《过程流体机械》复习资料2019版

_________________________________________________________________________________________________________《过程流体机械》复习资料绪论1．流体机械按其能量的转换形式可分为（原动机）和（工作机）二大类。

2． 按工作介质的不同，流体机械可分为（压缩机）、（泵）和（分离机）。

3． 按流体机械工作原理的不同，可分为（往复式）和（旋转式）流体机械。

4． 将机械能转变为（气体）的能量，用来给（气体）增压与输送的机械称为压缩机。

5． 将机械能转变为（液体）的能量，用来给（液体）增压与输送的机械称为泵。

6． 用机械能将（混合介质）分离开来的机械称为分离机。

7． 以流体型材料（气、液、粉）为处理原料的工业，叫过程工业。

离心泵1.泵：将机械能转变成液体（包括气液、固液、气固液等）的能量，用来增压输送液体的机械。

2.泵的分类：按工作原理：（1）叶片式泵：离心式、轴流式、混流式、旋涡泵；（2）容积式泵：往复泵（活塞泵、柱塞泵等）、回转泵（齿轮泵、螺杆泵、滑片泵等）；（3）其它：喷射泵、水锤泵、真空泵。

按流体压力：低压泵（低于2MPa ）；中压泵（2～6MPa ）；高压泵（高于6MPa ）。

3.离心泵的主要部件有吸入室、叶轮、蜗壳和轴，其他的还有轴向推力平衡装置和密封装置等。

4.（了解）离心泵的命名（参考方式）。

如IS80-65-160：吸入口直径为80mm ，压出口直径为65mm ，叶轮直径为160mm 的单级单吸清水泵。

5.离心泵的性能参数：扬程：泵使单位重量（N ）的液体获得的有效能量头，即泵抽送液体的液柱高度。

符号H ，单位为m 。

有效功率：单位时间内液体从泵中获得的有效能量，用Ne 表示。

)(kW H q g N v e 1000ρ=泵的能量损失：容积损失；水力损失；机械损失。

6.离心泵的能量分析（重点），包括速度三角形、欧拉方程、伯努利方程、扬程计算方法、动静扬程分配等内容。

7.汽蚀的机理：泵内的压力变化，在叶片入口附近k 处存在低压区；当k 处压力低于液体相应温度下饱和蒸汽压时，液体汽化，产生气泡；随着叶轮做功压力上升，高于饱和蒸汽压时气泡凝结溃灭；周围液体瞬间冲击空穴，形成水击；金属表面因冲击疲劳而剥裂。

8.汽蚀的危害：（1）使过流部件（主要是叶轮）表面被剥蚀破坏；（2）使泵的性能下降；（3）产生噪声和振动。

因此是水利机械向高速发展的障碍。

9.汽蚀余量：又叫净正吸入压头，是表示汽蚀性能的主要参数，用NPSH 表示，单位是m 。

吸入装置——有效汽蚀余量NPSHa ；泵本身——必需汽蚀余量NPSHr 。

有效汽蚀余量是指液体自吸液罐到达吸入口（S-S ）后，高出汽化压力p v 所富余的部分能量头，用NPSHa 表示。

NPSHa 与泵的吸入装置有关，而与泵本身无关。

必需汽蚀余量是指泵入口（S-S ）到叶轮最低压力点k 处的静压头降低值，用NPSHr 表示。

当液体一定时，泵发生汽蚀是由吸入装置和泵本身两方面决定的。

NPSH a =p s ρg +c S 22g −p v ρg =p A ρg +c A 22g −z g −h A−S −p v ρgNPSH r =p S ρg +c S 22g −p k ρg 10.泵发生气蚀的判别式二：当NPSHa 大于NPSHr 时，不发生汽蚀；当NPSHa 等于NPSHr 时，开始发生汽蚀；当NPSHa小于NPSHr 时，发生严重汽蚀。

版_________________________________________________________________________________________________________ 11.提高离心泵抗汽蚀性能的措施：（1）提高离心泵本身抗汽蚀的性能：A 改进泵的吸入口至叶轮叶片入口附近的结构设计；B 采用前置诱导轮；C 采用双吸式叶轮；D 设计工况采用稍大的正冲角；E 采用抗汽蚀的材料。

（2）提高进液装置汽蚀余量的措施：A 增加吸入罐液面压力p A；B 减少泵的吸上真空度；C 减小泵的安装高度；D 减少泵吸入管路阻力损失；E 降低液体饱和蒸汽压12.吸上真空度：泵入口S-S处的真空度，用H s表示。

可通过安装在泵入口法兰处的真空压力表测量。

吸上真空度与安装高度的关系（P19-21）13.泵的特性曲线：H-Q v曲线：平坦状、陡降状、驼峰状；N-Q v曲线：是选择原动机和启动泵的依据；η-qv曲线：衡量泵工作的经济性；NPSHr-Q v曲线：是否发生汽蚀的依据。

14.离心泵运行工况的调节：（1）改变泵的特性曲线：调节转速——n增大，特性曲线向右上方移动；切割叶轮外径——特性曲线向左下方移动；改变前置导叶叶片的角度；泵的串连或并联。

（2）改变管网的特性曲线：阀调节；如：调节阀门A的开度，曲线由Ⅰ变为Ⅱ液位调节；如：调节阀门B使液位升高，曲线由Ⅱ变为Ⅲ；旁路分流调节。

15.离心泵的相似条件：两泵流动相似应具备几何相似和运动相似。

几何相似：是指泵过流元件的对应线性尺寸比值相等，无量纲值相同。

运动相似：是指对应点上同名速度的方向一致，比值相等，表现为进出口速度三角形相似。

16.通常取泵最佳工况下的比转数作为泵的比转数，我国泵的比转数计算式表示为：n s=3.65n√Q，说明：H3 / 4（1）n s定义为比转数，它是判别离心泵是否相似的相似准数；即：若泵几何相似，则比转速相等的工况为相似工况。

（2）由于一台泵只有一个设计工况点（即最佳工况点），故几何相似泵的比转数具有唯一值；（3）比转速是有量纲的，计算时注意单位统一；（4）离心泵的比转数大小与输送液体性质无关，而与叶轮形状和泵的特性曲线形状有关。

故可按比转速对泵的几何形状和性能曲线的趋势进行分类。

17.比转数高的泵，最佳工况时的流量大，扬程小；而低比转数的泵则相反，它适用于较小的流量和较高的扬程。

18.离心泵相似条件，比例定律和相似抛物线，切割定律和切割抛物线19.离心泵的串并联原则（P56-59）20.离心泵的喘振现象（P62-63）21.离心泵零部件：叶轮型式，蜗壳，导叶型式，轴向力平衡方法，机械密封结构、分类、密封点。

离心式压缩机1.速度式压缩机通常借助做高速旋转的叶轮，使气体获得很高的速度，然后让气体急剧降速，使气体的动能转变为压力能。

按气体在叶轮内的流动方向不同，可分为离心式和轴流式。

2.离心式压缩机按照零部件的运动方式可概括为（转子）和（定子）两大部分。

3.转子包括转轴，固定在轴上的叶轮、轴套、平衡盘、推力盘及联轴器等零件。

4.定子是压缩机的固定元件，由扩压器、弯道、回流器、蜗壳及机壳组成，也称固定部件。

5.离心压缩机的级：是离心压缩机实现气体压力升高的基本单元，由一个叶轮和一组与其相配合的固定元件组成。

6.离心压缩机的段：每一进气口到排气口之间的“级”组成一“段”，每个“段”通常由一个或几个“级”组成。

（“段”之间设置中间冷却器，以减少功耗）。

7.离心压缩机的级分为三种型式，即（首级）、（末级）和（中间级）。

8.离心压缩机的（中间）级由（叶轮）、（扩压器）、（弯道）、（回流器）组成。

9.离心压缩机的首级由（吸气管）和（中间级）组成。

10.离心压缩机的末级由（叶轮）、（扩压器）和（排气蜗壳）组成。

11.特征截面：S-吸气管进口截面，0-叶轮进口截面；1-叶轮叶道进口截面；2-叶轮出口截面；3-扩压器进口截面；4-扩压器出口截面，也即弯道进口截面；5-弯道出口截面，也即回流器进口截面；6-回流器出口截面；0’-本级出口截面，也即下一级的进口截面；7-排气涡室进口截面。

12.叶轮是外界（原动机）传递给气体能量的部件，也是使气体增压的主要部件，不是唯一是气体增压的部件，是唯一对气体做功的部件。

13.离心叶轮的常见型式有（闭式叶轮）、（半开式叶轮）和（双面进气叶轮）叶轮。

14.叶轮结构型式按叶片弯曲型式可分为（后弯型β2A<90）叶轮、（径向型β2A＝90）叶轮和（前弯型β2A>90）叶轮。

15.叶轮出口速度三角形由（牵连）速度、（相对）速度和（绝对）速度构成。

16.扩压器的作用是让气流的动能有效地转化为压力能，包括无叶扩压器、叶片扩压器和直壁扩压器三种。

17.离心压缩机的工作参数包括：流量Q，多变能头H pol，转速n，功率N，多变效率ηpol，压力比ε，气体温度T，压力p，密度ρ。

18.离心压缩机的流动属于三元、不稳定的流动。

其基本方程有连续性方程（P91）、欧拉方程（P92）、焓值方程（P94）、伯努利方程（P95）。

分析气体在流动过程中热力学参数变化，还需要结合连续性方程、气体状态方程和过程方程。

19.绝热条件下的焓值方程式：H ab=kRk−1(T b−T a)+c b2−c a22，是离心压缩机级中气动计算的重要公式。

当公式中a、b截面包括叶轮时，公式中的H ab=H tot，当用于计算任意两固定部件进出口截面气流参数时，H ab=0。

20.能头的含义是什么，总能头包含哪几部分？1kg气体从叶轮中获得的能量称为能头。

总能头包含理论能头、轮阻损失能头和叶轮泄漏损失能头三部分。

离心压缩机中各能头关系：（1）H T和H T∞的区别在于轴向涡流的存在，使得叶轮给出的理论能头变小；（2）实际叶轮的理论能头H T，用于提高压力和速度，并克服气体在叶轮内的流动损失H dyn；（3）压缩机内气体还通过摩擦生热方式获得能量（这与液体不同），这些能量以损失体现，如轮阻损失，内漏气损失，且这些损失都转化为热呗气体吸收。

故气体获得的总能头：H tot=H T+H df+H l压缩机级中能头的分配21.等温压缩功H is、绝热压缩功H ad、多变压缩功H pol、多变效率ηpol、绝热效率ηad、等温效率ηis、流动效率ηℎyd的表达式（P6-100）22.离心压缩机中级效率表示静压能头与可用能头之比。

23.压缩机级中的能量损失主要有流动损失、泄漏损失和轮阻损失。

24.离心压缩机级内的流动损失分为摩阻损失、分离损失、冲击损失、二次流损失、尾迹损失和波阻损失（或激波损失）。

各种损失产生的原因（P104-109或参考课件）25.冲击损失流量与冲角关系：Q s=Q0,i=0,无冲击；Q s<Q0,i>0,冲击工作面,非工作面发生旋涡分离；Q s>Q0,i<0,冲击非工作面，工作面发生旋涡分离。

其中i=β1A−β1。

i>0时冲击损失最为严重。

26.表征激波损失的特征无量纲数是马赫数M。

27.泄漏损失的原因：（1）叶轮出口压力大于进口压力；（2）级出口压力大于叶轮出口压力；（3）在叶轮两侧与固定部件之间存在间隙。