2容積式壓縮機(jī)

☆思考題

2.1往復(fù)壓

縮機(jī)的理論

理論

循環(huán)與實(shí)際理論循環(huán)（假設(shè)條件）實(shí)際循環(huán)（工作過程）

參數(shù)

循環(huán)的差異

是什么？

過程

有余隙

工作腔內(nèi)無（剩）余（間）隙（閥窩、蓋端、家端3部分）%、“、Av

進(jìn)氣、壓縮、排氣進(jìn)氣、壓縮、排氣、膨脹

工作過程

三個過程四個過程

無壓力損失，壓力穩(wěn)定有壓力損失，壓力脈動

進(jìn)排氣過程沏

進(jìn)氣過程與外界無熱交換與外界（氣缸壁）有熱交換而

工作過程無氣體泄漏損失有氣體泄漏損失

工作過程壓縮過程指數(shù)恒定壓縮和膨脹過程指數(shù)變化n

理想氣體實(shí)際氣體

工作介質(zhì)z

（狀態(tài)方程（2-6）式）（狀態(tài)方程（2-7）式）

☆思考題2.2寫出容積系數(shù)NV的表達(dá)式，并解釋各字母的意義。

容積系數(shù)加（最重要系數(shù)）

匕IPJ

式中：a一—相對余隙容積，a=V0（余隙容積）/Vs（行程容積）；a=0.07?0.12（低

壓）,0.09?0.14（中壓），0.11-0.16（高壓），＞0.2（超高壓）。e——名義

壓力比（進(jìn)排氣管口可測點(diǎn)參數(shù)），￡=pd/ps=p2/pl,一般單級￡=3?

4；n——膨脹過程指數(shù)，一般nWm（壓縮過程指數(shù)）。

☆思考題2.3比較飛濺潤滑與壓力潤滑的優(yōu)缺點(diǎn)。

飛濺潤滑（曲軸或油環(huán)甩油飛濺至缸壁和潤滑表面），結(jié)構(gòu)簡單，耗油量不穩(wěn)定，供油量難

控制，用于小型單作用壓縮機(jī)；

壓力潤滑（注油器注油潤滑氣缸，油泵強(qiáng)制輸送潤滑運(yùn)動部件），結(jié)構(gòu)復(fù)雜（增加油泵、動

力、冷卻、寸濾、控制和顯示報警等整套供油系統(tǒng)油站），可控制氣缸注油量

和注油點(diǎn)以及運(yùn)動部件壓力潤滑油壓力和潤滑油量，適用大中型固定式動力

或工藝壓縮機(jī)，注意潤滑油壓和潤滑油量的設(shè)定和設(shè)計計算。

☆思考題2.4多級壓縮的好處是什么？

多級壓縮

優(yōu)點(diǎn)：①.節(jié)省功耗（有冷卻壓縮機(jī)的多級壓縮過程接近等溫過程）；②.降低排氣溫度（單級

壓力比?。?；③.增加容積流量（排氣量，吸氣量）（單級壓力比￡降低，一級容

積系數(shù)入V提高）；④.降低活塞力（單級活塞面積減少，活塞表面壓力降低，

缺點(diǎn)：需要冷卻設(shè)備（否則無法省功）、結(jié)構(gòu)復(fù)雜（增加氣缸和傳動部件以及

級間連接管道等）。

☆思考題2.5分析活塞環(huán)的密封原理。

活塞環(huán)

原理：阻塞和節(jié)流作用，密封面為活塞環(huán)外環(huán)面和側(cè)端面（內(nèi)環(huán)面受壓預(yù)緊）；關(guān)鍵技術(shù)：材

料（耐磨、強(qiáng)度）、環(huán)數(shù)量（密封要求）、形狀（尺寸、切口）、加工質(zhì)量等。

☆思考題2.6動力空氣用壓縮機(jī)常采用切斷進(jìn)氣的調(diào)節(jié)方法，以兩級壓縮機(jī)為例，分析一

級切斷進(jìn)氣、對機(jī)器排氣溫度，壓力比等的影響。

兩級壓縮機(jī)分析：1級切斷進(jìn)氣一節(jié)流（實(shí)際￡1f）一停止進(jìn)氣排氣一2級節(jié)流（實(shí)際￡2

t）一（短哲）排氣溫度T2t-（逐漸）停止進(jìn)氣排氣（級間存氣）；活塞力

t（et）.阻力矩變化。

☆思考題2.7分析壓縮機(jī)在高海拔地區(qū)運(yùn)行氣量的變化規(guī)律并解釋其原因。

高海拔地區(qū)當(dāng)?shù)卮髿鈮毫次鼩鈮毫sI,若排氣壓力pd不變，則名義壓力比￡f,根據(jù)

（2-12）式和（2-11）式，容積系數(shù)入VI,實(shí)際吸氣量VsOl,容積流量qV

☆思考題2.8一臺壓縮機(jī)的設(shè)計轉(zhuǎn)速為200r/min,如果將轉(zhuǎn)速提高到40（）r/min,試分析

氣閥工作情況。

定性分析、定量分析難。如壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)（行程s、缸徑D1.閥片尺寸等）不變，則容積流

量qVft（理論增加一倍），使氣閥流速和阻力損失tt（激增），進(jìn)排氣頻率t,周片啟

閉速度f,閥片撞擊閥座程度t（加?。?，閥片壽命I（縮短）,故障概率t（增加）。解決

問題需改變結(jié)構(gòu)（縮短行程、減小缸徑，增加氣閥通道面積等）。

☆思考題2.9畫出螺桿壓縮機(jī)過壓縮和壓縮不足的指示圖，并分析其對壓縮機(jī)性能的影

響。

壓力比：內(nèi)壓力比（工作股壓縮終壓/進(jìn)氣壓力）、外壓力比（排氣管壓/進(jìn)氣壓力）；（圖2-42）

內(nèi)外壓力比不相等時指示圖。過壓縮：內(nèi)壓力比〉外壓力比；欠壓縮（壓縮不足）：內(nèi)壓力

比（外壓力比；過壓縮和欠壓縮均增加功耗，等壓力比減少功耗。

3離心壓縮機(jī)

☆思考題3.1何謂離心壓縮機(jī)的級？它由哪些部分組成？各部件有何作用？

級典型結(jié)構(gòu)（圖3-2）：葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器，首級（增加吸氣管）、中間級、末級

（無彎道、回流器，增加蝸殼）；葉輪：唯一做功元件。閉式、半開式、雙吸

式（雙面進(jìn)氣）；后彎（后向）型、徑向型、前彎（前向）型；擴(kuò)壓器：能量

轉(zhuǎn)換元件（動能T壓能，氣流減速增壓），無葉（片）型、葉片（有葉）型八

☆思考題3.2離心壓縮機(jī)與活塞壓縮機(jī)相比，它有何特點(diǎn)？

離心壓縮機(jī)特點(diǎn)（與往更式壓縮機(jī)對比）

主

價

轉(zhuǎn)

要

流輸出結(jié)體積易損運(yùn)單級級熱制造

問

速

題

壓縮機(jī)格適用

量壓力構(gòu)重量件轉(zhuǎn)壓比數(shù)效率要求

較

緊可大流量不適用

離心式大穩(wěn)定而較小少低多低高高

凌靠中低壓小流量

復(fù)故隙中高壓故障維修

往復(fù)式中小脈動低雜大多l(xiāng).'.1j少高低較低

多中小流量壓力脈動

優(yōu)缺點(diǎn)離心式優(yōu)、往復(fù)式差離心式3空、flF.復(fù)式優(yōu)選用條件

☆思考題3.3何謂連續(xù)方程？試寫出葉輪出口的連續(xù)方程表達(dá)式，并說明式中b2/D2和

62r的數(shù)值應(yīng)在何范圍之內(nèi)？

連續(xù)方程：質(zhì)量守恒（流經(jīng)任意截面流量）

Qm=piqw=pinq\W=P?^V2=p2C2rh=COIlSt（3-1）

式中：qm為質(zhì)量流量，kg/s；qV為容積流量，m3/s；P為氣流密底；f為截面面積；c為法

向流速；

qm=p2q\2=p2且*02r“2=p2且中2r60?3（3-2）

42Dinyn）2

式中:D2為葉輪外徑;b2為葉輪出口軸向?qū)挾?b2/D2為葉輪出口相對寬度（0.025?0.065）；

62r為流量系數(shù)（徑向葉輪0.24?0.40,后彎葉輪0.18?0.32,82AW300強(qiáng)

后彎葉輪0.10?0.20）；T2為葉輪出口通流系數(shù)。

☆思考題3.4何謂歐拉方程？試寫出它的理論表達(dá)式與實(shí)用表達(dá)式，并說明該方程的物

理意義。

歐拉方程：（葉輪機(jī)械基本方程）理論和實(shí)用翥達(dá)式

Lth=Hth=c2uu2—cluul=++（3-4.5）

式中：L【h為葉輪輸出歐拉功；Hlh為理論能量頭（接受能量/單位重流體），kJ/kg；物理意

義：3部分能量，（離心力做功轉(zhuǎn)靜壓能）+（動能增量）+（w減速轉(zhuǎn)靜壓能）。

☆思考題3.5何謂能量方程？試寫出級的能量方程表達(dá)式，并說明能量方程的物理意

義。

能量方程：（熱烙方程）Hth=

cp（72—71）+--c；=?-/+《-A=kR（Ti—T\）+:*

22Fd2

（3-12）

式中:cp為定壓比熱,h為熔值,k為絕熱指數(shù),R為氣體常數(shù)；

物理意義：焰值+（動能增量）。

☆思考題3.6何謂伯努利方程？試寫出葉輪的伯努利方程表達(dá)式，并說明該式的物理意

義“

伯努利方程：（壓能損失方程）

葉輪功（葉片功）（含流動損失）%=/即+。＜~：+4、…（3-14）

J。p2

總功（全部損失）

rd

Hl（,t=Hi（,ss3,o'=pP+。一。+H/Iy（i+Hi-\-H（if

Jo〃2J?！?

（3-15）

物理意義：（三部分）壓能、動能、損失，忽略熱交換和位能。

☆思考題3.7試說明級內(nèi)有哪些流動損失？流量大于或小于設(shè)計流量時沖角有何變化？

由此會產(chǎn)生什么損失？若沖角的絕對值相等，誰的損失更大？為什么？

級內(nèi)流動損失

（1）摩阻損失

Hf8（平

均氣速）；（2）

分離損失：邊

界層（c-0）

分離（回流），

控制通道擴(kuò)張

角（錐度、擴(kuò)

壓度，圖3-8）；,出々、而缶、

⑶沖擊損失唾”吧）損失

沖擊面分離區(qū)（漩渦區(qū)）原因

（葉輪、擴(kuò)壓T'ABI（相同沖弁j）

器）：（葉輪為

例，擴(kuò)壓器類

似分析）；葉輪

進(jìn)氣角B1W

葉片進(jìn)口角B

1A,沖擊分離

損失（相當(dāng)于

擴(kuò)張角t）；

流量/設(shè)計流量

工作面非工作面分離區(qū)

<（小gy）正沖角/'>0較大

（前面）（背面）易擴(kuò)散

=（設(shè)計夕1，）零沖角/=0無無無損失1

非工作面工作面分離區(qū)

》（大夕v）負(fù)沖角iVO較小

（背面）（前面）較穩(wěn)定

（4）二次流損失：垂直環(huán)流：（5）尾跡損失：葉尖繞流;

☆思考題3.8多級壓縮機(jī)為何要采用分段與中間冷卻？

分段與中間冷卻：分段（冷卻、抽氣）、中間冷卻（耗功，一等溫過程）、工藝（排溫.防腐

蝕、分解、化合）。

☆思考題3.9試分析說明級數(shù)與圓周速度和氣體分子量的關(guān)系。

級數(shù)與葉輪圓周速度〃2和氣體分子量〃的關(guān)系

M2T,

單級

Ltht

T級數(shù)

」，但

葉輪材

料強(qiáng)

度、%

流馬赫

數(shù)

Mwl

和

Mc2.葉氣體（同壓比下所需）圓周材料

氣體分子量機(jī)器（特征）

輪相對常數(shù)多變壓縮功級數(shù)速度強(qiáng)度

〃[J/（kg?K）]“NJ8315A7；,

寬度R場“kJ/kg]z/2（n'7s]

b2/D2

（范圍

0.025

0.065）

限制

u2（<

320?

300

ni/s）o

表3-1

介質(zhì)

重F-II136.3T116.971I1186限制”2影響小

輕H221t1319.45：32T280影響小限制U2

☆思考題3.10示意畫出級的總能量頭與有效能量頭和能量損失的分配關(guān)系。

（圖3-14）H,ot=Hlh4-+Hdr=Hfwl+（）/2+Hayd+77/+H（lf

說明：Htot>Hth>Hpol>Hhyd>Hdf>Hl>（）/2

☆思考題3.11何謂級的多變效率？比較效率的高低應(yīng)注意哪幾點(diǎn)？

比較效率注意：①.（教材）通流進(jìn)出口（單級0-0'、整機(jī)多級in-out）：②.（教材）熱力過

程（多變、等燧、絕熱）：③.（教材）設(shè)計T況點(diǎn)（最佳效率）：?.常用（多

變效率）npol；⑤.（多級）整機(jī)效率n（各級平均內(nèi)效率），含分段中間冷

卻等作用;?.判別：同效率n對比（nt優(yōu)），知某n算總功Htot或Ni對

比（HtotI或NiI優(yōu)）。

☆思考題3.12若已知級的多變壓縮功和總耗功，尚須具備什么條件可求出級的能量

損失和級內(nèi)的流動損失？

由（3-32）（3-15）式（級能量損失）Hh、d+H*Hdf=乩3一（?-a2一HM=Hp/H⑼）

Htot=（1—tjpoi）Htoi

由（3-14）式（級內(nèi)流動損失）/討=H小一y-斕2-/產(chǎn)（LHM/HQHlh=（I

十自+0dMp十口/十夕加）］

式中：流動效率nhyd=Hpol/Hth=（1+Bl+Bdf）npol,cO'鳧cO、Hl為漏氣耗功、Hdf

為輪阻耗功。

另有：多變能頭系數(shù)2Pol=nhyd小2u=（1+31+3df）<i>2unpol（3-36）

求級能量損失和級內(nèi)流動損失須知npol、（Bl+Bdf）、以及（準(zhǔn)確）（）/2；多變效率npol

反映級能量損失大小，流動效率nhyd反映級內(nèi)流動損失大小。

☆思考題3.13何謂離心壓縮機(jī)的內(nèi)功率、軸功率？試寫出其表達(dá)式，如何據(jù)此選取原

動機(jī)的輸出功率？

多級功率

（3-37式）總內(nèi)功率M—+機(jī)械損失ML機(jī)械效率恒（96%?98%）->（3-39式）軸

功率M—+功率增量30%-（3-40式）原動機(jī)功率

☆思考題3.14如何計算確定實(shí)際氣體的壓縮性系數(shù)Z?

實(shí)際氣體壓縮性系數(shù)Z

計算：范德瓦爾對比態(tài)方程（對應(yīng)態(tài)原理），（3-41）式，壓縮性系數(shù)Z=f（對比參數(shù)pc、

Tc）o

☆思考題3.15簡述混合氣體的幾種混合法則及其作用。

實(shí)際混合氣體

法則：凱法則（局限性入徐忠法則（精確度）、極性物質(zhì)混合法則。

☆思考題3.16示意畫出離心壓縮機(jī)的性能曲線，并標(biāo)注出最佳工況點(diǎn)和穩(wěn)定工況范圍。

性能曲線

性能參數(shù)關(guān)系，列表、曲線和方程3種表示方法，有級（機(jī)）性能曲線，圖3-15.圖3?16。特

點(diǎn)：①.由線（主要3條）：壓比￡-qVin流量或壓力Ap—qVin、多變效率

npol—qVin、功率N_qVin：②.形狀：￡—qVin為、形、npol-qVin為

/形、N-qVin為/、形（有nmax點(diǎn)）；③.最佳工況點(diǎn)：nmax設(shè)計工況；

④.極限（危險）工況：最小qVin（喘振）---^最大qVin（堵塞）；⑤.穩(wěn)

定工作范圍：極限工況之間；⑥.來源：試驗(yàn)測試；?.要求：nmaxt,穩(wěn)

定工作范圍t（寬）；⑧.多級（機(jī)）特性：（與單級對比）（qVin）maxI、

（qVin）mint,穩(wěn)定工作范圍I（窄），由線斜度t（更陡峭）。

☆思考題3.17簡述旋轉(zhuǎn)脫離與喘振現(xiàn)象，說明兩者之間有什么關(guān)系？說明喘振的危害,

為防喘振可采取哪些措施？

喘振工況

現(xiàn)象：流量I一個別葉道產(chǎn)生漩渦（邊界層分離）一“旋轉(zhuǎn)脫離”（葉道漩渦區(qū)逆向轉(zhuǎn)動）

一流量II-大部葉道堵塞（旋轉(zhuǎn)脫離漩渦團(tuán)）一出口壓力pI~管網(wǎng)氣流倒流一出口壓力

pff管網(wǎng)正流供氣f流量I反復(fù)倒流正流一喘振工況；危害：強(qiáng)烈振動、噪聲、性能（p、

n）下降、軸承和密封損壞、轉(zhuǎn)子定子碰撞一機(jī)器嚴(yán)重破壞；特點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)脫離頻率t、振幅

I、影響葉片，管網(wǎng)影響較??；喘振頻率J、振幅f、機(jī)組管網(wǎng)影響極大；防喘振措施：出

口降壓（放空、旁路回流），調(diào)節(jié)（變速、預(yù)旋（導(dǎo)葉）、氣量t、停機(jī)），監(jiān)測（qVin、p）；

☆思考題3.18試簡要比較各種調(diào)節(jié)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

調(diào)節(jié)方法原理變特性措施優(yōu)點(diǎn)問題經(jīng)濟(jì)性應(yīng)用

出口節(jié)流節(jié)流常備

管閥門簡單方便流動損失差

調(diào)節(jié)管特性斜率不常用

進(jìn)口節(jié)流簡便省功

節(jié)流機(jī)閥門節(jié)流損失好常用

調(diào)節(jié)QVminl

可調(diào)進(jìn)氣預(yù)旋可調(diào)軸流機(jī)

機(jī)經(jīng)濟(jì)性好機(jī)構(gòu)復(fù)雜很好

進(jìn)II導(dǎo)葉c\u{Hth）導(dǎo)葉常用

可調(diào)擴(kuò)壓調(diào)進(jìn)口角可調(diào)改善喘振

機(jī)機(jī)構(gòu)太復(fù)雜較好不常用

器葉片GA今葉(fVminJ.

變速連續(xù)調(diào)節(jié)需

變速調(diào)節(jié)平移機(jī)特性機(jī)最佳常用

驅(qū)動經(jīng)濟(jì)性最好變速驅(qū)動機(jī)

☆思考題3.19離心壓縮機(jī)的流動相似應(yīng)具備哪些條件？相似理論有何用處？

相似條件：幾何（尺寸）相似、運(yùn)動（進(jìn)口速度4）相似、動力相似（重力、粘滯力、壓力、

彈性力、慣性力等相似、準(zhǔn)數(shù)Re、Eu、M相等）、熱力相似（熱力過程相似,

k、m、npol相等）；離心壓縮機(jī)流動相似條件：幾何相似、葉輪進(jìn)口速度4

相似、特征馬赫數(shù)M，2u=M2u、等端指數(shù)k'=k：應(yīng)用：新型設(shè)計、?；?/p>

驗(yàn)（同機(jī)性能換算）、相似換算（不同機(jī)性能換算）、產(chǎn)品系列化（通用標(biāo)準(zhǔn)

化）；性能換算：完全相似換算（比例參數(shù)轉(zhuǎn)速n、流量qV、功率N和相等

參數(shù)壓比￡、效率。、系數(shù)力，3-54?59式）；近似相似換算（特征M'W

M,或k'卉k）。

☆思考題3.20離心壓縮機(jī)有哪些附屬系統(tǒng)？它們分別起什么作用？它們由哪些部分

組成？

管網(wǎng)系統(tǒng)：輸送，含管道、閥門、過漉器、消聲器等；增（減）速設(shè)備：傳動，齒輪變速箱；

油路系統(tǒng)：潤滑，管道和油站（油泵、油箱、過濾、冷卻、儀表等）；水路系

統(tǒng)：冷卻，含冷卻器、管道、閥門、水箱等：檢測系統(tǒng)：調(diào)節(jié)控制，信號檢測

（傳感器、儀表）、傳輸（電纜）、處理（計算機(jī)）、記錄（顯示）等。

☆思考題3.21何謂轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速？采用什么方法汁算它？工作轉(zhuǎn)速如何校核？

臨界轉(zhuǎn)速：（轉(zhuǎn)子彎曲振動）固有頻率轉(zhuǎn)速，1階ncl.2階nc2、…、n階ncn等，主要考慮前

3階；計算方法：傳遞矩陣法（初參數(shù)法，精確解）、能量（瑞利）法（近似計算）、

特征值法（求固頻）、影響系數(shù)法（求強(qiáng)迫振幅）；校核條件：（3-60）剛性轉(zhuǎn)子

nW0.75ncl：（3-61）柔性轉(zhuǎn)子L3nclWnW0.7nc2。

☆思考題3.22轉(zhuǎn)子的軸向推力是如何產(chǎn)生的？采用什么措施平衡軸向推力？為防止轉(zhuǎn)子

軸向竄動，對軸向推力及軸承有什么要求？

軸向力：葉輪兩側(cè)壓差、流體軸向動量差，方向指向葉輪入口；軸向力平衡措施：葉輪對排

（對稱平衡）、雙吸（雙面進(jìn)氣）葉輪、葉輪背葉片（背壓I）、平衡盤（末

級葉輪后，盤前高壓，盤后引入口低壓，反向平衡力）；防軸向串動要求：止

推軸承、保留（300（）?8000N）軸向力、（設(shè)置軸向）位移限制器、監(jiān)測（軸

向）位移。

☆思考題3.23何謂滑動軸承的動態(tài)特性？何渭油膜振蕩？哪幾種滑動軸承具

有抑振特性？

滑動軸承特性：靜態(tài)特性，軸頸中心穩(wěn)定（偏心距e和偏位角0不變），（油壓、油量、

承載、阻力、溫升）；動態(tài)特性，軸頸中心渦動（e和。變化，

徑向速度和渦動角速度）;半速渦動：渦動角速度3渦VQ1/23（轉(zhuǎn)子角速度），同方

向持續(xù)，振幅較?。虎?收斂（阻尼力,推動力）；②.穩(wěn)定（等功，軸心橢圓軌跡）；③.發(fā)

散（阻尼力（推動力）；

油膜振蕩：（渦動角速度）3渦=91（1階臨界轉(zhuǎn)速），頻率保持，振幅極大；（油膜振蕩）

防止方法：轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子剛度t、nclt>n工作I,n工蚱V2ncl）,軸承（抑振軸承）：抑

振軸承：原理（雙多油楔、自調(diào)整、動壓收斂）（圖3-41）橢圓軸承、多油葉（不對稱三油

葉ThreeLobe）軸承、多油楔（四油楔）軸承、可傾瓦TiltingPad（活支五瓦塊）軸承、

墊塊式止推軸承等。

☆思考題3.24有哪幾種軸端密封？試簡述它們的密封原理和特點(diǎn)。

機(jī)械密封：動靜環(huán)，徑向間隙（軸面）密封一軸向間隙（端面）密封，效果、壽命好，成

本高，替代填料；液膜（浮環(huán)）密封：浮動徑向間隙密封（液體潤滑）+雙端面密封，封液

（＞氣壓）強(qiáng)制向內(nèi)外輸送（回收）；干氣（氣膜〉密封：動靜環(huán)一動環(huán)開槽一（旋轉(zhuǎn)）氣體動

壓一端面間隙一氣封（潤滑），啟動、裝配、振動問題；離心壓縮機(jī)：狀態(tài)監(jiān)測+干氣密封

一工業(yè)實(shí)用保證（解決重大技術(shù)問題）。

☆思考題3.25試簡述選型的基本原則，為何要確定經(jīng)常運(yùn)行的工況點(diǎn)？

技術(shù)指標(biāo)：參數(shù)qV、￡、n、N,工作點(diǎn)（余量）、變工況（調(diào)節(jié)）、安全（振動、裝配）；經(jīng)

濟(jì)指標(biāo)：價格、生產(chǎn)（周期）、壽命、備件、維護(hù)（技術(shù)）等；其他：管網(wǎng)（系統(tǒng)）、原動機(jī)、

儀表（監(jiān)測）、控制（調(diào)節(jié)）、安裝、場地等。確定經(jīng)常運(yùn)行工況點(diǎn)：節(jié)能（高效點(diǎn)）、安全

（防喘振、堵塞）、變工況（余量qVl?5%、Ap2?6%,性能換算）。

qvinii9=（1.01-1.05）qVin（3-72）

E^n=[Pin+（1.02~1.06）Ap]/p,n（3-74）

☆思考題3.26有哪幾種選型分類？為何按流量選型？為何按結(jié)構(gòu)分類？

選型分類：流量、壓力、介質(zhì)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)型式：流量選型原因：不同流量一要求不同結(jié)構(gòu)形

式（回轉(zhuǎn)、活塞、離心、軸流）、葉輪型式（普通、三元）；結(jié)構(gòu)分類原因：不同結(jié)構(gòu)型式（級、

氣缸、葉輪）一適應(yīng)不同流量、壓力、性能要求；

☆思考

題3.27

試簡要

分析比

較軸流

式與離

心式壓

縮機(jī)的

結(jié)構(gòu)原理性能應(yīng)用

性能特

點(diǎn)？

軸流式

與離心

式壓縮

機(jī)性能

比較:

壓縮機(jī)

軸流葉輪、

扭曲葉片大流量、

級C個,

（關(guān)鍵部件）c\-c：w；-W2,低壓

軸流式心=吃'+」^，。,=0￡4/?

級間導(dǎo)流器多級

。個

（機(jī)正口導(dǎo)流器串聯(lián)

出口擴(kuò)壓器）

離心葉輪、級cj,大中

u\-W|c\-e?-w\

離心式柱面葉片￡個，流量

A222

擴(kuò)壓器、中低壓

彎道、（變工

回流器況差）

4泵

☆思考題4.1離心泵有哪些性能參數(shù)？其中揚(yáng)程是如何定義的？它的單位是什么？

性能參數(shù)

體積流量質(zhì)量流量能量(壓力)

功率效率轉(zhuǎn)速汽蝕余量

(mys,m孫)(kg/s,kg/h)(m,J/kg)

(kW)（%）(r/min]（m）

(m3/s>m3/h)(kg/s，kg/h)(m,J/kg)

n,nv,

揚(yáng)程〃有效MDhyd,

qvnNPSHr

m=N-m/N軸Nnm

公dy，

揚(yáng)程HP,+或-d+（Zout-Zin）m（4-4）

SP2

說明：壓能+動能+位能、泵內(nèi)主要壓能（動能和位能-0）,單位N?m/N=m（單位重量液

體能量增值）。

☆思考題4.2試寫出表達(dá)離心泵理論揚(yáng)程的歐拉方程式和實(shí)際應(yīng)用的半經(jīng)驗(yàn)公式。

基本方程

基本方程離心泵

Ht=(U2C2?-MlCl")/g="；+w；-*+

2g2g

歐拉方程

2g

m(4-11.12)

m(4-1K12)

歐拉方程

c

實(shí)用半經(jīng)驗(yàn)HiHm=(1—zrctjz/?2A—巴sin/%A)

uza

Stodola公式2

m(4-13.14)

（有限葉片影響）

m(4-13、14)

（〃滑移系數(shù)）

☆思考題4.3簡述汽濁現(xiàn)象，并說明汽蝕的危害。

汽蝕Cavilalion:空化、空蝕，（來源）空洞、空泡、氣泡；水力機(jī)械特有的，在一定條

件下因流體與氣體相互轉(zhuǎn)化引起的破壞現(xiàn)象。

汽蝕發(fā)生機(jī)理：pKI一局部pKVpV-液體汽化一氣泡逸出體枳t一葉輪做功pt一氣泡凝

結(jié)潰滅體積II-空穴形成，液體合圍一撞擊、沖擊流道（高壓數(shù)百at、高溫

300℃、高頻3（X）0Hz）一剝蝕表面、擴(kuò)展裂紋、電化學(xué)腐蝕；（液體汽化、凝

結(jié)、沖擊、破壞

嚴(yán)重后果：部件損壞（過流表面剝蝕、麻點(diǎn)、蜂窩、裂紋、穿孔）；性能下降（流量qV揚(yáng)

程H效率nI）：噪聲振動（氣泡潰滅、液體撞擊）：機(jī)器失效（抽空斷流，氣

泡堵塞流道）；機(jī)器破壞（葉輪損壞、共振破壞）。

易汽蝕泵：高溫泵（鍋爐給水泵）、輕油泵（夏季高溫儲運(yùn)鶴管）,pVt。

☆思考題4.4何謂有效汽蝕余量？何謂泵必需的汽蝕余量？并寫出它們的表達(dá)式。

有效汽蝕余量NPSHa（泵裝置）：液流自吸液罐（池）經(jīng)吸入管路到泵入口，高出汽化壓力

pV所富余的能量頭（4/5、4/7式等）;NPSHa=

Ps-Pv_4-—凸*—”s=2.一名L一八-5—H&m

尸y28772g//

泵必需汽蝕余量NPSHr（泵本身）：液流自泵入口到泵葉輪內(nèi)壓力最低pK處所消耗的能量

頭（靜壓能量頭降低值）：

NPSHr=3且+勿喧m（4-18）

2g2g

式中：入1=1.05?1.3（流速及流動損失），入2=0.2?0.4（流體繞流葉片壓降）。

☆思考題4.5試寫出泵汽蝕基本方程式。如何根據(jù)該方程式判斷泵是否發(fā)生汽蝕及嚴(yán)重汽

蝕？

汽蝕基本方程式（發(fā)生汽蝕判別式）NPSHa=NPSHr,即

上+且一"=九4+12啦（4-19）

y2gy2g2g

汽蝕條件：=泵開始發(fā)生，〈嚴(yán)里汽蝕。

☆思考題4.6提高離心泵抗汽蝕性能應(yīng)采取哪些措施？試舉例說明之。

根據(jù)汽蝕安全條件（4-17）、（4-18）式

NPSH“=區(qū)一"一—%＞力且+/12^=NPSHr

yY2g2g

抗汽蝕措施：

①.三方面措施:NPSHat、NPSHrI、改進(jìn)葉輪材料；pAt：吸液罐增壓t、葉輪

入口誘導(dǎo)輪（葉輪前增壓）；③.pVl：降溫tl（pV=f（t））,吸液罐冷卻（夏季輕油品輸

送）；④.AHA-SI：改善吸入特性，阻力損失I；流量qVI、轉(zhuǎn)速nI、管徑d1、管長1

J、閥門彎頭管件數(shù)量I、局部阻力損失I,閥門開度t;⑤.Hgl：泵安裝位置ZSI、

吸液罐位置ZAf（灌注頭）；⑥.入1、X2I：改進(jìn)葉輪入口（圖49,阻力損火I,流線

型，緩慢繞流），微正沖角（i=B1A-Pl）；⑦.c0、wO）：葉輪入口DOt、輪轂直徑dh

I、葉輪入口寬度blf、雙吸葉輪；⑧.葉輪材料：強(qiáng)度t、硬度t、韌性t、化學(xué)穩(wěn)定

性f、表面光潔度t,抗腐蝕、抗疲勞、抗剝落；不銹鋼2Crl3、稀土合金鑄鐵、高鍥銘NiCr

合金、鋁鐵AlFe青銅9-4等。

☆思考題4.7示意畫出離心泵的特性曲線，并說明每種特性曲線各有什么用途？

運(yùn)行特性（四條）

特性曲線形狀用途類型

1揚(yáng)程H—qv\選型操作平緩、陡降、駝峰

平緩、陡峭

2功率7啟動運(yùn)行選驅(qū)動機(jī)

N-qv（離心泵關(guān)閥、軸流泵開閥）

3效率Lqv八工作范圍經(jīng)濟(jì)性峰值〃儂Mt7%”.1-高效工作范圍）

4吸入NPSH,.一s7緩升［NPSHJ一例

判斷汽蝕工況

特性Hsmax-qv\緩降陽i

☆思考題4.8如何判別案運(yùn)行工況的穩(wěn)定性？在什么條件下泵工作不穩(wěn)定？是否絕不

允許泵在不穩(wěn)定工況下工作？

判別不穩(wěn)定工況：（4-24）式，特性斜率（管特性〉泵特,生）；條件：駝峰泵特性左段+管路

靜揚(yáng)程變化（液面、蓄能）；允許：特殊情況（石化應(yīng)用較少，離心壓縮機(jī)決

不允許喘振），防水擊、振動和倒流，選泵非駝峰特性。

☆思考題1.9

改變泵的運(yùn)行

工況，可采取

哪些調(diào)節(jié)措

施？哪種調(diào)

節(jié)措施比較變特性原理主要特點(diǎn)主要問題々濟(jì)性應(yīng)用

好？

離心泵運(yùn)行調(diào)

節(jié)方法：①.

變泵特性；②.

變裝置（管路）

特性；③.同

時改變泵和管

特性。

調(diào)節(jié)方法

變轉(zhuǎn)速平移泵特性節(jié)能調(diào)速驅(qū)動機(jī)最好

常用

切割葉輪外徑切割定律系列產(chǎn)品切割范圍較差

變導(dǎo)葉片角度預(yù)旋調(diào)節(jié)節(jié)能機(jī)構(gòu)更雜較好

泵不常用

變?nèi)~輪端間隙泄漏調(diào)節(jié)簡便流量損失差

滿足并聯(lián)較好

泵串聯(lián)并聯(lián)設(shè)備聯(lián)合設(shè)計匹配設(shè)計要求

工藝要求串聯(lián)較差

閥門節(jié)流節(jié)流增阻簡便能量損失差常用

液位調(diào)節(jié)管平移管特性節(jié)能裝置復(fù)雜較好特殊情況

旁路分流平緩管特性簡便損失浪費(fèi)差備用

☆思考題4.10啟動離心泵應(yīng)如何操作才是正確安全的？

離心泵正確安全操作：執(zhí)行操作規(guī)范、安全制度，崗位培訓(xùn)等；認(rèn)為盤車、關(guān)閥重要。

☆思考題4.11兩泵流動相似，應(yīng)具備哪些條件？

泵流動相似條件：幾何兩似、進(jìn)口速度△相似（運(yùn)動相似）；相似工況：滿足相似條件