《泵与压缩机》

中国石油大学（北京）远程教育学院

期 末 考 试 《泵与压缩机》

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关于课程考试违规作弊的说明

1、提交文件中涉嫌抄袭内容（包括抄袭网上、书籍、报刊杂志及其他已有论文），带有明显外校标记，不符合学院要求或学生本人情况，或存在查明出处的内容或其他可疑字样者，判为抄袭，成绩为“0”。

2、两人或两人以上答题内容或用语有50%以上相同者判为雷同，成绩为“0”。

3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不相干者，认定为“白卷”或“错卷”，成绩为“0”。

一、题型

简答题，6题，每题10分，共60分；计算分析题，2题，共40分。

二、题目

1、简答题要求：每位同学从7道题中任选5题完成；

2、计算分析题要求：每位同学从3道题中任选2题完成。 简答题：

1、 离心泵的过流部件有哪些？它们的主要功能是什么（12分）

答：离心泵的过流部件包括吸入室、叶轮、及排除室。

(1)吸入室是把液体从吸入管引入叶轮，要求液体流过吸入室时流动损失较小，并使液体流入叶轮时速度分布均匀。

(2)叶轮是离心泵的唯一做工部件，液体从叶轮中获得能量。对叶轮的要求是在流动损失最小的情况下使单位质量的液体获得较高的能头。

(3)排出室是把从叶轮内流出来的液体收集起来，并按一定的要求送入下级叶轮入口或送入排出管。

2、 写出比例定律和切割定律的表达式？（12分）

(1)比例定律：在不同转速情况下，泵相似工况点的性能参数的变化规律用比例定律来确定。

表达式:

2

1

21n n Q Q (1 - 50)

2

2121⎪⎪⎭⎫

⎝⎛=n n H H (1 - 51) 3

2121⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=n n N N (1 - 52) (2)切割定律：当叶轮切割量较小时，可认为切割前后叶片的出口角和通流面积近似不

变，泵效率近似相等。

表达式:

v r v r c b D c b D Q Q ητητ22222222'''''=

'

222222ττb D b D ≈''' ; v v

ηη=' 故切割前后的流量间关系为：

2

22222D D n D n D c c Q Q r r '

=''='=' (1 - 56扬程间的关系为： 2

222222

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛'='''='D D c u c u H H h u u u ηη (1 - 57)

功率间的关系为： 3

22⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛'=''''='D D QH H Q N N ηρηρ (1 - 58)

3、 简述汽蚀发生的过程，并描述汽蚀产生的危害。（12分）

答：当叶轮入口附近最低压力P k 小于该处温度下被输进液体的饱和蒸汽压P v 时，液体

在叶轮入口处就会气化，同时溶解在该液体中的气体也在逸出，形成大量小气泡。当气泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面液体压力高于气泡内的气化压力，则气泡会凝结溃灭，形成空穴。瞬间内，周围的液体以极高的速度向空穴冲击，造成液体互相撞击，使局部压力骤然剧增（有时可达数百大气压），阻碍液体正常流动。如过这些气泡在叶道壁面附近溃灭，则周围的液体以极高频率连续撞击金属表面。金属表面因冲击、疲劳而剥落。若气泡内还夹杂着某些活性气体，它们借助气泡凝结时放出的热量，对金属起电化学腐蚀作用，这就更加快了金属剥落速度。上述这种液体气化、凝结形成高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥落和电化学腐蚀的综合现象统称为“汽蚀现象”。 汽蚀现象的危害主要有（1）产生振动和噪音（2）降低泵的性能（3）破坏过流部件

4、 离心压缩机流量调节可用哪些方法？最常用的是哪些方法，有何特点？（12分） 答：a ．出口节流调节；b ．进口节流调节；c ．改变转速调节；d ．转动进口导叶调节(又 称进气预旋调节)；e.可转动的扩压器叶片调节方法。

5、 离心压缩机完全相似条件是什么？在性能换算中有哪两种近似相似情况？（12分）

答：要保持两离心压缩机流动过程完全相似，必须具备以下相似条件： a ．几何相似；

b ．进口速度三角形相似；

c ．特征马赫数相等；

d ．气体等熵绝热指数相等。

近似相似：a ．k k '=，特征马赫数u u M M 2

2'=的近似换算 b. 绝热指数 k k '= 时的近似换算

6、 同一离心压缩中的流动损失包括哪几项？（12分）

答：流动损失大致分为：摩阻损失、冲击损失、分离损失、二次涡流损失、尾迹损失以

及当气速超过音速后产生激波所引起的波阻损失。

7、 比较活塞式压缩机理论工作循环和实际工作循环的区别，定性画出相应的工作循环

图。（12分）

答:（1）由于存在余隙容积，实际工作循环由膨胀、吸气、压缩和排气四个过程组成，而理论循环则无膨胀过程，这就使实际吸气量比理论值少。

（2）实际吸气和排气过程存在阻力损失，使实际气缸内吸气压力低于吸气管内压力P s ， 实际气缸内排气压力高于排气管内压力P d ，而且压力有波动，温度有变化。 （3）压缩机工作中，活塞环、填料和气阀等不可避免会有泄漏。

（4）在膨胀和压缩过程中，气体与缸壁间的热交换使膨胀过程指数m ´和压缩过程指数m 不断变化。

计算分析题：

8、已知一台离心泵，叶轮几何参数如下：出口直径：D 2=1.5m ，出口宽度：b 2=0.14m ，阻塞系数τ2=0.98，出口角β2=38°，进口直径：D 1=0.79m ，进口宽度：b 1=0.266m ，阻塞系数τ1=0.94，进口压力：P 1=1.013×105

Pa ，进口无预旋，转速：n =960 r/min ，流量Q =42000 m 3

/h ，ρ=1000 kg/m 3

，不考虑泵内损失，求泵的扬程、功率、叶轮出

9、已测得一台离心式空气压缩机进口和出口的参数为：进口压力为1.05×105

Pa （绝），进口温度为293K ，进口气体速度为30m/s ，出口压力为1.953×105

Pa （绝），出口温度为371.1K ，出口气体速度为40m/s 。又已知气体常数Rg 为287J/(kg.K)，绝热指数k =1.4。假定内漏气损失系数0.03l β=，轮阻损失系数0.05df β=。试求该压缩机的多变效率pol η、多半能量头pol H 、总能量头tot H 和流动效率hyd η。（20分）

解:首先计算多变指数m ：

m

m−1=

lg （pd

ps ）lg⁡（Td Ts

）=

lg⁡（1.952÷1.05）

lg⁡（371.1÷293）

=2.626

m=1.615

可以算出多变效率为：

ηpol =m

m−1k k−1

=0.75

机器的总能头为： H tot =

k k−1

R g （T d - T s ）+

Cd 2−Cs 2

2