的方程来表达本质上相同的现象。这样的流动即为相似流动，也称之为气动性能相似。所以，要实现相似流动，首先得保持两个系统的几何相似，其次需要分别保持运动相似、热力相似和动力相似。定义所有对应点同名参数的比值的无量纲常数，我们一般称之为相似系数。
通常情况下，相似理论在离心压缩机中的应用主要两个方面:一是设计的时候，根据现有的气动性能良好的机器或者模型级来设计新机器;二是需对己设计制造好的机器进行试验，但试验条件(如进口条件、工质、转速等)难以符合设离心式压缩机机组大，生产制造的成本高，对设计好的机器先制作模型级进行性能试验，然后根据实验的结果换算成实物性能，判断其是否满足设计要求。不满足的话，则需修改，通常这个过程需要多次反复，可见相似理论在设计中有着重要的作用。而在工程上相似理论的另一个作用就是压缩机的性能换算。离心式压缩机因其使用场合、工作介质、环境条件不相同，实际上无法按照工程使用条件进行性能试验。生产制造厂家往往利用易得的介质和常温常压下的进口条件对各类压缩机进行实验，然后再运用相似理论进行性能上的换算，得到实际使用条件下的离心压缩机性能。
离心式压缩机性能参数相似设计计算（论文资料）
离心式压缩机性能参数相似设计计算李富成步群/东北大学钮惠祥/盛虹集团有限公司摘要:介绍了离心式压缩机完全相似条件,主要性能参数、其关系方程、无因次数及无因次方程,相似设计计算公式及使用方法。
关键词:离心式压缩机;性能参数;设计计算中图分类号:TH452文献标识码:B文章编号:1006-8155(2008)01-0023-05The Similar Design and Calculation Method for Performance Parameter of Centrifu gal C ompressorsAbstract:This paper introduces the total similar conditions of centrifug al compressors and the main performance parameter,relation equation, dimensionless number and dimensionless equation.And the sim ilar design and calculation equation and its using method are also specified in this paper.Key words:centrifugal compressor;performance parameter;design and calculation0引言离心式压缩机性能参数相似设计计算是最简便、最快速、最可靠的设计计算方法。
采用这种方法可省时、省力。
为此,笔者以相似理论为基础结合离心式压缩机实际情况,推出一套离心式压缩机性能参数相似设计计算公式和计算方法。
离心式压缩机有单级与多级。
多级离心式压缩机由若干级串联而成。
本文着重讨论单级离心式压缩机性能参数相似设计计算。
为了讨论方便,只研究离心式压缩机模型与实物之间相似问题。
相似理论在离心泵中的应用
• 运动相似：通流部分对应点上同名速度的比值相等，同时 同名速度的方向角相等。
• 动力相似：通流部分对应点上作用的同名力之比相等，同 名力的方向相同。
• 热力相似：通流部分流体内部的传热和热力过程。
模型机
原型机
（1） 几何相似
( ) HT∞
=
1 g
u2cu2∞ − u1cu1∞
= u2cu2∞ − u1cu1∞
(m) (J/kg)
二、离心泵的相似定律
（1） 流量关系
Q = ην QT = ην πD2b2τ 2c2r
D2 ' = b2 ' D2 b2
τ2'=τ2
c2r ' = u2 ' = D2 ' n' c2r u2 D2n
Dvx Dt
=
fx
−
1
ρ
∂p ∂x
+ν
∂2vx ∂x 2
+
∂2vx ∂y 2
+
∂2vx ∂z 2
Dvy Dt
=
fy
−
1
ρ
∂p ∂y
+ν
∂2vy ∂x 2
+
∂2vy ∂y 2
+
∂2vy ∂z 2
Dvz Dt
=
fz
−
1
ρ
∂p ∂z
+ν
∂2vz ∂x 2
+
∂2vz ∂y 2
+
∂2vz ∂z 2
惯性力
体积力 压力差
① 牛顿准数Ne：合外力F 与惯性力Fc之比
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1. 从前面的分析可知, 压缩机在保持相似
的条件下, 可用相似理论来进行变工况的性能 换算, 并依此来进行增大负荷的可行性研究和
安全性研究。
2. 可行性问题 我厂使 103J 压缩机提高能
力为 10% 。其三段性能曲线已表示在图 3 中, 三段设计功率为 17600 kW , 流量增加 10% 时,
时, 应将 短路器插在 FA—FB 位置; 当软件版
( 编辑 松柳)
·38·
《机械工程师》 1997. 3
由压缩机原性能曲线查得: Q= 22000 kg/ h 时,
排气压力为 Pd = 5M Pa。如入口压力为 Ps = 0. 431M Pa, 压缩 机在 100% 负荷 时的 压 力比 为:
= P d / Ps = 5/ 0. 431= 11. 6 压缩机在 110% 负荷时出口压力为:
′= 〔+
(
uu′) 2(
m-
1
m
〕m -
m
1
= 16. 6
式中 u′、u 为负荷百分数, u′= 110% , u= 100% P d ′= p s · ′= 7. 15M Pa
功率为
N ′= ( uu′) 3N =
(
11 10
00)
×375
0=
4 988k w
式中 N 为 100% 负荷时功率值 流量为
3. 安全性问题 首先遇到的是临界转速的 制约, 应根据工作转速、系统的临界转速较验轴 为何类型, 即刚性轴应满足: n≤0. 75nc, 挠性轴 应满足 1. 45nc1 < n< 0. 7 nc2, 以防止产生共振, 103J 满足要求。其次为叶轮的线速度, 一般规 定不大于 320 m / s, 而 103J 压缩机叶轮线速度 为 280～295 m / s, 因而提速后也是安全的。再 有为轴向力问题, 压缩机流量提高 10% 时, 轴 向力近似增大 40% 左右, 在压缩机设计时, 通 常规定残余轴向力在 10000N 左右, 103J 机组 采用金斯伯雷型止推轴承, 总承载能力为 50000N 以上, 轴承的承载仍能满足要求。
102J 原料气压缩机使用介质为油田气, 其 组份如下 N 2 : 1. 5% ; C4 : 83. 5% ; CO 2: 0. 5% ; C2 H6: 5. 8% ; C3H8 : 5. 9% ; CH 10: 2. 6% ; C9 H12: 0. 5% ; 其中重组分被乙烯留用。
由于 CH4 的 K 1 = 1. 32, N 2 的 K 2 = 1. 41, 则原料气的平均绝热指数 K m 为:
∑ K m = 1 +
1 = 1. 28 Ki+ 1
m m-
1=
Km Km-
1
yP =
1. 28 × 0. 78 1. 28 - 1
=
3. 57
式中 m 为多变指数 y p 为多变效率, 取 0. 78
7. 当发生故障时, 自动显示故障代码 F xx 本≤2. 2( 128K EP RO M ) 时, 应 将短路 器插 在
《机械工程师》 1997. 3
图 3 103J 压缩机三段性能曲线
实际功率增大 30% , 压机总消耗功率为: N ″= 17600( 1 + 0. 3) = 22880 kW
拖动 103J 的两台汽轮机总设计功率为 20510 K W , 其额定功率 N ′′′= N ″/ 0. 8～0. 9= 22788 ～25638 kW , 因此汽轮机可满足功率要求。
相似理论在离心式压缩机变工况中的应用
孔宪芳 胡 滨 张铁柱
摘要 本文结合工厂 实际生产情况, 用相似理论来研究压缩机变工况, 从而为提高生产能力提供依据。
关键词: 相似原理 变工况 性能曲线
1 引言 众所周知, 离心式压缩机都是按特定工况
设计的, 称做设计工况。压缩机只有在这一工况 下运行, 才有最高的效率, 工作状态最佳。但在 生产过程中, 操作条件是经常发生变化的, 如进 气量的增加或减少, 组份的改变或者人为的提 高产品的产量等, 这些都使压缩机的原有工况 发生改变, 以适应生产的要求。此时, 可以用相 似原理来评估变工况下压缩机的性能, 计算出 压力、流量和功率的大小。 2 相似理论在变工况下的应用
下, 可应用相似论对压缩机变工况下的性能进 行研究。在生产中, 为提高产品产量, 在压缩机 结构不变的前提下, 必须提高转速。为此, 需用 相似理论通过性能换算, 求出变工况条件下的 压力、功率、流量能否达到要求, 其变化是否在 安全范围之内。
通常, 工厂增加产量时, 压缩机的转速变化 不大于 20% , 对压缩机性能影响不显著, 气体 参数变化也不大。因此, 可用近似计算方法进行 性能换算。现以 102J 原料气压缩机为例进行换 算:
可从故障表中查出故障原因; 当调整或修改有 F B—FC 位置。
关参数值时, 可查阅参数表。
9. 调机时, 必须按调试框图程序操作。其中
8. 6RA27 系 列装置主要用于 3. 3 版本软 三个调节器优化过程必须完成, 否则装置不能
件的使用操作。当软件版本≥3. 1( 256KEPROM ) 正常工作。
在一定转速下压缩机流量与出口压力、消 耗 的功率 和压 缩机 的 效率所 组成 的曲 线, 为压缩机性能曲 线, 如图 1 所示。
这 些 曲 线清 晰 的 表示出 了压 缩机 各种工况下的性能, 是 压缩机 的运 行和 图 1 压缩机性能曲线 变工况分析 重要依 据。
在离心式压缩机中, 流道中各对应 点的相 同参数之比, 即速度、压力、温度和比重之比各 个相等, 为压缩机两流动过程相似。在此种情况
Q′= uu′Q= ( 111000) ×22000= 24200kg/ h
式中 Q 为 100% 负荷时流量值
有了上述的功率 N ′, 流量 Q ′和压力 P′d, 就可以
做出在
110% 负
荷 时压
缩 机性
能 曲 线,
如图 2 所示。同
理, 可做
出 103J
压 缩机
的 三段
性 能曲
线, 如图
3 所示。 图 2 换算后 102J 性能曲线 3 分析与讨论
参考文献
1 大连工学院. 离心式压缩机. 化学工业出版社 , 1982 2 黄钟 岳. 化工透 平式压缩机. 大连理工大学出 版社,
1 98 9 3 西安交 通大学. 离心 式压缩 机原理. 机 械工业 出版
社, 1980 4 大连工学院. 工业汽轮机, 1982
( 编辑 松柳)
·3 9·