广西大学 能源与动力装置基础 第7章容积式压缩机和泵(2)
轴流压缩机技术及应用
第一节压缩机械的分类 (4)第二节轴流压缩机的发展概况 (5)第三节透平压缩机的主要术语和技术参数 (7)第二章轴流压缩机的基本工作原理 (9)第一节全静叶可调轴流压缩机的典型结构与工作过程 (9)第二节轴流压缩机的基本研究方法 (11)第三节基元级叶型与叶栅主要几何参数 (11)第四节基元级增压原理 (13)第五节压缩过程、压缩功及效率 (15)第六节流量与流量系数、能量头与能量头系数、反动度与预旋 (17)第三章轴流压缩机选型 (21)第一节轴流压缩机与离心压缩机的比较 (21)第二节几种不同形式的轴流压缩机的比较 (23)第三节风机的选型参数 (25)第四节如何正确提供风机的设计参数、使用条件和要求 (26)第五节轴流压缩机与管网联合工作 (26)第四章陕鼓轴流压缩机的技术优势与特点 (28)第一节陕鼓轴流压缩机的技术优势 (28)第二节陕鼓轴流压缩机系列 (30)第三节气体动力学设计特点 (32)第四节主要零部件的结构与特点 (33)第五节转子动力学和强度设计 (37)第一节改造原理 (40)第二节几种改造方案 (41)第二节成功改造示例 (43)第六章轴流压缩机自动化控制 (46)第一节控制系统概述 (46)第二节主风流量——静叶定位串级调节系统 (47)第二节防喘振控制系统 (53)第四节主风机的逆流保护 (57)第七章轴流压缩机组的成套设计 (59)第一节陕鼓轴流压缩机组的特点 (59)第二节机组的成套范围和配套水平 (60)第三节为机组成套所做的工作 (63)第八章轴流压缩机组的安装调试 (67)第一节轴流压缩机组安装调试概述 (67)第二节施工前的准备工作 (68)第三节机组就位及找正 (73)第四节轴流压缩机的内部组装 (80)第五节辅机安装应注意的几个问题 (82)第六节轴流压缩机组的试运行 (83)第七节轴流压缩机的检验及维修 (85)第一章 概 述本章介绍压缩机的分类、轴流压缩机的发展概况及技术术语。
能源与动力装置基础综合试题整理资料
能源与动力装置基础综合试题整理资料1、已知通风机的流量qv＝20m3/s，压力p＝15000Pa和功率P＝270KW；叶轮直径d2＝0.90m，圆周速度n＝2900rpm，求压力系数、流量系数和比转速。
（10分）答：流量系数：压力系数：比转数：2、当一台正在运行的风机，通过变速装置使其转速增加，在其它条件不变的情况下，其全压、流量、功率将如何变化？试用图形表示并解释。
(5分) 答：全压、功率增加，流量不变。
3、写出叶轮机械欧拉方程的数学表达式，解释其物理意义。
（至少说出两点作用）1、方程表示单位质量流体与叶轮的功能转换关系，表示功能转换的总效果。
2、只与叶片进、出口参数有关，使用方便。
3、理论能量头与u、cu有关。
4、工作机与原动机。
5、不同型式叶轮的应用4、请画出汽轮机单个级的热力过程曲线，并在图中注明有关符号（包括各个焓降及各项损失）级的热力过程曲线5、往复活塞机械有哪三个主要运动部件？它们各有何作用？（4分）答：往复活塞机械主要有曲轴、连杆和活塞这三个主要运动部件。
活塞的作用是与气缸盖和气缸等组成内燃机的燃烧室或压缩机的压缩腔。
连杆的作用是把活塞和曲轴相连，使活塞的往复运动与曲轴的旋转运动相互转换。
曲轴的作用是通过连杆将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。
6、什么是制冷系数？什么是热力完善度？他们各有何作用？（4分）答：制冷系数是制冷机制冷量与输入功率之比，表征了制冷机在给定工况下的技术经济性。
热力完善度是指制冷循环的制冷系数与逆卡诺循环的制冷系数之比，它表示了制冷循环与理想循环的接近程度，可以作为不同工作温度下制冷循环经济性的衡量指标。
7、请解释火电厂的蒸汽动力循环——回热循环，并说明回热循环的意义。
（5分）答：给水回热加热是指在汽轮机某些中间级抽出部分蒸汽，送入回热加热器中加热锅炉给水，与之相应的热力循环叫回热循环。
（1）回热抽汽可使汽轮机进汽量增加，而排汽量减少。
二者对提高机组效率、改善末级的设计（强度）都是有好处的；（2）由于热效率的提高，锅炉热负荷减少，可以减少锅炉的受热面，节约部分金属材料；（3）由于凝汽量的减少，可以减少凝汽器的换热面，节约大量的铜材。
《泵与压缩机》课件
5.2 空压机的应用
探索空压机在工业制造、机械 加工等领域中的广泛应用。
5.3 真空泵的应用
介绍真空泵在光学仪器、化学 实验等领域的实际应用情况。
六、结论
6.1 泵和压缩机的重要性
强调泵和压缩机在各个行业中的重要作用，对社会经济发展的贡献。
6.2 未来发展趋势
1.3 泵和压缩机的基 本原理
解析泵和压缩机的基本工 作原理，包括转子、蜗壳、 驱动装置等组成结构。
二、泵的工作原理
2.1 泵的定义和分类
详细描述泵的定义和常见分类， 如离心泵、容积泵等。
2.2 泵的工作原理和组成 结构
探索泵的工作原理，包括吸入 液体、离心力推动、压力传递 等过程，并研究不同泵的内部 结构。
3
3.3 压缩机的应用场景
探寻压缩机在不同领域的广泛应用，如制冷、空调、石油化工等。
四、泵与压缩机的比较
1 4.1 泵与压缩机的区别
对比泵和压缩机的不同之处，如工作原理、功能、使用场景等。
2 4.2 泵与压缩机的共同点
分析泵和压缩机之间的相似之处，如物质输送、能量传递等。
五、实例应用
5.1 水泵的Biblioteka 用《泵与压缩机》PPT课件
通过本课件，我们将深入探讨泵和压缩机，了解它们的分类、工作原理以及 应用场景。加深对泵与压缩机的理解，拓宽知识面。让我们开始吧！
一、介绍
1.1 什么是泵和压缩机
探索泵和压缩机的定义和 作用，了解它们在各行各 业中的重要性。
1.2 泵和压缩机的分类
介绍泵和压缩机的不同类 型和用途，包括离心泵、 容积泵、离子泵、离心压 缩机、螺杆压缩机等。
2.3 泵的应用场景
能源与动力装置基础 能动装置1-2
《能源与动力装置基础——流体机械》
3．根据流体流动方向，观察并说明所见到机 器设备中面积（速度、压力）是如何变化？
4．观察所见到的系统装置，了解其中有几种 流体流动，每种流体经过的部件分别是哪些 机械和设备
《能源与动力装置基础——流体机械》
基地总体参观
一、实习的目的
了解流体机械和换热设备的分类、动力装 置与这些机械设备的关系。
二、 实习要求
根据参观和了解，写出第一次的报告：时间、 地点、内础——流体机械》
三、 实习思考题 1．将表1－1中的各种机械的结构简图与实物 模型对比，重点了解其中几种，建立一些实 物模型的概念，例如径流式、活塞式…… 2．将表1－2中的各种热交换器的结构简图与 实物模型对比，重点了解其中几种，建立一 些实物模型的概念，例如管式、板式……
《能源与动力装置基础——流体机械》
换热器的分类
按流动方向分：顺流式、逆流式、错流式、混流式
按传热方式分：间壁式、混合式、蓄热式
间 壁 式 混 合 式 管 式 板 式 沉浸式、喷淋式、套管式、 管壳式、翅片管式、热管式 波纹平板式、板壳式、 螺旋板式、板翅式 蓄 热 式 回热式或 再生式 如热风炉
直接接触式 如冷却塔
《能源与动力装置基础——流体机械》
第二节 能源与动力装置的分类 一、流体机械
流体（液体和气体）为工质，与外界进行能量和质 量传递的机械被称为流体机械。 分类
根据流体是液体还是气体分为水力机械和气体机械；
根据能量是输出还是输入机械功可分为动力机械 (或原动机)和工作机械；
按工作原理又常分为速度式(叶片式)、容积式(往 复、回转)和其它形式的流体机械(如射流泵等)。
《能源与动力装置基础——流体机械》
能源与动力装置基础5-2
能源动力 曲轴 : 通过连杆将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动.
能源动力
作用：通过连杆将活塞的往复运动转换为曲轴 的旋转运动。 受力：气体压力、活塞连杆组的惯性力和扭力 作用。 结果：产生相应的扭矩、弯曲、压缩和拉伸应 力及变形；高速旋转的主轴颈和连杆轴颈（曲 柄销）遭受到严重的摩擦和磨损。
气缸体、气缸套和气缸盖三个主要固定件 能源动力 机体：由气缸体、曲轴箱和机座或油底壳及主 轴承盖等组成 。 气缸体和曲轴箱常铸成一体， 气缸体的上半部内腔装有活塞往复运动导向和 容纳工质的圆柱形空腔，称为气缸。 气缸体的下半部分支承曲轴的曲轴箱，其内腔 为曲轴和连杆的运动空间。 气缸体的顶部与气缸盖连接，底部与机座或油 底壳连接。 气缸体结构形式一般分为三种：平分式气缸体， 其刚度较差；龙门式气缸体，其刚度较好； 隧道式气缸体，其刚度最好。
连杆 作用：把活塞和曲 轴连接起来，使 活塞的往复运动 与曲轴的旋轴运 动相互转换，并 将活塞所受的气 体压力传给曲轴。 组成：连杆小头 （包括衬套轴 承）、杆身和大 头（包括大端盖、 连杆螺栓及连杆 瓦）等，
能源动力
能源动力
连杆小头：连杆与活塞销相连的部分。一般 为圆筒形，与杆身连成一体。为了减少磨损、 维修方便，小头都镶有铜衬套。 杆身：断面形状大多数是“工”字形，其翼 面的长轴安排在连杆摆动平面内，且断面尺 寸由小头向大头逐渐增大 。 优点：a. 抗弯断面模数大，抗弯曲能力强。 b. 抗弯强度大。 c.使连杆传力及应力均匀分布。 连杆大头：连杆与曲轴相连部分，曲柄销在 连杆大头轴承中作相对高速旋转。 整体式结构、剖分式结构
活塞环：是装在活塞环槽的开口弹性金属环， 分为气环和油环。 气环：主要起密封和散热作用，防止缸内高温 高压燃气漏入曲轴箱，并将活塞顶吸收热量 的一部分传给气缸套。2－3道 油环：起刮油和铺油的作用。 上行铺油 下行刮油
能源动力装置基础1-1
按结构分类，表1-2： 1. 间壁式： (1)管式(2)板式(3)(热)管式 2. 混合式 3. 蓄热式
1. 间壁式：
(1) 管式
能源动力
(2)板式
(3)(热)管式
能源动力
能源动力
2. 混合式
3. 蓄热式
二、应用
能源动力
2010年有生产1000万辆汽车的能力，舰船、飞机、 巡航导弹
发电装机容量96年2.5亿KW，2000年3亿KW ，2004年 4亿KW ， 2020年到9亿Kw
。
1．将表1．1中的各种机械的结构简图与实物模型对比，重点了解其中几种， 建立一些实物模型的概念，例如径流式、活塞式、．．．．．． 2．将表1．2中的各种热交换器的结构简图与实物模型对比，重点了解其中几 种，建立一些实物模型的概念，例如管式、板式、．．．．．． 3．根据流体流动方向，观察并说明所见到机器设备中面积（速度、压力）是 如何变化？ 4．观察所见到的系统装置，了解其中有几种流体流动，每种流体经过的部件 分别是哪些机械和设备。
专业内容：热能、化学能、机械能、电能等之间转换 原理及其装置（机械、设备） 装置的现代设计、制造、运行——数值化；创新， 如7μ m涡轮机；增加信息技术，如电喷发动机
能源动力
※本课程内容安排体现了知识的系统性、共同 基础和内容的融合：（工作原理的整合）
第一章是复习和总结； 在二到九章讨论单个机器、设备， 主要针对某种过程； 在十、十一章装置系统， 主要是针对循环。 第一、二章基础部分有难度，面广、第一次接触专业
1 速 度 式
(1)轴流、 (2)径流(离心)压缩机
能源动力
轴流
旋转轴
离心
(3)混流(斜流)式
照 片
能源动力
能源动力装置基础2-2(2011)
静叶栅
向向
动叶栅 喷嘴
面面
静叶栅
动叶栅
后导叶
第二节 叶轮中能量转换
一. 叶轮进出口速度三角形
G GG 11.. 矢矢量量定定义义：： c = w + u
αβ 欧美表示
◆叶轮旋转才有速度三角形 ◆速度——绝对c、相对w、牵连u
能源动力
22.. 标标量量关关系系：： w2 = u2 + c2 − 2ucu
σ
= 1− c2u∞ − c2u u2
=1− π Z
sin β2b
四. 反作用度Ω
能源动力
（反力度、反应度、反击系数、反动度）
定定义义：：叶叶轮轮内内流流体体静静压压能能和和重重力力势势能能变变化化((或或等等熵熵 Δ静Δ静h焓h焓ss)降)降之之ΔΔ比比hh22ss))的的大大小小与与级级能能量量hhtthh((或或级级滞滞止止等等熵熵焓焓降降
3. 理论能量头hth仅与叶轮的进出口u和cu有关，而流体的cu主要依赖于叶轮转 数和几何尺寸，由于决定cu的因素很复杂，还没有精确的表达式，所以hth不 容易精确计算，需要借助于各种试验的和经验的公式。例如，径流工作机械 的滑移系数公式、轴流工作机械的落后角公式（见三、四章）。
4. 欧拉第二方程式 wth= hth =0.5(u22-u12)+0.5(c22- c12)+0.5(w12- w22)
α1
= β2;α2
= β1
→Wst
=
w12
− w22 2
=
c22
−c12 2
=
1 2Wth
能源动力
讨论：叶轮
能源动力
1. 欧拉方程是单位质量流体与叶轮的功能转换表达式，它表示功能转换的总 效果。应用很方便，不必深入了解叶轮内部流动细节。
能源与动力设备基础考试题及答案
能源与动力设备基础考试题机械暖通类/电工类/计算机类20xx年01月工作牌编号：＿＿＿＿专业＿＿＿＿岗位＿＿＿＿分数＿＿＿＿一、选择题52分（可多选，答错不得分，每空0.5）1.1流体机械是以流体（包括AD）为工质，与外界进行（CK ）传递的机械。
按原理分有（G E F ），如我车间的（ B I J ）A液体B压缩机C能量D气体E速度式F容积式G喷射式H电机I通风机J泵K 质量1.2物质有三态（BFG ）流体具有（ACE）A压缩性B 固态C粘性E膨胀性F液态G气态1.3热传递有（ACD）形式，A传导B摩擦C辐射D对流E吸热1.4换热设备按流体运动方向分有（ABC ），按传递热量方法分有（CGH ）间壁式分（DE ），如我车间的（I J K ）A顺流式B逆流式C错流式D管式E板式F间壁式G混合式H蓄热式I 锅炉省煤器J制冷机蒸发器K制冷机冷凝器1.5游标卡尺读数值有（ABC）可直接测量工件的（DEF ）A 0.10mm.B 0.50mmC 0.02mm D外尺寸E 内尺寸F深度尺寸1.6 螺纹有（ADG ）标准螺纹包括( BCEF)。
A标准螺纹B锯齿形螺纹C普通螺纹D 非标准螺纹E管螺纹F梯形螺纹G特殊螺纹1.7使用活动扳手应让（ A ）承受主要作用力A固定钳口B活动钳口C任何方向1.8砂轮的旋转方向要正确，应使磨屑（ B ）砂轮。
A飞离B向下飞离C向上飞离D向外飞离1.9标准公差的大小与（D ）有关A基本尺寸B公差等级C基本偏差D基本尺寸与公差等级1.10金属腐蚀按腐蚀机理分（FK）按腐蚀环境分（GHJ ）按腐蚀破坏形态分（ABCDE）A均匀腐蚀B局部腐蚀C晶间腐蚀D断裂腐蚀E氢损伤F化学腐蚀G海水腐蚀H介质腐蚀J土壤腐蚀K电化学腐蚀1.11压力容器用材料的常规力学性能指标主要有（ABDJ），制造工艺性能包括（BEFGH I）A强度B硬度B热处理性D韧性E可锻性F可焊性G切削加工性H研磨性I冲压性J 塑性1.12普通螺栓用（BG ）钢，常用传动轴用（BC）钢，锅炉管道用（ADE ）钢A 20#B 35#C 45#D 12CrMoE 15CrMoF 16MnG A31.13安全阀按整体机构及加载机构不同分（ABC ），锅炉蒸汽主气包用安全阀为（B ）空压系统气包用安全阀为（ B ）。
能源与动力装置基础
能源与动力装置基础最近我家那台老冰箱总是发出奇怪的声响，就像个上了年纪的人在那哼哼唧唧，这可勾起了我对能源与动力装置基础的一些有趣思考。
我这人好奇心重，决定好好研究下这冰箱到底咋回事。
我先把冰箱里的东西一股脑儿全搬了出来，好家伙，里面乱七八糟的，有过期的酸奶，还有不知道啥时候放进去的半块巧克力。
在清理的过程中，我发现冰箱的密封条有些地方都老化了，有小缝隙。
我就琢磨着，这会不会跟它制冷费电还有那奇怪声响有关系呢？这冰箱制冷可离不开电能，电能就是让它运转起来的动力源泉啊。
就好比人干活得有饭吃才有劲儿，冰箱没了电，那就是个摆设。
我想起以前看过的一些关于能源转化的知识，电进入冰箱后，通过压缩机这个重要的动力装置，把制冷剂压缩成高温高压的气体，然后在冷凝器里散热变成液体，再通过毛细管节流降压，最后在蒸发器里吸热制冷。
这一系列复杂的过程，就像一场精心编排的舞蹈，每个环节都得配合好，不然就乱套了。
我家冰箱这动静，说不定就是哪个环节出了岔子。
我仔细观察压缩机，发现它旁边有个小风扇，这风扇的作用可不小，它能帮助散热，让压缩机更好地工作。
我用手轻轻拨动风扇叶片，发现转起来不是那么顺畅，好像有点卡顿。
这会不会是因为风扇缺油了或者有灰尘卡住了呢？这就像自行车链条没油了骑起来费劲一样，风扇转不动，热量散不出去，压缩机就得更卖力地工作，自然就更费电，还会发出奇怪的声音。
我找了点润滑油，小心翼翼地给风扇的转轴滴了几滴，然后又用小刷子把叶片上的灰尘清理干净。
这时候我感觉自己就像个医生，在给生病的冰箱治病呢。
弄完这些，我把冰箱重新插上电，嘿，那奇怪的声响还真小了不少。
这一番折腾让我深刻体会到，能源与动力装置基础可不仅仅是课本上的理论知识，它就在我们身边的这些电器里。
一个小小的冰箱，里面的能源转化和动力装置的运作都这么复杂又有趣。
从那以后，我每次打开冰箱拿东西，都会想起这次有趣的经历，也对能源与动力装置基础有了更实实在在的理解。
第二章 容积式压缩机
V s2 V s1
压力系数
V s3 t V s2
吸气系数
温度系数
s p t
① 容积系数： 根据气体状态方程和过程方程可推导得到容积系数的计算式
理想气体
实际气体
1 ( 1 )
1 m
1 Z 4 m 1 ( 1 ) Z 3
②压力系数：
有两个因素影响
p 1
p pa p p 1 1
p
进气阀关闭状态的弹簧力，进气阀弹簧越硬，为克服弹簧力开启发片 所需要的压差就越大，就越小 另一个是进气导管中的压力波动，吸气结束时，如果气流刚好处于波峰， p 实际上对缸内的气体起到了增压的作用，甚至造成pa高于p1,即 >1 的情 况；反之。若处于波谷，则使吸气结束时汽缸内的压力比正常状态还要低。
Vc Vs
p2 p1
结构和运动参数对容积系数与进气量的影响
行程容积一定时，压力比和膨胀系数相同的情况下，相对余隙越大， 容积系数就减小，相对余隙大到一定程度时，高压力气体膨胀占据了整 个汽缸容积，此时汽缸就不能吸入新的气体了。
相对余隙容积和膨胀指数一定是时，排气压力越高，相应余隙容积内 的气体膨胀至吸气压力所占据的汽缸体积也越大，压缩机的容积系数就 越小，当压力比高到一定数值后，膨胀的气体就占据整个汽缸，压缩机 进气量为零。 其他条件相同时，膨胀指数减小过程曲线变得平坦，气体膨胀占据的 汽缸体积更大。膨胀指数的大小取决于膨胀过程中传给气体热量的多 少，传给的热量越多，膨胀指数越小，反之则越大。一般膨胀指数比 压缩指数小，主要是因为膨胀过程中单位容积气体接触到的汽缸面积 大于压缩过程，膨胀过程中气体主要接触的汽缸接近缸盖的部位及活 塞表面温度都很高，故膨胀过程传给气体的热量要比压缩过程传出的 热量多，过程指数变小。
能源与动力装置基础复习题及答案
试卷一闭卷部分一、填空题（10分）1、回转式压缩机有滑片式压缩机滚动转子式压缩机、涡旋式压缩机螺杆式压缩机四种结构形式。
（2分）2、热质交换设备按其传热传质机理不同可分为表面式换热器、混合式换热器、蓄热式换热器三种结构形式。
（2分）3、采用半分开式、球形油膜、复合式三种燃烧室的柴油机，其起动性能由好到差的顺序排列应为半分开式、复合式、球形油膜（2分）4、根据汽油喷射的部位，汽油机燃油喷射方式有进气管喷射、进气道喷射、气缸内直喷三种。
（2分）5、列举出四种间壁式换热器5、管壳式换热器、板式换热器、翅片管式换热器二、简答题（40分）1、列出你在实习基地所见到的任意两种压缩机、任意两种换热器和任意两种制冷系统。
(6分)答：活塞压缩机、滚动转子压缩机、涡旋压缩机、螺杆压缩机之任意两种。
管壳式换热器、板式换热器、翅片管式换热器之任意两种窗式空调系统、冰箱制冷系统、风冷热泵之任意两种2、当一台正在运行的风机，通过变速装置使其转速增加，在其它条件不变的情况下，其全压、流量、功率将如何变化？试用图形表示并解释。
(5分)答：全压、功率增加，流量不变。
3、写出叶轮机械欧拉方程的数学表达式，解释其物理意义。
（至少说出两点作用）（5分）1、方程表示单位质量流体与叶轮的功能转换关系，表示功能转换的总效果。
2、只与叶片进、出口参数有关，使用方便。
3、理论能量头与u、cu有关。
4、工作机与原动机。
5、不同型式叶轮的应用4、请画出汽轮机单个级的热力过程曲线，并在图中注明有关符号（包括各个焓降及各项损失）。
（6分）级的热力过程曲线5、往复活塞机械有哪三个主要运动部件？它们各有何作用？（4分）答：往复活塞机械主要有曲轴、连杆和活塞这三个主要运动部件。
活塞的作用是与气缸盖和气缸等组成内燃机的燃烧室或压缩机的压缩腔。
连杆的作用是把活塞和曲轴相连，使活塞的往复运动与曲轴的旋转运动相互转换。
曲轴的作用是通过连杆将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。
《能源与动力装置基础》教学日历
第九章锅炉及其主要部件： 锅炉概述 锅炉燃料及热平衡 燃料的燃烧及其燃烧设备 锅炉受热面
6
6
•按进度完成
校内实习内容、时间安排与课堂教学内容对应
第
九
周
4.26
∫
5.2
第十章制冷原理与空气调节：概述制冷基本理论单级蒸气压缩制冷循环制冷剂与载冷剂吸收式制冷循环
6
6
•按进度完成
校内实习内容、时间安排与课堂教学内容对应
第
七
周
4.12
∫4.18
第七章 容积式压缩机和泵：压缩机的排气量调节 螺杆压缩机转子的几何分析 螺杆压缩机性能参数的选择
第八章 热质交换设备： 概述 表面式换热器 混合式换热器 蓄热（冷）式换热器 特殊换热器换热器的强化传热技术
6
6
•按进度完成
校内实习内容、时间安排与课堂教学内容对应
第
八
周
4.19
∫
教 学 日 历
课程：能源与动力装置基础
专业：能源与动力工程，能卓，中英，新能源，核工程年级：2012
二0一四~二0一五学年度第二学期
教师姓名：何国庚王军王坤张燕平成晓北刘会猛孙建平 李嘉制订日期：2014年12月15日
周
次
起
止
月
日
教学内容（讲课、习题课、实验课、设计等）
课
内
学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
时
课
外
学
时
完 成 情 况
4
4
•按进度完成
校内实习内容、时间安排与课堂教学内容对应
6
6
•按进度完成
校内实习内容、时间安排与课堂教学内容对应
第
四
能源与动力装置基础——基础知识 XXXX
《能源与动力装置基础——基础知识》
四、几个重要的热力学概念
❖ 比热（容）
质量比热：是单位质量气体的温度变化一度时传递的热量
定压比热、定容比热 ❖ 比内能 ❖ 比（热）焓
❖ 比熵
能源与动力装置基础
《能源与动力装置基础——基础知识》
五、典型的热力过程
动力装置中，热能与机械能之间的转换都是由热 力过程或热力过程组成的循环来完成。
径 流 式
反轴 速动流 度式式 式
斜 流 式
冲 动 式
流体 气体 液体 气体 液体 气体 液体 气体 液体
动力机械 工作机械 汽轮机 压缩机 膨胀机 鼓风机、风机 水轮机 泵
汽轮机 压缩机 膨胀机 鼓风机、风机 水轮机 泵
汽轮机 压缩机 膨胀机 鼓风机、风机 水轮机 泵
汽轮机 水轮机
横流风机
能源与动力装置基础
能源与动力装置基础
能源与动力装置基础
二、流体的性质
《能源与动力装置基础——基础知识》
❖ 基本状态参数
p、T、ρ 是可测量的状态参数，被称为基 本状态参数。通过基本状态参数可以导出其它参数。
临界参数
0.5
a=
dp d
(RT)0.5
当气体速度c与当地音速a相等时(即马赫数 M=c/a=1)，气体达到临界状态，相应的气体参数也 被称为临界参数 。
水轮机
片 式
燃气轮机
容 蒸汽机 积 气压传动 式 内燃机
液压马达
可压缩
工作机
不可压缩
透平压缩机
叶片泵
风机
容积式压缩机 容积泵
能源与动力装置基础
容积式流体机械
《能源与动力装置基础——基础知识》
《能源动力装置基础》02a
力。
为后续课程打下基础
03
本课程是能源动力类专业的基础课程，为后续专业课程的学习
打下基础。
教学内容与安排
内燃机原理
热力发动机原理
重点讲解热力发动机的工作原理、 热效率及性能评价指标。
详细介绍内燃机的工作过程、燃 烧及排放控制技术。
燃气轮机与蒸汽轮机
简要介绍燃气轮机和蒸汽轮机的 工作原理及应用特点。
能源动力装置基础知识
介绍能源动力装置的基本概念、 分类和应用领域。
课程实验与实践环节
安排相关实验和实践环节，加深 学生对理论知识的理解和掌握。
02 能源动力装置基本原理
热力学基础
热力学系统
研究热能与其他形式能量转换的 规律，包括系统、边界、性质等
概念。
热力学第一定律
能量守恒与转换定律在热力学中的 应用，涉及内能、热量、功等概念。
能源动力装置优化措施
改进燃烧过程
通过优化燃烧室结构、提高燃 烧效率等措施，降低燃料消耗
和排放污染。
提高传热效率
采用高效传热元件、优化传热 流程等措施，提高能源动力装 置的传热效率。
强化节能管理
通过加强能源计量、节能监测 和节能技术改造等措施，实现 能源动力装置的节能降耗。
应用新技术
积极引进和应用新技术、新工 艺、新材料等，提高能源动力
可靠性
反映能源动力装置在规定条件 下和规定时间内完成规定功能
的能力。
能源动力装置性能评价方法
试验评价法
通过实际运行试验，测量能源动 力装置的各项性能指标，以评价 其性能优劣。
模拟评价法
利用计算机模拟技术，对能源动 力装置的运行过程进行模拟分析， 预测其性能指标。
综合评价法
广西大学 能源与动力装置基础 第2章-叶轮机械的基本理论(4)
轴 面 投 影
《能源与动力装置基础——叶轮机械基本理论》
轴面投影
《能源与动力装置基础——叶轮机械基本理论》
二、速度矢量在圆柱坐标系中的分解
c＝cr+cz+cu=cm+cu
cm=cr+cz cu cm
能量头 流量
《能源与动力装置基础——叶轮机械基本理论》
三、绝对运动与相对运动
绝对速度
c
w
c
牵连速度（圆周速度）u
《能源与动力装置基础——叶轮机械基本理论》 能源及动力装置
从出口速度三角形可知:
u2 cu 2 u2 cu 2 HT HT g g
《能源与动力装置基础——叶轮机械基本理论》
滑移系数
考虑有限叶片数影响的方法： 轴流式：解析或半解析法计算平面叶栅，基于试验 数据的翼型和叶栅计算方法（升力法） 径流式：用经验系数（滑移系数）修正无穷叶片数 的计算结果 混流式：两种方法都可以用
例2-1 决定如下参数情况的机器形式，画出各叶 轮进出口速度三角形，分析其特点。
1. 2. 3. 4.
u1 u 2 100m / s；w 1 115m / s；1 90；w 2 60m / s；2 90；
轴向分速度为常数。
u1 u 2 204m / s；c1 348m / s；1 14； w 2 230m / s； 2 90。 n 32000rpm；r 200mm；r2 80mm； 1 c1 387m/s；c 2 200m / s； 2 95；1＝90。
cm＝wm
圆周速度的关系：
泵、离心风机
u＝cu－wu 绝对流动角
相对流动角
水轮机
《能源与动力装置基础——叶轮机械基本理论》
《能源与动力装置基础》学习指南
《能源与动力装置基础》学习指南《能源与动力装置基础》课程主要介绍能源动力工程中的主要机械（叶轮机械和容积式机械）、设备（换热器和锅炉）、装置（各种发电和制冷等装置）的组成、结构、工作原理和性能，是一门介于能源动力工程专业基础课程（工程热力学、传热学、流体力学）与各专业方向的专业课之间的基础专业课程，其目的是保证能源动力工程各专业方向的学生在学习各专业方向的专业课之前，能够对能源动力工程有一个全面的了解，并对能源动力工程中的主要机械、设备和装置有一个基本的了解，拓宽学生的知识面，以使他们在处理相关问题是能够以更全面的知识、更广阔的视野和更灵活的思维来对待。
因此，在学习本课程是必须牢牢掌握本课程宽而不深、多而不乱、分门别类、顺序渐进的大原则。
宽而不深是指本课程的内容覆盖了能源动力工程所有专业方向的主干课程，知识面很宽，但是这些内容的深度比较浅，以介绍能源动力工程中主要机械的基本组成、基本结构、基本工作原理和基本性能为主，并不涉及到设计、计算等较深的内容，实际上是以“长见识”为主。
多而不乱是指本课程的整体内容很多，达十一章之多，而且每一章中的内容又涵盖了组成、结构、工作原理和性能等内容，课程的整体内容编排规律，各章内的编排也都遵循组成、结构、工作原理和性能这样的安排。
分门别类是将能源动力工程各专业方向所涉及到的同类机械和设备进行有机整合，将热能工程方向（汽轮机）、动力机械方向（燃气轮机）、流体机械方向（离心通风机、透平鼓风机、水轮机）以及制冷低温方向（离心式制冷压缩机、透平膨胀机）等共性知识整合为第二章（叶轮机械的基本理论），在分别展开为第三章（叶片式工作机）和第四章（涡轮机）以突出其各自具有的特色与不同点；将动力机械方向（内燃机）、流体机械方向（活塞式压缩机、活塞泵）以及制冷低温方向（活塞式制冷压缩机）等共性知识整合为第五章（往复活塞式机械的结构分析），在分别展开为第六章（内燃机）和第七章（容积式压缩机和泵）以突出其特色与不同点；将各专业方向所涉及到的传热传质设备统归到第八章（热质交换设备），将涉及到燃烧的换热设备则归为第九章（锅炉及其主要部件），第十章和第十一章则是由前九章所介绍内容构成的两类典型的能源动力装置（系统）。
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《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
㈡、滚动转子式
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
这种机型可用于真空泵和压缩机
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
滚动转子式压缩 机的工作过程
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
(三)、 螺杆式
螺杆机械可以作为泵、压缩机、膨胀机使用。它们能 处理很多种工作流体，其中有液体、气体、干蒸气、 有相变发生的多相混合流。它们的运行模式可以是 干式、喷油、压缩或者膨胀过程中喷入其它的流体。
螺杆式流体机械是利用相互啮合螺杆的旋转运动，把 流体封闭在啮合腔内，将流体从吸入端沿着螺杆轴 向连续推进至排出端。
螺杆式流体机械的种类主要有两种：单螺杆和双螺杆
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
单螺杆
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
工作过程
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
㈠、滑片式 Sliding Vane Compressor
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
滑片式结构可作为泵、压缩机、真空泵使用 喷油滑片压缩机的单级压力比可达8~10，用于中、 小型压缩空气装置、小型空调制冷装置中，空气 压缩机的排气量范围为1~20m3/min，制冷压缩机的 排气量小于1m3/min，在石油、化学、食品、建筑 行业中，无油滑片压缩机用来输送各种气体、粉 尘或颗粒物料。
a）PC型；b）PP型；c）CP型；d）CC型
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1-螺与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
1-经济器组件 2-能量调节组件 3-主转子轴 4-电动机定子 5-吸气过滤器 6-电动机转子 7-星轮 8-油池
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双螺杆式压缩机
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
双螺杆式压缩机的工作过程
Double Screw Compressor
㈣、涡旋式 Scroll Compressor
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
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3．结构简单，体积小，质量轻，可靠性高 涡旋式压缩 机构成压缩室的零件数目与滚动转子式及往复式的零 件数目之比为1：3：7，所以涡旋式的体积比往复式小 40％，质量轻15％；又由于没有吸气阀和排气阀，易 损零件少，加之有轴向、径向间隙可调的柔性机构， 能避免液击造成的损失及破坏，故涡旋式压缩机的运 行可靠性高；因此，涡旋式压缩机即使在高转速下运 行也保持高效率和高可靠性，其最高转速可达13000r ／min。 缺点：需要高精高的加工设备和精确的装配技术。
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涡旋式压缩机的工作过程
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
涡旋式压缩机
Scroll Compressor
吸气 排气
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
卧式涡旋压缩机 日立公司
Using R-22 refrigerant the compressor has an extended cooling range from -45°C to +5°C.
HITACHI horizontal scroll compressor for refrigeration application ， 1988，as the world's first.
用于冷藏、 冷冻柜
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
1、效率高 涡旋式压缩机的吸气、压缩、排气过程 是连续单向进行，因而吸入气体的有害过热小；相 邻工作腔间的压差小，气体泄漏少；没有余隙容积 中气体向吸气腔的膨胀过程，容积效率就高，通常 高达95％以上；动涡旋体上的所有点均以几毫米的 回转半径作同步转动，所以运动速度低，摩擦损失 小；没有吸气阀，也可以不设置排气阀，所以气流 的流动损失小。涡旋式压缩机的效率比往复式约高 10％。涡旋式、往复式、滚动转子式三种压缩机的 容积效率vv和等熵效率与压力比相比，涡旋式要优 越得多。 2．力矩变化小，振动小，噪声低，压缩机运转平稳； 又因为涡旋式压缩机吸气、压缩、排气是连续进行 的，所以进排气压力的脉动很小，所以振动小，噪 声低。
第七章 容积式压缩机和泵
第一节 结构形式与工作原理
第二节 压缩机的排气量调节
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
第一节 结构形式与工作原理
容积型压缩机和泵
（按压缩机部件运动特点分）
往复式
回转式
（按结构特点分）
活塞式
滚动
转动式
滑 片 式
单螺 杆式
双螺 杆式
涡 旋 式
罗 茨 式
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
往复式压缩机工作过程
吸气过程
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
压缩过程
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
排气过程
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
膨胀过程
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
活塞式压缩机P-V图
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
二、回转泵与压缩机
结构特点： (1) 、星轮在螺杆轴线两侧对称配置，作用 在螺杆上的径向气体力互相抵消。两排 气孔口呈径向，使螺杆两端间有可能设 置引气通道，让端面上的气体力平衡。 因此，动力平衡性好。 (2)、 螺杆旋转一周，一个基元容积完成 两次吸气、压缩、排气循环，相当于一 台六缸双作用的活塞压缩机。因此，排 气量相同时，它比其它回转式机型的结 构尺寸小。
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
罗茨式
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
第二节 压缩机的排气量调节
一、活塞压缩机的排气量
活塞压缩机的排气量:在压缩机排气端测得的 单位时间内排出的气体容积值，换算到第一级 进口状态的压力和温度时的数值 。
活塞压缩机的 行程容积
Vh
4
D Si
2
排气量调节
• 目的：当耗气量小于排气量时，采取措施 减小排气量使两者相等。 • 常用的调节方法有作用于驱动、管路、气 缸部位的。 转速调节（用于驱动） 管路调节（管路） 余隙调节、滑阀调节（气缸）
思考题
• 试写出不同结构、不同用途的容积式压缩 机的名称。 • 容积式压缩机有哪些主要的类型，试简述 其各自的特点及应用场合。
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
涡旋流体机械可以用于泵、压缩机、膨胀机、发动 机、风机、真空泵。 涡旋泵的工作介质为粘性 液体，其工作过程只有吸液和排液过程。立式和卧 式全封闭涡旋压缩机用于制冷和热泵技术，其功率 范围为0.75~11KW，汽车空调系统采用开启式涡旋 压缩机，其吸气容积为60~150CM3/转，用于轿车和 中型车的空调。 压缩是膨胀的逆过程，压缩机 稍加改装便可成涡旋膨胀机，它可作制冷和低温工 业的能量回收装置、能源领域的动力回收装置。
回转泵与压缩机是工作容积作回转运动的 容积式流体机械，它们是依靠容积的周期性变 化来实现流体的增压与输送，其容积的变化是 通过气缸里的一个或几个转子作旋转运动来实 现的。 同一型式的泵与压缩机的结构基本相同， 只是回转泵无内压缩过程。
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
回转泵与压缩机的型式和结构种类较多，一 般按元件的特征命名，应用广泛的有：滑片式、 滚动转子式、螺杆式、涡旋式、罗茨式。 回转压缩机运行中，当气体受到压缩时，将液体 喷入工作腔，吸收气体的压缩热，降低排气温度，这 类机器称为喷液回转压缩机。所喷的液体可以是水、 油、制冷剂、其它液体。喷液机型应考虑相关零部件 的防腐、防锈措施。若工作腔为干式运行，则称为无 润滑、或无油、或干式机器。 喷液作用：润滑、密封、降温、降噪