过程流体机械课程设计
过程流体机械
CYZ-A自吸式离心油泵
150 C Y Z-A-80
扬程（m) 第一次改进 自吸 输送介质为油 能满足船用要求 吸入口径(mm)
YW型液下是排污泵
400 YW 1800-32-250
功率（KW) 扬程(m) 流量（m³/h) 液下-排污 吸入口径（mm)
各类鼓风机
L系列罗茨式鼓风机 SSR系列罗茨式鼓风机 离心式鼓风机
回转鼓风机
罗茨鼓风机 RR系列罗茨式鼓风机
各类通风机
F9-19，9-26高压离心风机 HTFC型箱体离心风机 T35-11系列轴流风机
SJG管道斜流风机
HLF（SWF）型混流风机 离心式屋顶风机
分离机的分类
离心机是工业生产中应用广泛的一种分离机，它分为：
过滤式离心机 沉降式离心机（包括分离机）
三足式：上部卸料 下部卸料
密闭联系系统，再配以必要的控制仪表和设备
，即能平稳连续的把以流体为主要的各种流程
性材料，让其在装置内部经历必要的物理化学
过程，制造出人们需要的新的流程性材料产品
。
重油加氢 脱硫和制 氢装置
设备的 检修
管道
过程装备
在过程工业中过程装备是成套过程装置的 主体，它是单元过程设备（如塔、换热器、反 应器、与储罐等）与单元过程机器（如压缩机 、泵、分离机等）两者的统一。
＜0.15 MPa （ 0.15×105Pa ）
负压
分类 方式
名称
按流 体机 械结 构特 点分 类
往复式 结构
旋转式 结构
特点 压比高、流量小
压比低、流量高
举例
备注
往复式压 缩机
往复式泵
转轮（回 转式）
叶轮（透 平式）
过程流体机械教学1省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件
2.3 压缩机级旳工作过程-12
⑵ 级数旳选择
多级压缩机旳最佳级数
多级压缩旳缺陷——构造复杂成 本增长、气阀及通道流动损失增 加、运动副增长，机械摩擦增大。
整机等温指示效率最大 效率相同步选少旳级数
级数选择旳其他原则：
多级压缩机不同级数等温指示效率曲线
大中型压缩机以省功为原则，不吝惜级数增多 小型移动式压缩机重量是矛盾，尽量选少级数 某些特殊气体压缩机级数取决于级允许旳排温
工艺气中间洗涤和净化除掉旳部分也要换算到压缩机进口旳 压力和温度状态计入
实际气体根据压缩机出口高压下测得旳体积进行换算时，应 考虑可压缩性旳影响
过程流体机械 西安交通大学
3.1 压缩机旳热力性能和计算-6
供气量——也称原则容积流量，是指压缩机单位时间内 排出旳气体容积折算到原则状态时旳干气体容积值，符 号qVN，单位Nm3/min
过程流体机械 西安交通大学
2.3 压缩机级旳工作过程-11
⑵ 级数旳选择
等温指示效率——理论等温循环指示功与实际循环指示功之比
单级旳最佳压力比
存在等温指示效率最大旳
因为过程指数与进排气损失 一定压力损失，过程指数越小，级最佳压比越高(图示)
不同级压力比理想等温循环与实际循环对比
过程流体机械 西安交通大学
要考虑哪些原因？
过程流体机械 西安交通大学
三、往复压缩机热力和动力性能(4h)
3.1 压缩机旳热力性能和计算 (2h)
排气压力和进、排气系统 (20min) 排气温度和压缩终了温度 (5min) 排气量和供气量 (15min) 压缩机热力分析和计算 (35min) 功率和效率 (15min)
p1 =常数 p2≠常数
p1≠常数 p2=常数
过程流体机械教学大纲-2010版-西安交通大学教师个人主页
过程流体机械教学大纲-2010版-西安交通大学教师个人主页“过程流体机械”实验教学大纲Process Fluid Machinery课程中文名称：过程流体机械课程英文名称：Process Fluid Machinery课程编码：ENPO3620实验学时：10学分：0适用专业：过程装备与控制工程先修课程：工程热力学，传热学，流体力学开课学院：化学工程与技术学院开课学期：第6学期教材及实验指导书：[1] 崔天生. 压缩机实验指导书. 西安交通大学讲义[2] 化机实验室. 化工机械实验指导书. 西安交通大学讲义，1994一、实验课程简介过程流体机械课程实验教学内容涉及活塞压缩机、风机、水泵三个方面，包括5个必修实验，共10学时；另开设4个选修实验，供有余力和有兴趣的学生拓展能力，或进行科研训练。
即：1. 活塞压缩机拆装实验，2学时。
2. 活塞压缩机性能测试及指示图录取实验，2学时。
3. 活塞压缩阀片运动规律测试实验，2学时。
4. 水泵性能测试实验，2学时5. 风机性能测试实验，2学时。
二、实验课性质、目的和任务性质：课程内实验目的：1. 培养学生在压缩机、风机、水泵等过程流体机械，即动设备方面的实验、研究基本技能，学习实验中的基本操作方法，了解此类设备的一般情况和特性。
2. 培养学生运用所学到的理论知识分析实验现象和初步解决实际问题的能力，从而巩固和拓展所学的理论知识，增强对书本知识的掌握效果和运用能力。
3. 培养学生严肃认真和实事求是的科学作风及科学态度。
任务：了解有关实验装置的构成及特点，了解有关测试仪器、仪表设备的功能和使用；记录有关的实验数据和曲线，完成数据和曲线的处理，写出实验报告。
三、实验课教学基本要求1. 实验前应认真阅读实验指导书，根据实验内容和要求，复习教科书中的有关章节或参考有关资料，预计所得的结果和有关曲线形态。
同时提出实验过程中应当注意和可能发生的问题，防止事故发生。
预习合格者方可参加实验。
过程流体机械空气压缩机课程设计
目录一、热力学计算 (2)1.1初步确定压力比及名义压力 (2)1.2初步计算各级排气温度 (3)1.3计算各级排气系数 (4)1.4确定气缸行程容积： (6)1.5确定气缸直径 (7)1.6修正压力及压力比 (9)1.7实际压力与压力比 (9)1.8各级温度 (10)1.9计算止点活塞力 (10)1.10复核实际排气量 (11)1.11计算指示功率 (11)1.12计算功率 (12)1.13比功率计算 (12)二、第一级缸动力分析 (14)2.1曲柄长度： (14)2.2余隙容积折合的长度 (14)2.3气体力分析 (14)2.4摩擦力的计算 (17)2.5往复运动质量的计算 (17)2.6总活塞力的计算 (18)2.7切向力计算 (18)三、第二级缸图解法 (20)3.1运动曲线 (20)3.2Ⅱ各级气缸指示图 (20)3.3作气体力展开图 (21)3.4作切向力图 (22)参考文献 (24)一、热力学计算1.1 初步确定压力比及名义压力 （1） 两级压缩总压力比964.8009.1045.912===s d P P ε 按等压力比分配原则确定各级压力比：0.321===εεε（2） 各级名义进、排气压力如下：027.30.3009.1111=⨯==εs d P P 081.90.3027.3222=⨯==εs d P P式中：ε——两级压缩总压力比1S P ——第一级名义进气压力1d P ——第一级名义排气压力 2S P ——第二级名义进气压力2d P ——第二级名义排气压力1ε——一级压力比2ε——二级压力比故各级名义进、排气压力如下表：1.2 初步计算各级排气温度第一级进气温度：K T s 3001=第一级排气温度： 由公式kk s d T T 1-=ε可得：K T T kk s d 4110.33004.114.1111=⨯==--ε由于介质是空气取k=1.4。
第二级进气温度：K T s 3152=第二级排气温度：K T T kk s d 4310.33154.114.1122=⨯==--ε式中：1S T ——第一级进气温度 1d T ——第一级排气温度2S T ——第二级进气温度 2d T ——第二级排气温度故各级名义排气温度如下表：1.3 计算各级排气系数因为压缩机工作压力不高，介质为空气，全部计算可按理想气体处理。
流体机械课程设计
流体机械课程设计说明书题目：流体机械课程设计课程：流体机械原理专业：热能与动力工程班级：学号：姓名：指导教师：日期：2013.12.18——2014.1.11目录Ⅰ.课程设计的目的与要求 (1)Ⅱ.设计任务 (1)Ⅲ.叶轮的水力设计 (1)一.确定比转速ns (1)二.叶轮进口部分计算 (1)三.叶轮出口部分计算 (2)四.叶片数的选择和叶片其他参数的确定 (3)Ⅳ.叶轮的绘型 (4)一.画出轴面图 (4)二.验证过流部件的合理性 (5)三.绘制截面流线 (6)四.绘制中间流线 (6)五.将三条流线分点 (7)六.绘制流面展开方格网 (8)七.构造需要的主要截面流线 (9)八.设计叶片厚度分布 (10)九.构造等分线及绘制木模图 (12)Ⅰ.课程设计的目的与要求1、设计目的通过流体机械课程设计的实践教学，进一步加深对课堂知识的理解，初步掌握运用流体机械基本知识进行离心泵、轴流泵叶轮的水力设计及木模图的绘制，培养学生独立解决工程实际问题的能力。
2、要求（1）熟悉离心泵、轴流泵叶轮设计的一般原则、主要设计内容及设计要求；（2）学会收集、分析和运用水泵设计的有关资料和数据，初步掌握水泵设计基本流程；（3）培养CAD 绘图的能力；（4）培养提高独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力；（5）课程设计应各自独立进行，按期完成任务，提交规定的成果，不得抄袭。
Ⅱ.设计任务要求设计一台离心泵，其设计参数及相关条件如下：（1）流量Q=0.15m 3/s 。
（2）扬程H=27m 。
（3）转速n=1450r/min 。
（4）最大吸上真空度H s=5.7m 。
（5）效率%80~75=η。
（6）抽送介质为清水。
Ⅲ.叶轮的水力设计一.确定比转速ns ：1732715.0145065.365.34343=⨯⨯==H Qn n sn s 在30~300之间，故选用单级单吸式离心泵。
二.叶轮进口部分计算：2.1 确定叶轮进口直径D 0兼顾汽蚀与效率，k 0=4.0mm n Q k D 188145015.04'330=⨯== 单级单吸式离心泵，取d h =0mm d D n 188'D 220=+= 2.2 确定叶片入口边直径D 1n s =173 取mm D D 1699.001== 2.3 确定叶片入口处绝对速度v 1取sm v v s m D Q A Q v 4.54.5401200=====π2.4 确定叶片入口宽度b 1m m v D Q QQ vv 55'b '95.0111====πηη取 2.5 确定叶片入口处圆周速度u 1s m n D u 8.12601450169.06011=⨯⨯==ππ 2.6 确定入口轴面速度v m1由n s =173，查图可知：k m1=0.219 g 取9.8m/s 2sm gH k v m m 0.5278.92219.0211=⨯⨯== 2.7 确定叶片入口安放角1β3.21arctan '11==u v m β 取 5=∆β 3.26'11=∆+=βββ 取 271=β三.叶轮出口部分计算3.1 确定叶轮出口直径D 2s m n u m m ngH k n k D s D 36.2560D 3342D 21)100(2.192222612======π同时可得：2 合适取可取查表得：由245.23)sin arcsin(25.16.32158.0,173********========βββm m m m m s v v m m smgH k v k n 3.3 确定叶轮出口宽度2bm m ngH k b n k b s b 47296.2)100(30.222232==== 3.4 确定叶轮出口绝对速度与圆周速度的夹角 sm v v v v v s m pv v p s m v u v m u u m u u m u 26.1208.17arctan 72.111457.008.17tan 2222222'2222222=+===∂=+===-=∞∞易知β 四.叶片数的选择和叶片其他参数的确定4.1 叶片数的选择选择叶片数：根据比转速s n173=s n 5=Z 取4.2 确定叶片厚度4.3 计算叶片入口排挤系数1ε1.1sin 11111=-=βδππεZ D D 式中mm 5.21=δ----入口处的叶片实际厚度2 1.1sin 22222=-=βδππεZ D D 式中mm 42=δ----出口处的叶片实际厚度4.5 确定叶片包角ϕ取 100=ϕⅣ.叶轮的绘型一.画出轴面图轴面投影图绘制的已知控制尺寸只有四个：叶轮半径，叶轮进口直径，叶轮出口宽度和轮毂直径，所绘轴面投影图应当满足这四个已知尺寸。
4L-20丨8活塞式压缩机过程流体机械课程设计说明书
目录第一章概述 (2)1.1压缩机简介 (2)1.2压缩机分类 (2)1.3活塞式压缩机特点 (2)第二章总体结构方案 (3)2.1设计基本原则 (3)2.2气缸排列型式 (3)2.3运动机构 (3)第三章设计计算 (4)3.1 设计题目及设计参数 (4)3.2 计算任务 (4)3.3 设计计算 (4)3.3.1 压缩机设计计算 (4)3.3.2 皮带传动设计计算 (8)第四章压缩机结构设计 (11)4.1气缸 (11)4.2气阀 (12)4.3活塞 (12)4.4活塞环 (13)4.5填料 (13)4.6曲轴 (13)4.7中间冷却器 (13)参考文献 (14)第一章概述1.1压缩机简介压缩机（compressor），是将低压气体提升为高压气体的一种从动的流体机械，是制冷系统的心脏。
它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩→冷凝（放热）→膨胀→蒸发 ( 吸热 ) 的制冷循环。
作为一种工业装备，压缩机广泛应用于石油、化工、天然气管线、冶炼、制冷和矿山通风等诸多重要部门；作为燃气涡轮发动机的基本组成元件，在航空、水、陆交通运输和发电等领域随处可见；作为增压器，已成为当代内燃机不可缺少的组成部件。
在诸如大型化肥、大型乙烯等工艺装置中，它所需投资可观，耗能比重大，其性能的高低直接影响装置经济效益，安全运行与整个装置的可靠性紧密相关，因而成为备受关注的心脏设备。
1.2压缩机分类压缩机按工作原理可分为容积式和动力式两大类；按压缩级数分类，可分为单级压缩机、两级压缩机和多级压缩机；按功率大小分类，可分为微小型压缩机、中型压缩机和大型压缩机。
按压缩机的结构形式可分为立式、卧式。
压缩机具有其鲜明的特点，根据其工作原理的不同决定了其不同的适用范围。
1.3活塞式压缩机特点活塞式压缩机与其他类型的压缩机相比，特点是：（1）压力范围最广。
过程流体机械讲稿
《过程流体机械》课程讲义课程基本信息1．课程中文名称：过程流体机械2．课程英文名称：Process Liquid Machine3．适用专业：过程装备与控制工程专业4．总学时：48学时（其中理论48学时）5．总学分：1.5学分6．课程编码：0503040087．课程类别：专业必修课8．编制日期：2012年2月主讲人：王红教材：《过程流体机械》姜培正主编化学工业出版社,2001.8主讲内容：1.绪论1.1专业概述，流体机械分类1.2过程流体机械用途、发展趋势1.3气体性质和热力过程2.容积式压缩机2.1 容积式压缩机分类、工作原理、结构2.2 往复活塞式压缩机的热力性能、功、功率2.3 动力性能、惯性力平衡，其它容积式压缩机3.离心压缩机3.1 离心压缩机结构、工作原理、特点3.2 叶轮式机械热力性能，欧拉方程、能量方程、伯努利方程3.3 级内能量损失，功率及效率3.4 性能、调节与控制3.5 相似理论及应用、离心压缩机选型4.泵4.1 泵的分类、特点、结构、工作原理4.2 泵叶轮上能量计算、伯努利方程应用4.3 离心泵的吸入特性、气蚀原理、相似理论4.4 其他泵类结构、工作原理、选泵5.离心机5.1 介质的分类、分离原理5.2 过滤式离心机和沉降式离心机、分离机结构、原理5.3 过滤机与压滤设备，各类机型选择第一次课（2学时）第一章绪论（1）(Introduction)讲述过程流体机械的在生产过程中的地位、流体机械的分类、流体机械的用途、流体机械的发展趋势以及流体机械的控制和故障诊断方法等。
1.1 过程流体机械的相关概念1.1.1讲述什么是过程工业(Process Industry)过程工业是以流程性物料为主要处理对象、完成各种过程或其中某些过程的工业生产的总称。
过程工业遍及几乎所有现代工业生产领域。
工业特点：大型化、管道化、连续化、快速化、自动化。
生产效率高、成本低、节能环保、安全可靠、控制先进、人员少。
流体机械课程设计
流体机械课程设计一、设计背景流体机械是机械工程专业必修的重要课程之一，其涉及机械设计中重要的一部分。
本课程设计旨在巩固学生对流体机械工作原理、计算方法和设计流程的理解，同时提高学生的设计和解决问题能力。
二、设计要求本次设计要求学生设计一台单级离心泵或轴流泵，要求设计的泵流量为100m³/h，扬程为50m，转速为1500 r/min。
设计过程需要完成如下任务：1.确定泵类型及其主要零件的尺寸和材料；2.计算泵的性能参数，例如流量、扬程、效率、净正吸头和NPSH等；3.采用常规方法或计算机辅助设计软件进行泵叶片的设计，并进行流场分析；4.确定泵轴、轴承等主要零件的类型和尺寸；5.绘制泵的总装图并进行检查；6.撰写课程设计报告，包括设计计算、流场分析、零件图、安装方案、技术参数等内容。
三、设计流程第一步：确定泵类型及其主要零件的尺寸和材料在确定泵类型和尺寸时，需参考流量、扬程、转速等技术参数，同时考虑到设备的使用环境和经济性，选择容易加工、成本较低和性能优良的材料。
第二步：计算泵的性能参数首先，通过计算和流场分析确定泵的外形尺寸和轴功率，然后根据流体力学原理和经验式计算得到泵的性能参数。
同时还需要进行净正吸头和NPSH计算，以满足性能要求。
第三步：泵叶片的设计与流场分析泵叶片是保证泵性能的重要组成部分，需要根据流场特性和叶片受力情况进行设计和分析。
可以采用常规方法或计算机辅助设计软件进行叶片的设计和优化，并在此基础上进行流场模拟和分析。
第四步：确定泵轴、轴承等主要零件的类型和尺寸泵轴和轴承是泵运转的重要组成部分，需要考虑到受力情况和使用环境选择合适的材料和尺寸。
同时，还需根据安装和使用要求进行设计和检查，确保泵的可靠性和安全性。
第五步：绘制泵的总装图并进行检查泵总装图对泵的装配和使用有着重要的作用，需要详细绘制泵的主要零件和装配图，并进行检查和修改。
在绘制图纸时，需按照标准和规范进行设计，并保证图纸的清晰度和准确性。
流体机械课程设计说明书
课程设计说明书题目: 流体机械及工程课程设计院（部）：能源与动力工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：起止日期：2015.1.5——2015.1.17设计数据要求：流量Q（m3/h）：25扬程H（m）：18转速n(r/min)：2900任务要求：1、利用速度系数法进行叶轮的水力设计，并绘制木模图2、压水室水力设计，绘制压水室断面及平面图3、撰写课程设计说明书4、完成Auto CAD 出图目 录第一章 结构方案的确定 1.1确定比转数1.2确定泵进、出口直径 1.3泵进出口流速 1.4确定效率和功率1.5电动机的选择轴径的确定 第二章 叶轮的水力设计2.1 叶轮进口直径D 0的确定 2.2 叶轮出口直径D 2的确定 2.3确定叶片出口宽度 2b 2.4确定叶片出口安放角2β 2.5确定叶片数Z 2.6精算叶轮外径D 2 2.7叶轮出口速度2.8确定叶片入口处绝对速度1V 和圆周速度1u 第三章 画叶轮木模图与零件图3.1叶轮的轴面投影图 3.2绘制中间流线3.3流线分点（作图分点法） 3.4确定进口角1β 3.5作方格网 3.6绘制木模图 第四章 压水室的设计4.1 基圆直径的确定 4.2 压水室的进口宽度4.3 隔舌安放角4.4 隔舌的螺旋角 4.5 断面面积F 4.6 当量扩散角4.7各断面形状的确定 4.8压出室的绘制 1.各断面平面图 2. 蜗室平面图画 3.扩散管截线图参考文献3D ϕ0α0一、结构方案的确定1.1比转速sn100.94sn===1.2确定泵进出口直径1.2.1泵进口直径sDsD K=取45sK=～()4553.566.9sD mm=⨯=～～取55sD mm=1.2.2泵出口直径dDd dD K= 3.5 4.5dK=～()3.54.546.8dD mm=⨯=～～60.2取50dD mm=1.3泵进出口流速1.3.1泵进口速度sυ22254436002.92/0.055ssQm sDυππ⨯===⨯1.3.2泵出口速度dυ22254436003.54/0.05ddQm sDυππ⨯===⨯1.4估算泵的效率1.4.1水力效率hη10.08351g10.08350.84hη=+=+⨯≈1.4.2容积效率v η2323110.9710.6810.68101v s n η--===++⨯ 1.4.3机械效率m η只考虑圆盘摩擦损失 76761110.0710.070.93100.94100100m s n η=-=-⨯=⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭取轴承、填料损失为2%,则0.91m η= 1.4.5泵的总效率η0.840.960.9173.4%h v m ηηηη==⨯⨯=1.4确定效率和功率 1.4.1确定功率P1泵的轴功率P3251109.81183600 1.61100010000.76gQHP KW ρη⨯⨯⨯⨯===⨯2电机功率g Pg tkP P η=原动机为电动机，取 1.15k =；传动方式为直联传动，取 1.0t η=1.151.61 1.851g tkP P KW η==⨯=， 选配套轴功率 1.2 1.2 1.61 1.93c P P KW ==⨯= 1.4.2扭矩n M1.9395509550 6.362900c n P M N m n =⨯=⨯=⋅1.4.3最小轴径dd =材料选用45号钢，取[]45MPa τ=8.9d mm === 取9d mm = 二、叶轮水力设计 2.1初步计算叶轮主要尺寸 2.1.1进口当量直径0D0D k =兼顾效率与汽蚀，0 4.0~4.5k =0 4.0~4.553.5~60.2D mm=⨯=（）取055D mm = 0 4.11k = 2.1.2进口直径j D由于采用悬臂式结构，0h d =，则 55j D mm ==2.2出口直径2D2D k = 1229.35100s D D n k k -⎛⎫= ⎪⎝⎭式中 2D k —2D 修正系数。
过程流体机械课设计
摘要本文概述了活塞式压缩机设计计算的基本步骤，详细系统的介绍对2D3.5—15/9对称平衡型空气压缩机进行热力计算基本原理及方法。
压缩机的热力计算是以热力学理论为基础，根据气体的压力、容积和温度之间存在的一定关系，结合压缩机具体的工作特性和使用要求进行的。
其计算目的是要求得最有利的热力参数和适宜的主要结构尺寸。
本次课程设计采用常规热力计算方法亦即设计性热力计算。
目录第1章压缩机的热力计算 (1)1.1初步确定压力比及各级名义压力 (1)1.2初步计算各级排气温度 (2)1.3计算各级排气系数 (3)1.4计算各级凝析系数及抽加气系数 (4)1.5初步计算各级气缸行程积 (6)1.6确定活塞杆直径 (6)1.7计算各级气缸直径 (8)1.8计算气缸直径圆整后的实际行程容积、各级名义压力及压力比 (8)1.9按修正后的名义压力考虑压力损失后计算缸内实际压力 (10)1.10根据实际压力比，计算各级实际排气温度 (12)1.11计算缸内虽大实际气体力并核算活塞杆直径 (14)1.12复算排气量 (14)1.13计算功率并选取电机 (15)1.14热力计算结果数据 (16)第1章压缩机的热力计算1.1初步确定压力比及各级名义压力已知数据：吸气压力0.1Mpa,排气压力0.9Mpa,一级进气温度20℃，结构选取，根据总压比9ε=，压缩机的级数取两级比较合适，为了获得较好的动力平衡性能，可选择V 型结构，而且Ⅰ、Ⅱ级采用双作用气缸。
另外，压缩机采用水冷方式。
1.1.1按等压力比分配原则确定各级压力比z zIIk p p εε==Ⅰ12 (1-1)两级压缩总压力比91.09.0pp Ⅰ1Ⅱ2===ε取39ⅡⅠ====εεε为了使第一节有较高的容积系数，第一级的压力比取稍低值，1.1.2各级名义进、排气压力如下k k k p p ε⋅=12，k k p p 2)1(1=+ (1-2)表1-1各级名义进、排气压力（MPa ）1.2初步计算各级排气温度按绝热过程考虑，各级排气温度可用下式求解：εkk T T112-=（1-3）介质是空气，k =1.4。
过程流体机械课程设计指导书资料
过程流体机械课程设计指导书一、 设计题目4L---20/8 活塞式压缩机设计二、主要设计参数（1） 排气量： 有效排气量 21.5 m 3/min（2） 进气压力： 0.1 MPa（3） 排气压力： 0.8 MPa（4） 轴转速： 400 rpm（5） 行程： 240 mm（6） 气缸数： 一级压缩 1二级压缩 1（7） 气缸直径：一级 420 mm二级 250 mm（8） 轴功率： ≤ 118 KW（9） 电机： 功率 130 KW ， 转速 730 rpm ， 额定电压 380V（10） 排气温度： ≤ 160 0C（11） 冷却水量： 4吨/小时三、设计计算1、计算任务（1）对实际排气量，排气温度和功率进行复算。
（2）主、从动皮带轮的设计计算。
2、压缩机设计计算（1）结构型式及方案选择根据总压力比ε＝8，压缩机的级数取两级比较合适。
本设计为固定式压缩机，为了获得较好的运转平稳性，结构型式采用L 型，而且Ⅰ、Ⅱ级采用双作用气缸。
另外，压缩机采用水冷方式。
（2）容积流量（排气量）的计算1）理论排气量1vn q 、2vn q 的计算vn q =Ln d D n L d D n L D )2(4)(4422222-=⋅-+⋅πππ式中 n ——压缩机转速 rpm 。
图1 容积流量的计算2）实际排气量的计算v vn v q q η⋅=式中 ηV ——容积效率，ηV = λV λP λT λl其中 λV ——容积系数，λV ＝ 1-α(n1ε-1) ，α为相对余隙系数，低压级α＝0.1，中压级α＝0.11 。
ε为名义压力比，一般单级压力比ε＝3～4 。
n 为膨胀指数。
λP ——压力系数，λP ＝0.95～0.98λT ——温度系数，λT ＝0.92～0.98λl ——泄漏系数，λl ＝0.90～0.983）各级行程容积Vs 的计算 Vs ＝vv n q η (n 为压缩机转速) （3）排气温度计算d T ＝s T m m 1-ε式中m ——压缩过程指数，一般压缩过程指数取低压级m =(0.95～0.99)k ，中、高压级m = k 。
大学过程流体机械教案
大学过程流体机械教案【摘要】本文设计了一套针对大学流体机械教学的教案，以促进学生的学习兴趣和效果。
教案的设计包括课程目标、教学内容、教学方法、教学评估等方面。
其中，采用多种教学方法如讲解、演示、实验等，以增强学生的学习体验和实际能力。
同时，根据学生的实际情况和反馈，进行教学评估和调整，保证教学的有效性和可行性。
【关键词】大学；流体机械；教案；教学方法；教学评估一、引言流体机械是机械工程学科中的一门基础课程，与众多机械领域密切相关。
其知识内容广泛，涉及流体力学、热力学、材料力学、动力学等多个学科。
因此，设计一套符合大学学生实际需要的流体机械教案非常必要。
二、教学目标1.了解流体力学的基本原理和基本法则。
2.了解不同类型的流体机械、其结构和工作原理。
3.掌握流量、压力、功率和效率等基本参数的计算和分析方法。
4.能够使用CAD和CAM软件进行流体机械的三维建模和模拟实验。
5.能够进行流体机械的实验操作和数据分析。
三、教学内容1.流体力学基础知识（1）流体的定义和性质；（2）流体静力学及其应用；（3）流体动力学及其应用。
2.流体机械（1）泵和风机的工作原理；（2）水轮机和涡轮机的工作原理；（3）潜水泵和混流泵的工作原理；（4）喷射泵和离心泵的工作原理。
3.流量、压力、功率和效率的计算（1）根据给定的流体机械参数，计算其流量、压力、功率和效率等参数；（2）根据给定的流量、压力和效率等参数，计算流体机械的功率和效率等参数；（3）理解需要考虑的因素及其对计算结果的影响。
4.CAD和CAM软件使用（1）制图软件的使用，绘制流体机械的三维建模；（2）使用CAM软件进行流体机械的模拟实验。
5.流体机械实验及数据分析（1）了解流体机械实验的原理；（2）能够进行流体机械实验，并分析实验数据；（3）根据实验结果进一步了解流体机械的特性。
四、教学方法1.讲解教学法：通过PPT等展示工具，讲解流体力学基础知识和流体机械的工作原理和应用。
《过程流体机械》教学大纲
《过程流体机械》教学大纲二、课程目的和任务本课程是过程装备与控制工程专业的主要专业课程之一。
设置本课程的目的在于培养学生综合应用基本理论知识，解决过程机械主要部件的设计和改造问题；要求学生必须掌握过程机械的基本结构、工作原理、主要零部件的设计改造中主要问题；使学生学会针对具体的装置运行情况进行相关的参数计算和机械的正确选型。
通过本课程的学习，学生将掌握过程流体机械中涉及到的相关原理、一般结构，为日后的实践工作奠定理论基础。
三、本课程与其它课程的关系本课程的先修课程为：化工原理、物理化学、工程材料等。
通过以上学科基础课的学习，为进一步学习本课程奠定基础。
本课程为过程装备与控制工程专业本科生的一门主要专业课，与过程设备设计、化工机械制造等课程共同构成该专业完整的知识体系。
四、教学内容、重点、教学进度、学时分配（一）概论(2学时)1、主要内容过程流体机械；流体机械的分类、用途；流体机械的发展趋势。
2、重点流体机械的分类、用途。
3、教学要求通过本章的学习，了解过程流体机械的在生产过程中的地位、流体机械的分类、流体机械的用途、流体机械的发展趋势以及流体机械的控制和故障诊断方法等。
（二）容积式压缩机(8学时)1、主要内容往复压缩机的工作原理；回转式压缩机；压缩机的分类、选型。
2、重点往复压缩机的工作原理、级的压缩功、组成及辅助设备。
3、教学要求掌握活塞式压缩机的工作原理、主要工作部件的基本结构和相关计算，理解活塞式压缩机的热力特性、动力特性和调解方法，了解活塞式压缩机的选型、热力计算和动力计算方法。
本章难点为活塞式压缩机的选型、热力计算和动力计算。
（三）离心式压缩机(10学时)1、主要内容离心压缩机典型结构与特点、工作原理、选型。
2、重点离心式压缩机的典型结构与工作原理。
3、教学要求掌握离心式压缩机的结构工作原理、级中的能量损失和功率计算；理解性能、调节与控制；了解离心压缩机的可靠性和正确选型。
本章难点为离心式压缩机的功率计算和选型。
过程装备与控制工程专业《过程流体机械》课程
过程装备与控制工程专业《过程流体机械》课程实验指导书段志宏李宁广东石油化工学院机电工程学院2010年2月目录实验一柔性转子临界转速的测量实验二离心泵特性曲线测定试验实验三压缩机指示功率和排气量的测定实验一柔性转子临界转速的测量一、实验目的：1、观察和了解转子在临界转速时的振动现象，振动的幅值和相位的变化情况；2、利用李沙如图和波德图测量转子的临界转速；3、了解非接触涡流式位移传感器和振动测量分析仪器的使用。
二、实验装置：1、柔性转子振动模拟实验台。
图1所示为柔性转子临界转速测定装置。
图 11．油杯2．涡流传感器3．前置器4．振动变送器5．示波器无源探头6．数据采集卡7．直流电源及转速控制显示装置8．直流电机9．联轴节10．支座11．转盘12．转轴13．滑动轴承．它包括实验台和测试仪器两部分。
实验台部分是由直流电源及转速控制显示装置、直流电机、支座和转子，转子由等直径轴和转盘组成，转盘在轴上的位置可以转变。
转子转速的变化通过改变电机的电压实现的。
测试仪器主要是两个涡流式位移传感器及其前置放大器，振动变送器，数据采集接口箱等组成。
转轴的直径为φ10.转盘分为两种规格：φ78×15（直径×厚度），质量为500g；φ78×20，质量为670g.涡流式位移传感器：探头直径为φ8，灵敏度为8mV/μm.2、计算机化的数据采集与信号分析系统。
本实验的数据采集与处理，均通过计算机化的信号采集与分析系统实现。
该系统包括非接触式涡流传感器以及前置放大器、振动变送器、数据采集卡以及软件RIGOL 等组成。
三、 实验原理。
如图2示，由于制造和材料均匀程度的误差，圆盘的重心并不会正好落在转轴的轴线上，存在偏心距e ，那么当圆盘随转轴一起转动时会产生离心力，它由转轴弯曲而产生的弹性力来平衡，由于这两个力的作用，使得转子产生横向振动。
当振动频率接近转轴系统固有频率时，出现共振现象，转轴会产生很大的弯曲，此时的转速为临界转速。
过程流体机械课设计概要
摘要本文概述了活塞式压缩机设计计算的基本步骤，详细系统的介绍对2D3.5—15/9对称平衡型空气压缩机进行热力计算基本原理及方法。
压缩机的热力计算是以热力学理论为基础，根据气体的压力、容积和温度之间存在的一定关系，结合压缩机具体的工作特性和使用要求进行的。
其计算目的是要求得最有利的热力参数和适宜的主要结构尺寸。
本次课程设计采用常规热力计算方法亦即设计性热力计算。
目录第1章压缩机的热力计算 (1)1.1初步确定压力比及各级名义压力 (1)1.2初步计算各级排气温度 (2)1.3计算各级排气系数 (3)1.4计算各级凝析系数及抽加气系数 (4)1.5初步计算各级气缸行程积 (6)1.6确定活塞杆直径 (6)1.7计算各级气缸直径 (8)1.8计算气缸直径圆整后的实际行程容积、各级名义压力及压力比 (8)1.9按修正后的名义压力考虑压力损失后计算缸内实际压力 (10)1.10根据实际压力比，计算各级实际排气温度 (12)1.11计算缸内虽大实际气体力并核算活塞杆直径 (14)1.12复算排气量 (14)1.13计算功率并选取电机 (15)1.14热力计算结果数据 (16)第1章压缩机的热力计算1.1初步确定压力比及各级名义压力已知数据：吸气压力0.1Mpa,排气压力0.9Mpa,一级进气温度20℃，结构选取，根据总压比9ε=，压缩机的级数取两级比较合适，为了获得较好的动力平衡性能，可选择V 型结构，而且Ⅰ、Ⅱ级采用双作用气缸。
另外，压缩机采用水冷方式。
1.1.1按等压力比分配原则确定各级压力比z zIIk p p εε==Ⅰ12 (1-1)两级压缩总压力比91.09.0pp Ⅰ1Ⅱ2===ε取39ⅡⅠ====εεε为了使第一节有较高的容积系数，第一级的压力比取稍低值，1.1.2各级名义进、排气压力如下k k k p p ε⋅=12，k k p p 2)1(1=+ (1-2)表1-1各级名义进、排气压力（MPa ）1.2初步计算各级排气温度按绝热过程考虑，各级排气温度可用下式求解：εkk T T112-=（1-3）介质是空气，k =1.4。
流体机械课程设计任务书、进度安排
《水泵及水泵站》课程设计任务书与指示书一课程设计任务书（一）设计题目某水厂二泵站初步设计（二）设计资料1.已知某城市经设计计算的最高日设计用水量为33975m3。
各小时用水量如下表所示：2.在设计决定城市管网、二泵站、清水池、高位水池（水塔）的共同工作状况时，经方案比较后已决定二泵站采用两级供水，即0~4点，每小时供水量为2.5%；4~24点，每小时供水量为4.5%。
3.该城市的最高日最高用水时情况1）二泵站供水量：425L/s（即4.5%）；2）输配水管网中的水头损失：23.5 m；3）管网中控制点（即水压的不利点）所需的自由水头：16m；4）二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差：25.5m。
4.该城市的最高日最高时和消防用水时情况1） 二泵站供水量：480L/s ；2） 输配水管网中的水头损失：33.3 m ； 3） 管网中要求的最低自由水头：10m ；4） 二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差：26m 。
5. 该城市不允许间断供水，备用泵至少应有一台。
6. 二泵站（清水池附近）的地质情况是：地面表层（约2米）为粘土，2米以下为页岩。
7. 清水池有关尺寸如图所示（见下页）。
8. 该城市最大转输用水时情况，因矛盾不突出，故略。
9. 该水泵站海拔为200米，夏季最高水温为30℃。
（三） 设计任务根据上述资料，进行该二泵站的初步设计，编写设计计算说明书共一份，绘制二泵站的平、剖面图一张（1号图纸一张）。
二 课程设计指示书1. 确定设计流量及扬程。
（分别计算出二泵站一、二级供水及消防时的设计流量和设计扬程。
泵站内吸压水管路水头损失可暂估为2米。
安全水头可取2米。
）2. 初步选泵和电动机，包括水泵型号、工作和备用泵台数。
（其方法可先复习教材中有关内容，从至少两个比较方案中选出一个方案，根据所选水泵的轴功率及转数选用电动机，各电动机的电压最好一致。
）3. 设计机组的基础。
（可从水泵及电动机产品样本中，查出机组的安装尺寸或机组底板的尺寸和总重量，据此进行基础的平面尺寸和深度的设计。
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课程设计论文论文题目: 过程流体机械课程设计学科专业：过程装备与控制工程摘要为了了解叶轮内部流动特性，自行设计了叶轮，采用5片普通圆柱形叶片进行内部流动特性数值模拟，得到两种工况下的叶轮内部流场分布，分析了不同流量下的流量—扬程和流量——效率关系。
计算结果表明，扬程随着流量增大而减小，效率随着流量增大而减小，到达最佳工况点之后，效率开始下降。
关键词：离心泵；水力设计；流量；内部流场；数值模拟目录摘要第一章叶轮水力设计 (1)1.1已知设计参数 (1)1.2泵的设计参数和结构形式计算和确定 (1)1.2.1泵形式及级数的确定 (1)1.2.2 泵效率计算 (2)1.2.3泵的轴功率 (2)1.3叶轮主要几何参数的计算和确定 (3)1.3.1泵轴传递的扭矩 (3)1.3.2泵的最小轴径 (3)1.3.3叶轮轮毂直径d h (3)1.3.4叶轮进口直径D j的初步计算 (3)1.3.5叶片进口直径D1的初步计算 (4)1.3.6叶片出口直径D2的初步计算 (4)1.3.7叶片进口宽度b1 的初步计算 (4)1.3.8 叶片出口宽度b2的初步计算 (5)1.3.9 叶片包角φ (5)1.3.10 叶片出口圆周厚度 (5)1.3.11叶轮叶片进口安放角 (5)1.3.12 叶片进口速度 (6)1.4叶轮主要几何参数 (6)第二章欧拉方程性能计算 (7)2.1离心泵的理论扬程 (7)2.2 考虑有限叶片数的影响 (7)第三章计算流体力学方法及分析 (9)3.1计算模型的建立 (9)3.2网格划分 (11)3.3 流场计算边界条件 (12)3.4数值模拟基本参数 (14)3.5数值模拟结果分析 (14)3.5.1 叶轮内部流场的压力分布 (14)3.5.2 速度分布 (16)3.5.3水泵扬程和水力效率的预测与收敛图 (18)3.6总结 (20)参考文献 (22)第一章 叶轮水力设计1.1已知设计参数流量Q =20m 3/h 转速n =1450r/min 比转速 80—1001.2泵的设计参数和结构形式计算和确定1.2.1泵形式及级数的确定 泵的比转速【1】39.823.6)65.3(3/4—==sn Q n H (1-1) 取为7mm ，故66.9173600/20145065.365.34343=⨯⨯==HQ n n s （1-2）故泵的水力方案为：单级单吸式离心泵。
泵的进口直径取泵的流速s v=2.7/m s ；sv Q Ds ⋅=π4= =55mm （1-3）取为55mm泵的出口直径Ds Dd )7.01(-= （1-4） 由于该泵为中型扬程泵，故D D sd = =55mm重新计算泵的进出口速度错误！未找到引用源。
=2.338m/s ，取为2.4m/s1.2.2 泵效率计算（1）水力效率【1】849.014503600/20lg 0835.01lg 0835.0133=+=+=n Q h η （1-5） （2）机械效率【1】923.0100107.0167=⎪⎭⎫⎝⎛-=s m n η （1-6）（3）容积效率【1】967.033.9168.01168.0113232=⨯+=+=--sv n η （1-7）（4）总效率【1】758.023.0849.0967.0=⨯⨯==h m v ηηηη （1-8） 1.2.3泵的轴功率kw gQH N 52.0758.01000736002081.91000=⨯⨯÷⨯==ηρ （1-9） 4.0==ηN Ne1.3叶轮主要几何参数的计算和确定1.3.1泵轴传递的扭矩m N n N M e n ⋅=⨯==63.214504.0955010*55.93（1-10）1.3.2泵的最小轴径对于45号钢，经调质处理之后HB =241–286，25/10)540441(][m N ⨯-=τ 取 25/10540][m N ⨯=τ，则最小轴颈[]mm Mn d 24.6105402.063.22.0353=⨯⨯==τ （1-11） 1.3.3叶轮轮毂直径d h取系数k =1.3,则mm kd d h 5.724.63.1=⨯== （1-9）取为8mm1.3.4叶轮进口直径D j 的初步计算D 0可由系数速度系数法求得【2】mm n Q K D o o 46.5914503600/200.433=⨯== （1-10） K 0——系数，根据统计资料选取 主要考虑效率 K 0 =3.5—4.0 兼顾效率和气蚀 K 0 =4.0—4.5 主要考虑气蚀 K 0 =4.5—5.5 此处取 K 0 =3.8 对于穿轴叶轮：mm d d D h o j 53.595.746.592222=+=+= （1-11）取为60mm1.3.5叶片进口直径D 1的初步计算由于泵的比转速为91.66，故k 1应取较大值0.93mm D k D j 73.55609.011=⨯== （1-12）取为56mm系数k 1的数值范围为k 1 =0.7–1.0 1.3.6叶片出口直径D 2的初步计算目前离心泵设计中普遍采用的速度系数法提出的叶轮外径的计算公式[1] mm ngHn n gH k D s D 94.15221002.1926122=⎪⎭⎫⎝⎛== (1-13） 取为154mm1.3.7叶片进口宽度b 1 的初步计算()220/4hj vd D Q V -=πη （1-14） 11/1V D Q b vπη=（1-15） 所以1211200441D K D D V D V b v == （1-16）其中，10v V K V =,不妨取K v =0.9，mm D k D b v 53.17569.0446.59421201=⨯⨯== （1-17）取为18mm1.3.8 叶片出口宽度b 2的初步计算由经验公式mmngHn b s 86.9210039.15.12=⎪⎭⎫⎝⎛= （1-18） 取为10mm 1.3.9 叶片包角φ如叶片数z 大，φ应小一些，如叶片数z 小，φ应取大一些。
一般φ可取 85°—110°，少数可达150°，故φ取120°。
Φ与叶片间距0t 360/z = （1-20）的比值φ/t 0反映了叶栅稠密度，叫做相对稠密度。
1.3.10 叶片出口圆周厚度mm ctg ctg s u 680sin /3013sin /12222222=︒+=+=λβδ （1-21） δ2 —— 叶片出口真是厚度，通常取δ2 =2-4mm λ2 —— 叶轮出口轴面截线与流线的夹角，通常取 λ 2=70°-90 °1.3.11叶轮叶片进口安放角对于低比转速离心泵，C. 普费莱德纳尔提出了如下的计算公式[2])2(sin *-*5.6121212ββ++=D D D D z（1-22） 由此公式推导出叶片进口角β1︒=+⨯⨯=+=2130-)56156(5.6)56-(1546arcsin 2-)(5.6)D -(arcsin2212121ββD D D z （1-23）1.3.12 叶片进口速度π214J D Q u =（1-24）计算变工况条件下的泵进口流速: 当Q=10m 3/h 时，1u =1.2m/s; 当Q=20m 3/h 时，2u =2.4m/s; 当Q =24m 3/h 时，3u =2.88m/s;1.4叶轮主要几何参数综上所述，叶轮主要几何参数如下表所示：表1.1 叶轮主要参数参数名称计算结果 最终取值泵的最小直径d （mm ） 6.24 7 叶轮轮毂直径d h （mm ） 7.5 8 叶轮进口直径D j （mm ） 59.53 60 叶片进口直径D 1 （mm ） 55.73 56 叶片出口直径D 2 （mm ） 152.94 154 叶轮进口宽度b 1 （mm ） 17.53 18 叶轮出口宽度b 2 （mm ） 9.86 10叶片出口安放角ß2A （°）（30 30 叶片进口安放角ß1A （°）21 21 叶片数Z 66 叶片进口速度（m/s ） 1.2，2.4，2.88\ 叶片包角φ（°）120120第二章 欧拉方程性能计算2.1离心泵的理论扬程假定叶片为无穷多，由方程式[1])-(2222βctg F Q u g u H t t =∞ （2-1） 式中：F 2——叶轮出口有效过流面积，222220004.085.0102152.88/22m b R F =⨯⨯⨯⨯==πψπ （2-2）ψ2=0.8–0.9；R 2——叶轮外圆半径； u 2——圆周速度，s m nD u /6.116014501406022=⨯⨯==ππ （2-3）D 2——出口处研究处点的直径； β2A ——叶片出口安放角30； 计算结果：t t t t Q ctg Q ctg F Q u g u H 501.98-72.13300004.0-6.1181.96.11-2222=⎪⎭⎫⎝⎛︒⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∞β （2-4） 2.2 考虑有限叶片数的影响经过分析与推证，对低比转速叶轮，普氏将滑移系数的计算公式具体总结【4】726.0/70(15-116030150.6211/(-11601211212=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=））D D z a βμ（2-5）a ——与泵体结构有关的经验系数； 对导叶压液室a =0.6; 对涡壳压液室a =0.65—0.85; 对环形压液室a =0.85—1.O ；F ——封闭周线所围面积，222288.95930sin 7.63841sin 41mm t F =︒⨯==β （2-6） T ——叶片节距，mm z D T 96.8754012=⨯==ππ （2-7） 计算结果:t t t t Q ctg Q ctg F Q u g u H 17.2-13.2543000095988.0-6.5881.96.58726.0-222=⎪⎭⎫⎝⎛︒⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=βμ （2-8）第三章计算流体力学方法3.1计算模型的建立叶轮流道的实体造型是进行流场数值模拟的基础，模型的精确与否直接影响了计算结果的可信度。
本文利用自行设计的叶轮，结合UG软件进行叶片、叶轮的精确三维实体造型，为后续的数值模拟奠定了良好的基础。
3.1.1叶轮模型的建立根据叶轮的结构参数，利用UG软件进行叶片、叶轮流道的精确三维实体造型[5]，生成叶轮的三维实体模型，图3-1是子午视图，图3-2是叶轮三维造型，图3-3是叶轮流到实体模型图3.1 子午视图图3.2图3.33.2网格划分网格是CFD模型的几何表达式，也是模拟和分析的载体。