H《化工过程流体机械》第3章叶片式压缩机_总结思考公式习题

《化工过程流体机械》总结、思考、公式、习题（第三章）

2009.10.15

（内容总结及思考题）

第三章叶片式压缩机

§ 3.1 离心压缩机的结构类型

3.1.1 离心压缩机的基本结构

3.1.2 主要零部件

3.1.3 典型结构

小结：1．基本结构级、段、缸、列；首级、中间级、末级；叶轮、扩压器、弯道、回流器、吸气室、蜗壳；

2．主要零部件叶轮（后弯型，相对宽度b2/D2，直径比D1/D2）；扩压器（叶片、无叶片）；

3．典型结构单级、多级，水平中开型、高压筒型等。

思考题：[2] 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？

§ 3.2 离心压缩机的工作原理

3.2.1 工作原理

3.2.2 基本方程

3.2.3 压缩过程

3.2.4 实际气体

小结：1．工作原理离心压缩机特点（优缺点）；关键截面参数（s、0、1、2、3、4、5、0'）；

2．基本方程连续性、欧拉方程，焓值方程（热焓形式）、伯努利方程（压损形式）；

3．压缩过程等温压缩、绝热压缩、多变压缩过程（过程指数m、绝热指数k）；

4．实际气体压缩性系数Z、混合气体（ρ、R、c p或c v、k）。

思考题：[2] 3-2．离心压缩机与活塞压缩机相比，它有何特点？

[2] 3-3．何谓连续方程？

试写出叶轮出口的连续方程表达式，并说明式中b2/D2和φr2的数值应在何范围之内？

[2] 3-4．何谓欧拉方程？试写出它的理论表达式与实用表达式，并说明该方程的物理意义。

[2] 3-5．何谓能量方程？试写出级的能量方程表达式，并说明能量方程的物理意义。

[2] 3-6．何谓伯努利方程？试写出叶轮的伯努利方程表达式，并说明该式的物理意义。

[2] 3-14．如何计算确定实际气体的压缩性系数Z？

[2] 3-15．简述混合气体的几种混合法则及其作用。

§ 3.3 离心压缩机的工作性能

3.3.1 能量损失

3.3.2 性能参数

3.3.3 单级特性

3.3.4 多级特性

3.3.5 性能换算

小结：1．能量损失流动（摩阻、分离、冲击、二次流、尾迹、M）、轮阻、内漏气损失；

2．性能参数能头、功率、效率，级中气体状态参数（温度、压比、比容）；

3．单级特性能头（压比）、功率、效率特性，喘振和堵塞工况、稳定工况区；

4．多级特性特性（曲线陡、喘振限大、堵塞限小、稳定区窄）、影响（u2、μ）；

M、k）、完全相似和近似相似（k＝k'）换算。

5．性能换算转速变化，相似条件（

u

思考题：[2] 3-7．试说明级内有哪些流动损失？流量大于或小于设计流量时冲角有何变化？

由此会产生什么损失？若冲角的绝对值相等，谁的损失更大？为什么？

[2] 3-8．多级压缩机为何要采用分段与中间冷却？

[2] 3-9．试分析说明级数与圆周速度和气体分子量的关系。

[2] 3-10．示意画出级的总能量头与有效能量头和能量损失的分配关系。

[2] 3-11．何谓级的多变效率？比较效率的高低应注意哪几点？

[2] 3-12．若已知级的多变压缩功和总耗功，尚须具备什么条件可求出级的能量损失和级内的流动损失？

[2] 3-13．何谓离心压缩机的内功率、轴功率？试写出其表达式，如何据此选取原动机的输出功率？

[2] 3-16．示意画出离心压缩机的性能曲线，并标注出最佳工况点和稳定工况范围。

[2] 3-17．简述旋转脱离与喘振现象，说明两者之间有什么关系？

说明喘振的危害，为防喘振可采取哪些措施？

[2] 3-19．离心压缩机的流动相似应具备哪些条件？相似理论有何用处？

§ 3.4 轴流式压缩机

3.4.1 基本结构

3.4.2 工作原理

3.4.3 性能特点

小结：1．基本结构动叶片（轴流叶轮、扭曲叶片）、静叶片（级间导流器）；

基元级（环形叶栅）、叶型（扭曲叶片）；

2．工作原理速度三角形（c r＝0，c a≠0），欧拉方程（u2＝u1）；

3．性能特点性能参数（流量系数φ、能头系数ψ、反作用度Ω等）；优缺点（对比离心压缩机）。

思考题：[2] 3-27．试简要分析比较轴流式与离心式压缩机的性能特点？

§ 3.5 叶片式压缩机的运行与调节

3.5.1 装置特性

3.5.2 工况调节

3.5.3 不稳定工况

3.5.4 密封装置

3.5.5 高速转子特性

3.5.6 抑振轴承

3.5.7 附属系统

小结：1．装置特性管网特性、工作点（稳定、不稳定）、变工况（喘振影响）；

2．工况调节出口节流、进口节流，进口导叶、扩压器叶片、变速调节等；

3．不稳定工况典型工况（4种）、喘振线、防喘条件和方程（简化）、调节系统；

4．密封装置迷宫密封、浮环密封、干气密封；

5．转子特性临界转速（临界角速度）、刚性轴、挠性轴、计算方法；

6．抑振轴承可倾瓦轴承（活支五瓦块）；

7．附属系统管网、变速、油路、水路、检测等。

思考题：[2] 3-18．试简要比较各种调节方法的优缺点。

[2] 3-20．离心压缩机有哪些附属系统？它们分别起什么作用？它们由哪些部分组成？

[2] 3-21．何谓转子的临界转速？采用什么方法汁算它？工作转速如何校核？

[2] 3-24．有哪几种轴端密封？试简述它们的密封原理和特点。

§ 3.6 叶片式压缩机的选型与应用

3.6.1 选型原则

3.6.2 选型方法

3.6.3 选型实例

小结：1．选型原则技术指标（性能、安全）、经济指标、调节方式、设备仪表、其他事项等；

2．选型方法产品、厂商、软件选型；流量压力、工作介质、结构特点、原动机等选型；

3．选型实例已知数据、方案初选、参数选取、性能计算、功率计算、

叶轮计算（相对宽度b2/D2）、压缩机选型（离心、离心扭曲叶片、轴流）等。

思考题：[2] 3-25．试简述选型的基本原则，为何要确定经常运行的工况点？

[2] 3-26．有哪几种选型分类？为何按流量选型？为何按结构分类？

[2] 3-28．试简述三种选型的方法。