离心压缩机多变指数
离心压缩机多变指数
1. 离心压缩机的基本概念和工作原理
离心压缩机是一种常见的动力机械设备，用于将气体或蒸汽压缩，提高其压力和温度。它的工作原理基于离心力和动量转换的原理。
离心压缩机由一个旋转的叶轮和一个静止的壳体组成。气体或蒸汽通过进气口进入压缩机，然后被叶轮的旋转运动带到离心力的作用下，沿着叶轮的径向方向流动。在流动过程中，气体或蒸汽的动能被转换为离心力，同时也被压缩。
离心压缩机的多变指数是一个重要的性能参数，用于衡量其压缩效率。多变指数越高，压缩机的效率越高。多变指数的计算公式为：
多变指数 = （出口总压力 / 进口总压力）^（1 / 多变指数）
其中，进口总压力是气体或蒸汽进入离心压缩机时的总压力，出口总压力是气体或蒸汽离开离心压缩机时的总压力。
2. 影响离心压缩机多变指数的因素
离心压缩机的多变指数受多种因素的影响，下面将详细介绍其中的几个主要因素。
2.1 进口总压力和出口总压力
进口总压力和出口总压力是计算多变指数的关键参数。当进口总压力和出口总压力增加时，多变指数会降低，压缩机的效率也会降低。
2.2 叶轮的几何参数
叶轮的几何参数，如叶片的数量、叶片的弯曲角度和叶片的长度等，对离心压缩机的多变指数有显著影响。通过优化叶轮的几何参数，可以提高离心压缩机的多变指数，提高其效率。
2.3 进口气体或蒸汽的温度
进口气体或蒸汽的温度也会对离心压缩机的多变指数产生影响。当进口气体或蒸汽的温度升高时，多变指数会降低，压缩机的效率也会降低。
2.4 进口气体或蒸汽的湿度
进口气体或蒸汽的湿度对离心压缩机的多变指数同样有一定影响。湿度较高的气体或蒸汽会导致离心压缩机的多变指数降低，降低其效率。
3. 提高离心压缩机多变指数的方法
为了提高离心压缩机的多变指数，增加其压缩效率，可以采取以下几种方法。
3.1 优化叶轮的设计
通过优化叶轮的几何参数，如叶片的数量、叶片的弯曲角度和叶片的长度等，可以改善离心压缩机的流体动力学性能，提高多变指数。
3.2 控制进口气体或蒸汽的温度和湿度
控制进口气体或蒸汽的温度和湿度可以减少湿气对离心压缩机的影响，提高多变指数。
3.3 使用高效的压缩机材料
选择高效的压缩机材料可以降低离心压缩机的摩擦损失和能量损失，提高多变指数。
3.4 定期维护和保养
定期维护和保养离心压缩机是提高其多变指数的重要手段。及时更换磨损严重的零部件，清洁叶轮和壳体，保持压缩机的良好工作状态。
结论
离心压缩机的多变指数是衡量其压缩效率的重要指标。通过优化叶轮的设计、控制进口气体或蒸汽的温度和湿度、使用高效的压缩机材料以及定期维护和保养，可以提高离心压缩机的多变指数，提高其压缩效率。这对于提高工业生产过程中的能源利用效率、减少能源消耗具有重要意义。
压缩机多变过程
透平压缩机多变过程 -----《离心式压缩机原理》P21 多变过程是一个有损失的实际压缩过程，可以分为对外无热交换和对外有热交换的两种情况进行讨论。 对外无热交换时的实际压缩过程（Q0=0，Qhyd≠0），由于存在损失，所以它是一个不可逆过程。在图1-9上，用曲线1-2表示对外不热交换的多变过程。 从能量方程式和伯努利方程式得知： W pol+??yd+?l+?df=c p T2?T1 这时，由多变压缩功和损失消耗的能量之和，相当于面积a2’’2’2cb，由于在p2等压线下，2’’和2之间的面积等于： c p T2?T2’‘=c p T2?T1 损失是以热量形式加给气体，按照T-S图的性质，加到气体内的热量为过程曲线下的面积b12c。因而多变压缩功Wpol相当于a2’’2’21b(即等于面积 a2’’2’2cb减去面积b12c)。多变压缩过程比定熵压缩其压缩功大相当于面积12’2。这是因为多变压缩过程加入了损失转换的热，使得温度附加的提高，则需要较多的工。
对外具有热交换的过程，一般指具有冷却的过程。此时： W pol+??yd+?l+?df=c p T2?T1+Q0 压缩过程线按图1-10中1-2进行。由于c p T2?T1相当于面积a2’’2d，气 体向外界传出的热量为面积d212’’’c。为了比较方便，假定这时损失消耗的工与无热交换时相同，以面积b12’’’c表示，则多变压缩功相当于面积a2’’21b（即等于面积d212’’’c加上面积a2’’2d再减去面积b12’’’c）。由于冷却程度不同，所需要传出的热量也不同。如果气体传出的热量愈多，气体在压缩过程中加热俞少，这时所节省的功愈多，越接近等温过程，多变压缩功越小，图1-10所表示的有冷却的过程，其多变指数为1 离心式压缩机 一、离心式压缩机的发展概况 离心式压缩机是透平式压缩机的一种，具有处理气量大，体积小，结构简单，运转平稳，维修方便以及气体不受污染等特点。随着气体动力学研究的成就使离心压缩机的效率不断提高，又由于高压密封，小流量窄叶轮的加工，多油楔轴承等技术关键的研制成功，解决了离心压缩机向高压力，宽流量范围发展的一系列问题，使离心压缩机的应用范围大为扩展，以致在很多场合可取代往复活塞式压缩机。 二、离心压缩机的工作原理和基本结构 1、工作原理 一般说，提高气体压力的主要目标就是增加单位容积内气体分子的数量，也就是缩短气体分子与分子之间的距离。为了达到这个目标，除了采用挤压元件来挤压气体的容积式压缩方法以外，还有一种用气体动力学的方法，即利用机器的作功元件（高速回转的叶轮）对气体作功，使气体在离心力场中压力得到提高，同时动能也大为增加，随后在扩流道中流动时这部分功能又转变为静压能，而使气体压力进一步提高，这就是离心式压缩机的工作原理或增压原理。 2、基础结构 下面分别叙述压缩机流道中各组成部分（或称为通流元件）的作用。 吸气室：压缩机每段的第1级入口都设有吸气室，其作用是将气体从进气管均匀地导入叶轮的入口以减小气体进入时的流动损失。 叶轮：叶轮是离心压缩机中最重要的一个部件，驱动机的机械即通过此高速回转的叶轮叶片对气体作功而使气体获得能量，它是压缩机中唯一的作动部件，故亦称工作轮。叶轮一般是由轮盖、轮盘和叶片组成的闭式叶轮，也没有轮盖的半开式叶轮。 扩压器：气体从叶轮流出时，具有很高的速度，为了使这部分速度能尽可能地转化为压力能，在叶轮外缘的周围设置了流通截面逐渐扩大的流通空间，这就是扩压器。扩压器是由前后隔板组成的环形通道。其中不装叶片的称为无叶扩压器，装有叶片的称为叶片扩压器。 弯道：为了把从扩压器流出来的气体引导到下一级去进行再压缩，在扩压器外围设置了使气体由离心方向改变为向心方向的环形通道，称为弯道。弯道是由隔板和气缸内壁组成的环形空间。 回流器：为了使气流以一定方向（一般是轴向）均匀地进入下一级的叶轮入口，又在弯 流体机械复习题库 一、选择题 1．活塞压缩机的实际工作循环由___A__个过程组成。 A．四 B．三 C．二 D．一 2．气缸中心线夹角为180°，曲柄错角为180°的两列压缩机属于__D____式压缩机。 A．直列 B．角 C．对置 D．对动 3．各类压缩机的___D___惯性力可用加平衡质量的方法来平衡。 A．一阶 B．二阶往复 C．往复 D．旋转 4. 在往复式压缩机中，活塞与气缸环形间隙的密封靠活塞环来实现。活塞环通常不是一道，而是多道，承受最大压差的活塞环是 A 活塞环。 A. 第一道 B 第二道 C. 最后一道 D. A和B 5.在离心压缩机中多变指数一般为_B_____。 A. m = 1 B. 1 < m < k C. m = k D. m > k __A____。 6．径向型叶轮，叶片出口角 2 A A. =90° B. <90° C. >90° D.<180° 7. 在离心压缩机中，为了防止转子轴向移动，需要安装 C A. 滚动轴承 B. 滑动轴承 C. 止推轴承 D. 普通圆柱轴承 8．有效汽蚀余量与A有关。 A. 吸液管路特性 B. 离心泵结构 C.离心泵转速 D. B 和C 9．两台性能相同的泵并联后A。 A.总流量等于单泵工作流量的两倍 B.总扬程等于单泵工作扬程的两倍 C.总流量大于单泵工作流量的两倍 D.总流量小于单泵工作流量的两倍 10. 离心泵中蜗壳的作用是__B____。 A.收集液体，提高液体有效能头 B.收集液体，将液体部分动能变为静压能 C.收集液体，将液体均匀引出泵 D.收集液体，将液体全部动能变为静压能 二、填空题 1．往复式压缩机级的理论压缩循环过程有吸气；压缩；排气过程；往复式压缩机级的实际压缩循环过程有膨胀；吸气；压缩；排气过程。 第三节多变过程 前面我们介绍了四种典型的热力过程（统称为基本热力过程）。 它们的特点是在状态变化过程中，不发生变化或系统与环境之间没有热量交换。 在实际的热力工程中，往往是三个状态参数都发生改变，且系统与环境之间存在热量交换。所以就不能用前面讲的热力过程来分析实际中的热力工程。这就需要建立一种更普遍、更一般、更有代表性的过程来研究，并且这种过程能满足一定的规律性。多变过程能满足我们的需要。 多变过程的表达式为：pv n=常数 式中：n—多变指数。 在某一特定的多变过程中，n值为常数； 在不同的的多变过程中，n值也不相同。 n值的取值范围：+∞到-∞之间的任何实数，对应的多变过程也有无限种。 为了研究和分析的方便，我们可以将一个复杂的多变过程，分为n之不同的几个热力过程阶段，使每个阶段的n只保持不变。 每个阶段的特征为：pv n=常数，且n为定值。 这样，多变过程实际上就是所有热力过程的总称了。多变过程包括了所有的热力过程，四个基本热力过程只是多变过程的特例，所以也可用多变过程来表示。（习惯上多变过程是指除四个基本热力过程之外的其他过程）。 当n=0时，pv0=p=常数。（即定压过程）； 当n=1时，pv1=pv=常数。（即等温过程）； 当n=k时，pv k=常数。（即绝热过程）； 当n=±∞时，pv n=常数,则p1/n v=常数, p1/n v= p1/±∞v= v=常数。（即定容过程）。 由于多变过程与绝热过程的过程方程式类似，所以多变过程的计算可以套用绝热过程的计算公式，只是将公式中的k值变为n值即可。 1．过程方程式 pv n =常数 2．初、终状态参数关系 由理想气体状态方程pv=RT 和过程方程可求得初、终状态参数关系为 P 1v 1n = P 2v 2n 4．能量计算 多变过程中，内能和焓的变化量分别为 Δu=c v (T 2-T 1) Δh=c p (T 2-T 1) 比膨胀功 比技术功为 由式（6-16）和式（6-17）看出，多变过程中，技术功为膨胀功的n 倍。 注意：以上两式不适用于n=1的等温过程。 单位质量的热量为 () n v v p p 2 11 2= () 1 2 11 2-= n v v T T () n n p p T T 1 1 2 1 2-= ） （156-或 16)-(6) ()(22111 211 v p v p T T R w n n n n n t -= -= --， 17)-(6) ()(2211112111v p v p T T R w n n n -= -= --) (()12121T T c T n R v --=-- 18)-(6) )(()((121 1 11 121 T T c c T T c v n k v n n n c c v v p --=-- =------) (121 T T c v n k n -=-- 离心式压缩机国家技术标准的基本参数 离心式压缩机国家技术标准的基本参数 1. 前言 离心式压缩机是一种常见的动力机械设备，被广泛应用于空调、制冷和空气压缩等领域。作为一种关键的能源转换设备，离心式压缩机的国家技术标准具有重要意义。本文将深入探讨离心式压缩机国家技术标准的基本参数，并对其进行全面评估和解析。 2. 离心式压缩机基本参数 离心式压缩机的国家技术标准主要包括以下基本参数： - 流量：指定工作条件下单位时间内通过离心式压缩机的气体流量。流量是衡量离心式压缩机性能的重要参数，直接影响其制冷、压缩效率和使用范围。 - 压比：指定工作条件下压缩机的出口压力与入口压力之比。压比是评价压缩机压缩效率的关键指标，对于节能和效率的影响至关重要。 - 转速：离心式压缩机的转速直接关系到其压气机和扩压机的性能，也是制冷、压缩效率的重要影响因素。 - 安全性能：包括离心式压缩机的安全阀、过载保护和自动停机等安全措施，以确保设备在运行过程中的安全可靠性。 - 噪音和振动：评价离心式压缩机运行时产生的噪音和振动情况，对于 设备的舒适性和环境影响至关重要。 3. 深度评估 对于离心式压缩机国家技术标准的基本参数，我们需要从多个角度进行深度评估。流量和压比是离心式压缩机性能的核心指标，其在不同工况下的变化对设备的适用范围和效率有重要影响。在转速、安全性能、噪音和振动等方面也需要充分考虑，并且通过标准化的测试方法进行评价。 4. 总结和回顾 在对离心式压缩机国家技术标准的基本参数进行全面评估后，我们可以得出结论：这些基本参数涵盖了离心式压缩机性能和安全的关键方面，对于设备的设计、制造和使用具有重要意义。标准化的基本参数也为厂家、用户和监管部门提供了统一的依据，促进了离心式压缩机技术的发展和应用。 5. 个人观点和理解 在我看来，离心式压缩机国家技术标准的基本参数是压缩机行业发展的重要支撑，对于提高设备性能、保障安全和节能减排都具有不可替代的作用。在未来，我希望这些标准能够进一步完善和更新，以适应新材料、新工艺和新技术的发展，推动离心式压缩机行业迈向更加绿色、高效和可持续的发展道路。 离心式压缩机 离心式压缩机第三章离心式压缩机 3.1 离心式压缩机概述 3.2 基本方程式 3.3 级内的各种流量损失 3.4 多级压缩 3.5 功率与效率 3.6 性能与调节 3.7 相似理论的应用 3.8 主要零部件及辅助系统 3.9 安全可靠性 3.10 选型 3.1 离心式压缩机概述 3.1.1 发展概况 3.1.2 工作原理 3.1.3 工作过程与典型结构 3.1.4 级的结构与关键截面 3.1.5 离心压缩机特点 3.1.6 适用范围 3.1.1 发展概况 离心式压缩机是透平式压缩机的一种.早期只用于压缩空气,并且只用于低,中压力及气量很大的场合.目前离心式压缩机可用来压缩和输送化工生产中的多种气体.它具有:处理量大,体积小,结构简单,运转平稳,维修方便以及气体不受污染等特点. 随着气体动力学的研究,使得离心式压缩机的效率不断提高;又由于高压密封,小流量窄叶轮的加工和多油楔轴承等技术关键的研制成功,解决了离心压缩机向高压力,宽流量范围发展的一系列问题,使离心压缩机的应用范围大为扩展,以致在许多场合可以取代往复活塞式压缩机. 3.1.2 工作原理 一般说来,提高气体压力的主要目标就是增加单位容积内气体分子的数量,也就是缩 短气体分子与分子间的距离.达到这个目标可采用的方法有: 1,用挤压元件来挤压气体的容积式压缩方法(如活塞式); 2,用气体动力学的方法,即利用机器的作功元件(高速回转的叶轮)对气体作功,使气体在离心力场中压力得到提高,同时动能也大为增加,随后在扩压流道中流动时这部分动能又转变成静压能,而使气体压力进一步提高,这就是离心式压缩机的工作原理或增压原理. 3.1.3 工作过程与典型结构 1-吸入室; 2-轴; 3-叶轮; 4-固定部件; 5-机壳; 6-轴端密封; 7-轴承; 8-排气蜗室; 离心压缩机 转子:转轴,固定在轴上的叶轮,轴套,联轴节及平衡盘等. 定子:气缸,其上的各种隔板以及轴承等零部件,如扩压器,弯道,回流器,蜗壳,吸气室. 驱动机 转子高速回转 叶轮入口产生负压(吸气) 气体在流道中扩压 气体连续从排气口排出 气体的流动过程是: 组成 离心式压缩机常用术语: 级: 由一个叶轮与其相配合的固定元件所构成 段: 以中间冷却器作为分段的标志,如前所述,气流在第三级后被引出冷却,故它为二段压缩. 离心压缩机 一、问答题 1．同一台压缩机转速相同，分别压缩空气和二氧化碳气（进气状态相同，进口容积流量相同），试比较叶轮所提供的叶片功和压缩机的出口压力哪个大？若要求这两种气体有相同的压力比时，比较所需的级数。 2．写出理想气体在离心压缩机中分别为绝热压缩过程和多变压缩过程时，压缩机对每公斤气体所作的压缩功的公式（对每公斤气体而言，压缩机向外传出的热量很少，可忽略）。比较哪个过程的功大？并说明原因（介质初始进气条件和终压均相等）。 3．DA140—61硝酸气压缩机，气体主要成分是氮气、一氧化碳、氧气和空气，设计流量Q s0 =140m3/min，出口压力p d0=3.5×105 Pa（绝），但在某工厂实际操作中流量Q=120m3/min，出口压力p d =3.0×105 Pa（绝），达不到设计要求，试定性分析： （1）．流量和压力达不到设计要求的原因可能是什么？ （2）．若该厂在实际操作中降低出口管网压力而其他条件不变时，流量和出口压力能否达到要求？ 4．分析离心压缩机中产生冲击损失的原因及影响冲击损失大小的因素。 5．什么叫临界马赫数M cr ？什么叫最大马赫数M max？ 6．离心压缩机完全相似的三个先决条件是什么？在性能换算中有两种近似相似情况是哪两种？ 7．离心压缩机设计时，进口相对速度马赫数M w1常取在临界马赫数M cr 和最大马赫数M max之间，为什么？ 8．在同温度下空气和氢气哪个音速大？哪种气体更难于压缩？如果在M w1 =0.85下压缩气体，以同一叶轮在同样进气温度下工作，压缩空气和氢气哪个允许的叶轮圆周速度大？ 9．离心压缩机常采用的叶轮型式有哪几种？其中最常用的是哪一种？其叶片出口安放角大致范围是多少？ 10．浮环密封装置中浮环有高压侧和大气侧浮环之分，哪侧浮环与轴的间隙较小，为什么？密封油和机内介质的压力差用什么来控制？ 11．同一离心压缩机的绝热效率和多变效率哪个值大，为什么？ 12．叶片扩压器的优点是什么？它适用于叶轮出口气流角α 2 较大还是较小的场合，为什么？ 13．离心压缩机中流量大于和小于设计流量时，其冲角是正值还是负值？叶轮内涡流区主要出现在工作面还是非工作面？ 14．试写出下列离心压缩机中常用的方程式和表达式： （1）．稳定流动焓值方程； （2）．伯努利方程； （3）．多变压缩功（多变能头）； （4）．特征马赫数。 15．滞止焓是气流在什么时候的焓？在压缩机扩压器流道中滞止温度和滞止压力是如何变化的，为什么？ 16．径向直叶片叶轮适用于何种情况？它常作成半开式型式，为什么？在多级压缩机中如何使用？ 摘要压缩空气储能被认为是最具发展前景的大规模物理储能技术之一，压缩机作为其关键部件对系统整体性能具有重要影响。离心式压缩机具备大流量、高压比、宽工况的运行特性，在压缩空气储能领域相对其他类型压缩机更具优势。受固定容积储气装置充气特性影响，压缩机常运行于非设计工况，对压缩机性能进行准确预测可提高系统效率，减少研发投入。20世纪50年代起，国内外学者对离心式压缩机性能预测开展了大量研究，建立了多种性能预测方法。本文将性能预测方法分为机理建模类、相似换算类与数据驱动类，在总结各方法基本原理及研究进展的基础上，定性分析了各方法在建模周期、预测精度、可移植性及适用场景等方面的差异，并对性能预测未来发展趋势进行了展望，旨在为离心式压缩机性能预测方法的研究与应用提供指导。 关键词离心式压缩机；性能预测；压缩空气储能 压缩空气储能(compressed air energy storage，CAES)具有容量大、寿命长与环境友好等优点，被认为是最具发展前景的大规模储能技术之一。压缩机作为压缩空气储能系统的关键部件，对于系统整体性能具有重要影响。离心式压缩机具备大流量、高压比、宽工况等运行特性，在压缩空气储能领域相对其他类型压缩机更具优势。然而由于储气装置压力变化，CAES压缩机常运行于非设计工况，在设计阶段对压缩机工作范围内性能进行预测能够有效提高系统效率，同时缩短研发周期，降低研发成本。离心式压缩机作为工业生产的核心设备，其性能预测方法一直是学术界与工业界关注的重点。早期性能预测研究内容主要是建立一维流动模型，在1956年首先建立了以损失模型为基础的一维性能预测程序，但研究中缺少部分流动损失机理模型。利用解析方程与经验相关性补充建立了多种损失模型，并提出一种预测压缩机非设计工况性能的程序。在此基础上，建立 压缩机 容积式压缩机:是指气体直接受到压缩,从而使气体容积缩小、压力提高的机器。属于强制压缩。 速度式压缩机:是利用高速旋转的转子将其机械能传给气体,并使气体压力提高的机器。主要有轴流式和离心式两种。 往复压缩机的结构:工作腔部分:气缸、气阀、活塞,传动部分:曲轴、连杆、十字头、活塞杆、十字头销、曲柄销,机身部分:支承(连接)气缸、传动部分,辅助部分:润滑、冷却、调节、安全阀、消音器、滤清器、缓冲器 容积式压缩机的特点:①机器转速的改变对工作容积的变化规律没直接影响,故压力与流量关系不大,工作稳定性较好.(只是匀不匀的关系).②气体的吸入、排出与气体性质无关,故适应性强、易达到较高压力.③机器热效率高(因为泄漏少).④结构复杂,往复式的易损件较多.⑤气体脉动大,易引起气柱、管道振动,故限制了机器的转速. 分类: 按活塞的压缩动作分:单作用压缩机、双作用压缩机、多缸单作用压缩机、多缸双作用压缩机。 按结构形式分:立式(代号Z)、卧室(代号P)、角度式(代号L、S)、星型(代号T 、V 、W 、X)、对称平衡型(代号H 、M 、D)、对置式(代号DZ)。 按排气压力(表压)分:低压0.3~1.0MPa;中压1~10MPa;高压10~100MPa;超高压100MPa以上。 按排气量(进口状态):微型<1m3/min;小型1~10m3/min;中型10~60m3/min;大型>60m3/min。 级数分类:单级压缩机、两级压缩机、多级(三次以上)压缩机。 列数分:单列压缩机、双列压缩机、多列压缩机。 活塞式压缩机的型号表示法: ①2DZ-12.2/250-2200型乙烯增压压缩机2列、对置式,额定排气量 12.2m3/min,额定进、排气压力250x105Pa、2200x105Pa 。 ②4VY-12/7型压缩机4列、V型、移动式,额定排气量12m3/min,额定排气压力7x105Pa。 ③4M12-45/210型压缩机4列、M型,活塞推力12x104N,额定排气量45m3/min,额定排气压力210x105Pa。 漩涡压缩机工作原理:涡旋式压缩机零部件少,只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔,当动涡卷作平动运动时,使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。 特点:涡旋式压缩机主要运动件涡卷付,只有磨合没有磨损,因而寿命更长,被 誉为免维修压缩机。由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静,又被誉为“超静压缩机” 滑(叶)片式空压机:最长的使用寿命,低转速(1460RPM),动件少(轴承与滑片),润滑油在机件间形成保护膜,防止磨损及泄漏,使空压机能够安静有效运作;平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机,至今使用十万小时以上,依然完好如初,按十万小时相当于每日以十小时运作计算,可长达33年之久。因此,将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。 第八章离心式压缩机原理 §1 离心式压缩机的结构及应用 排气压力超过34.3×104N/m2以上的气体机械为压缩机。压缩机分为容积式和透平式两大类，后者是属于叶片式旋转机械，又分为离心式和轴流式两种。透平式主要应用于低中压力，大流量场合。 离心式压缩机用途很广。例如石油化学工业中，合成氨化肥生产中的氮，氢气体的离心压缩机，炼油和石化工业中普遍使用各种压缩机，天然气输送和制冷等场合的各种压缩机。在动力工程中，离心式压缩机主要用于小功率的燃气轮机，内燃机增压以及动力风源等。 离心压缩机的结构如图8-1所示。高压的离心压缩机由多级组成，为了减少后级的压缩功，还需要中间冷却，其主要可分为转子和定子两大部分。分述如下： 1.转子。转子由主轴、叶轮、平衡盘、推力盘、联轴器等主要部件组成。 2.定子。由机壳、扩压器、弯道、回流器、轴承和蜗壳等组成。 图8-1 离心式压缩机纵剖面结构图 (1:吸气室 2:叶轮 3:扩压器 4:弯道 5:回流器 6:涡室 7，8:密封 9:隔板密封 10:轮盖密封11: 平衡盘12:推力盘 13:联轴节 14:卡环 15:主轴 16:机壳 17:轴承 18:推力轴承 19:隔 板 20:导流叶片 ) §2 离心式压缩机的基本方程 一、欧拉方程 离心式压缩机制的流动是很复杂的，是三元，周期性不稳定的流动。我们在讲述基本方程一般采用如下的简化，即假设流动沿流道的每一个截面，气动参数是相同的，用平均值表示，这就是用一元流动来处理，同时平均后，认为气体流动时稳定的流动。 根据动量矩定理可以得到叶轮机械的欧拉方程，它表示叶轮的机械功能变成气体的能量，如果按每单位质量的气体计算，用表示，称为单位质量气体的理论能量： 过程流体机械习题及答案 第1章绪论 一、填空 2、流体机械按其能量的转换形式可分为（）和（）二大类。 3、按工作介质的不同，流体机械可分为（）、（）和（）。 5、将机械能转变为（）的能量，用来给（）增压与输送的机械称为压缩机。 6、将机械能转变为（）的能量，用来给（）增压与输送的机械称为泵。 7、用机械能将（）分离开来的机械称为分离机。 二、名词解释 5. 压缩机 6. 泵 7. 分离机 第2章容积式压缩机 一、填空题 2、往复式压缩机由（）、（）、（）和（）四部分组成。 3、往复式压缩机的工作腔部分主要由（）、（）和（）构成。 4、活塞通过（）由传动部分驱动，活塞上设有（）以密封活塞与气缸的间隙。 6、往复式压缩机的传动部分是把电动机的（）运动转化为活塞的（）运动。10．理论上讲，级数越（），压缩气体所消耗的功就越（）等温循环所消耗的功。 14．气阀主要由（）、（）、（）和（）四部分组成。 16．活塞环和填料的密封原理基本相同，都是利用（）和（）的作用以达到密封的目的。 19．压缩机正常运转时，产生的作用力主要有三类：（1）（）；（2）（）；（3）（）。 22．压缩机中的惯性力可分为（）惯性力和（）惯性力。 23．一阶往复惯性力的变化周期为（）；二阶往复惯性力的变化周期为（）。 25．旋转惯性力的作用方向始终沿曲柄半径方向（），故其方向随曲轴旋转而（），而大小（）。 36．理论工作循环包括（）、（）、（）三个过程。 37．实际工作循环包括（）、（）、（）和（）四个过程。 38．活塞运动到达主轴侧的极限位置称为（）；活塞运动到达远离主轴侧的极限位置称为（）。 39．活塞从一个止点到另一个止点的距离为（）。 40．第一级吸入管道处的气体压力称为活塞压缩机的（）；末级排出接管处的气体压力称为活塞压缩机的（）。 二、选择题 2．活塞式压缩机的理论工作循环由______个过程组成。 A．一B．二C．三D．四 3．活塞压缩机的实际工作循环由______个过程组成。 A．四B．三C．二D．一 4．活塞式压缩机的实际工作循环中膨胀和压缩过程属于______过程。 A．气体流动B．热力C．冷却D．升温 7．吸、排气管内的压力取决于_____。 A．气缸内吸、排气压力B．气阀弹簧力 C．气阀通流面积D．外界系统 10．在压力比和膨胀指数一定时，相对余隙容积越大则______系数越小。 A．压力B．温度C．容积D．泄漏 16．压缩机的实际排气压力取决于______。 A．缸内压力B．实际吸气压力 C．排气温度D．排气系统的压力 19．在活塞式压缩机中若各级压力比相等且吸入温度相同，则总指示功最少，这就是______原则。 A．最佳压力B．最佳温度C．等压力分配D．等压力比分配 21．下列属于易损件的是。 A．活塞B．十字头销 C．阀片D．连杆 23．在单列压缩机中采用加平衡质量的方法，可以使一阶往复惯性力______。A．部分平衡B．完全平衡C．旋转90°D．旋转180° 25．各类压缩机的______惯性力或力矩可用加平衡质量的方法来平衡。 A．一阶B．二阶往复C．往复D．旋转 26．在活塞式压缩机中加装飞轮的目的使用来______。 A．调整活塞力B．降低功率消耗 C．均衡转速D．降低压力脉动 28．压缩机铭牌上的排气量指的是______排气量。 A．额定B．标准C．实际D．理论 29．活塞杆与气缸间隙采用______密封。 A．活塞环B．软填料C．硬填料D．密封圈 ●什么是原动机,工作机,压缩机,泵？举例说明．原动机是将流体的能量转变为机械能,用来输入轴功率,如汽轮机,燃气轮机,水轮机等.工作机是将机械能转变为流体的能量,用来改变流体的状态(提高流体的压力,使流体分离等)与传送流体,如压缩机,泵,分离机等.将机械能转变为气体的能量,用来给气体增压与输送气体的机械称为压缩机.将机械能转变为液体的能量,用来给液体增压与输送液体的机械称为泵. ●按排气压力压缩机又分为哪几类？按照气体压力升高的程度,又区分为压缩机,鼓风机和通风机等. ●流体机械按结构分为哪几类？并举例说明．流体机械按结构可分为两大类,一类是往复式结构的流体机械,另一类是旋转式结构的流体机械.往复式结构的流体机械主要有往复式压缩机,往复式泵等.这种结构的流体机械具有输送流体的流量较小,而单级压升较高的特点.旋转式结构的流体机械,这种结构的流体机械具有输送流体的流量大而单级压升不太高的特点. ●容积式压缩机的工作原理是什么？容积是压缩机是指依靠改变工作腔来提高气体压力的压缩机. ●容积式压缩机按其结构可分为哪几类？按照结构的不同分为往复活赛和回转活塞之分,前者简称“往复式”,后者简称“回旋式”. ●容积式压缩机的特点是什么？1,运动机构的尺寸确定后,工作腔的溶剂变化规律也就确定了,因此机器转速的改变对工作腔容积变化规律不发生直接的影响,故机器压力与流量关系不大,工作的稳定性较好;2,气体的吸入和排出是靠工作腔容积变化,与气体性质关系不大,故机器适应性强并容易达到较高的压力;3,机器的热效率较高;4,容积式机器结构较复杂,尤其是往复式压缩机易于损坏的零件多.此外,气体吸入和排出是间歇的,容易引起气柱及管道的振动. ●简述往复压缩机的工作过程．被压缩气体进入工作腔内完成一次气体压缩成为一级.每个级由进气,压缩,排气等过程组成,完成一次前述过程称为一个循环. 往复压缩机的理论压缩循环与实际压缩循环的区别(或特点)是什么？1,气体通过进,排气阀时无压力损失,且进,排气压力没有波动,保持恒定;2,工作腔内无余隙容积,缸内的气体被全部排出;3,工作腔作为一个孤立体与外界无热交换;4,气体压缩过程指数为定值;5,气体无泄漏. ●画图示意往复压缩机的理论压缩循环指示功的大小,并写出计算式． ●实际压缩循环的排气量与哪些因素有关？如何提高压缩机的排气量？行程容积如何计算？实际压缩循环排气量 影响吸气量的因素: ①—行程容积的有效利用程度②—由于压力降低使进气量减少的程度③ —由于吸热使进气量减少的程度,与冷却好坏,该级的压比有关.取0.92－0.98.④—由于泄漏使进气量减少的程度 《过程流体机械》思考题参考解答 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？ ☆思考题2.2 写出容积系数λ V 的表达式，并解释各字母的意义。 容积系数λV （最重要系数） λ V ＝1－α（n 1ε－1）＝1－⎥⎥⎥⎦ ⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛11 0n s d S p p V V （2-12） 式中：α ——相对余隙容积，α ＝V 0（余隙容积）/ V s （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 ＝p d / p s ＝p 2 / p 1 ，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p s↓，若排气压力p d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V s0↓，容积流量q V↓。 ☆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q V↑↑（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？压缩机的基本知识
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