过程流体机械主要知识点

离心压缩机工作原理:

利用离心力对气体作功，由扩压通道对气体扩压，以提高气体压力。

离心叶轮的欧拉方程：L th=H th=C2u U2—C1u U1

欧拉方程的物理意义：方程说明气体获得的理论能量头只与叶轮叶道进、出口流体的速度积有关，而与流体的性质无关。

由于气体本身所具有的惯性作用,在叶轮叶道中将产生与叶轮旋转方向相反的附加的相对运动, 即轴向旋涡

伯努利方程物理意义：表明外加能头(机械功), 一部分作压缩功,提高气体的静压能，一部分增加动能,一部分克服各种能量损失,即:外加能头=压缩功+动能+克服损失

压缩机的最小流量工况--喘振工况

当级中流量减小到某最小值时,会产生喘振现象, 这时级或机不能正常工作,如不及时采取措施解决,将会造成恶性事故。

喘振产生的原因是:

内因: 流量达到最小流量，气流的边界层严重分离；

外因: 管路中存在储存能量的空间,即供气管网。

流动相似, 就是指流体流经几何相似的通道或机器时, 其任意对应点上同名物理量如压力、速度等比值相等。

流动相似的相似条件：模型与实物或两机器之间几何相似、运动相似、动力相似和热力相似。

对于离心压缩机而言, 其流动相似应具备的条件：几何相似、叶轮进口速度三角形相似、特征马赫数相等,即M’2u＝M2u 和气体等熵指数相等,即k’=k。

压缩机的调节方法：压缩机出口调节流量、压缩机进口调节流量、采用可转动的进口导叶调节(又称进气预旋调节)、改变压缩机转速的调节。

理论压缩循环:由进气→压缩→排气三个热力过程组成

实际工作循环由吸气—压缩—排气—膨胀四个过程组成。

实际工作循环的特点

■存在余隙容积

■进气、排气过程存在压力损失

■气体与汽缸壁面间存在温差,压缩和膨胀指数不是定值

■汽缸存在泄漏

■实际气体性质不同于理想气体

压缩机排出的气体容积流量换算到压缩机进气状态下的气体容积流量，称为单级压缩机的排气量。

容积系数λv:---反映气缸行程容积的有效利用程度

容积系数=实际进气容积/行程容积

泄漏系数λl ---表示气阀、活塞环、填料函等泄漏对汽缸容积利用程度的影响

多级压缩就是将气体的压缩过程分在若干级中进行，并在每级压缩之后将气体导入中间冷却器进行冷却。

采用多级压缩的理由

■节省压缩气体的指示功

■降低排气温度

■提高容积系数

■降低活塞上的气体力

级数的选择-------选择原则

●各级排气温度限制在一定范围内

●总功耗最小

●机器价格低，投资少

●结构简单,易操作维修

压力比的分配原则遵循最省功原则,即:多级压缩中，常取各级压力比相等，这样各级消耗的功相等，而压缩机的总耗功也最小，此时各级压力比称为最佳压力比。

多级压缩机的排气量指包括了级间凝析的水汽量、抽加气量和末级排气量,然后折算到压缩机进气状态时的气量。

压缩机中的气体力,往复惯性力,往复摩擦力均沿汽缸中心线方向,其代数和称为列的综合活塞力

供给能量有多余,加速,面积对应的功为盈功;

供给能量有不足,减速,面积对应的功为亏功;

飞轮及飞轮矩

目的:使压缩机转速均匀化。

原理:通过储存和释放能量,调节压缩机的角速度,使压缩机转速均匀化。

离心泵的原理：

灌泵→启动→叶轮旋转带动液体产生离心力→液体不断被甩向叶轮出口→叶轮进口处压力↓→吸液罐和叶轮进口中心线处的液体之间形成压差→吸液罐的液体压差作用→流体经吸入室进入叶轮→使泵连续地工作。

表示旋转叶轮传递给单位重量液体的能量，亦称为理论扬程

气蚀的机理：流体的压力随着从泵入口到叶轮入口而降低，在叶轮入口附近，液体压力达最低，此后，由于叶轮对液体做功，压力很快上升，当叶轮叶片入口附近的压力<=液体输送温度下的饱和蒸汽压时，液体汽化；同时，还可能溶解在液体内的气体逸出，它们形成很多气泡。当气泡随着液体流到叶道内压力较高处时，外面的压力大于气泡内的汽化压力，则气泡会凝结溃灭形成空穴，瞬间周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体相互撞击使局部的压力骤升。

气蚀：这种液体汽化、凝结、冲击、形成高温、高压、高频冲击载荷，造成金属材料的机械剥裂，和电化学腐蚀破坏的综合现象。

提高离心泵抗汽蚀性能的措施

提高离心泵本身抗汽蚀性能-NPSHr↓

▲改进泵的吸入口至叶轮叶片入口附近的结构设计

▲采用前置诱导轮

▲采用双吸式叶轮

▲采用抗汽烛的材料

▲如果条件许可,可减少泵的转速及流量.

提高进液装置汽蚀余量的措施- NPSHa↑

▲增加泵前储液罐中液面上的压力pA;

▲合理确定泵的安装高度Hg≤[Hg];

▲将吸上装置改为倒罐装置,使Hg减小;

▲减少泵前管路上的流动损失ΔHA-S ;