流体机械复习题.doc

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一、判断题

（√）1．离心泵常采用后弯型叶轮结构型式。

（√）2．离心泵的理论扬程与输送介质的密度无关。

（×）3．离心泵的流量越大，离心泵的扬程越高。

（×）4．如果将青岛地区使用的离心泵装置整套迁移至兰州地区运行，则离心泵装置的允许安装高度将增加。

（√）5．离心压缩机叶轮的直径越大，转速越高，压缩机的理论能量头越大。

（√）6．离心压缩机的总能头（总耗功）中包含内漏气和轮阻功率损失。

（×）7．离心压缩机流量过小会发生堵塞工况。

（√）8．往复压缩机的绝热压缩过程指数大于多变压缩过程指数。

（×）9．增加往复压缩机的压力比可以降低压缩机的排气温度。

（×）10．结构和工作条件相同的往复压缩机，比功率越大，经济性越好。

（√）11．离心泵的汽蚀比转速越大，泵的抗汽蚀性能越好。

（×）12．离心泵启动时应该开启泵的出口调节阀门。

（×）13．离心泵常采用前弯型叶轮结构型式。

（×）14．离心泵的功率—流量性能曲线为下降形性能曲线。

（×）15．离心压缩机的流量过大会发生喘振工况。

（×）16．离心压缩机级的等熵（绝热）能量头大于多变能量头。

（√）17．离心压缩机的总能头（总耗功）中包含内漏气和轮阻功率损失。

（√）18．大、中型固定式往复压缩机级数的确定主要考虑节省功率。

（√）19．与节流或旁路调节方法相比，往复压缩机转速调节的经济性更好。

（×）20．往复压缩机实际循环过程吸气量大于理论循环过程吸气量。

（√）21．离心泵的比转速越大，叶轮的允许切割量越小。

（×）22．离心泵的工作转速增加，离心泵的比转速增大。

（√）23．离心泵启动时应该关闭泵的出口调节阀门。

（√）24．连续运行的离心泵装置，一年四季中的夏季最容易发生汽蚀工况。

（√）25．离心压缩机的级数越多，压缩机的稳定工作范围越窄。

（×）26．离心压缩机流量过小会发生堵塞工况。

（√）27．离心压缩机叶轮轴向推力的方向指向叶轮入口方向。

（√）28．若往复压缩机的行程容积不变，则余隙容积越小，理论吸气量越大。

（√）29．往复压缩机迁移至高海拔地区运行，若排气压力不变（常压吸气），则压缩机的实际排气量将减少。

（×）30．往复压缩机性能测试的示功图面积越大，压缩机指示功率越小。

二、简答题

1、示意画出离心泵特性曲线，并说明各自的用途。

答：

①H-Q曲线—选择和使用泵的依据，有陡降、平坦和驼峰三种形状。

②N-Q曲线—选择原动机和启动泵的依据。

③η-Q曲线—评价泵运行经济性的依据。

④NPSHr-Q曲线—判断是否发生汽蚀、设计吸入装置依据。

2、简述汽蚀现象，并说明汽蚀的危害。

答：

由于液体汽化、气泡凝结、液体冲击等引发高频、高压和高温的冲击载荷，并由此造成金属材料机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象—汽蚀

危害：

①过流部件被剥蚀破坏：

麻点→沟槽→穿孔→破裂；②泵的性能下降：

严重时液流中断，无法供液；③振动和噪音；④阻碍水力机械向高流速发展。

3.往复压缩机多级压缩的优点有哪些？

答：

节省指示功；降低排气温度；提高容积系数；降低最大活塞力。

4.试说明多级离心压缩机采用分段和中间冷却的理由？

答：

分段：

中间冷却；平衡轴向力（叶轮对向排布）。

中间冷却：

一是降低温度，另一方面是节省功耗。

5、试写出泵汽蚀基本方程式。

如何根据该方程式判断是否发生汽蚀及严重汽蚀？

答：

汽蚀判别式：

是否发生汽蚀以及汽蚀严重程度就看NPSHa比NPSHr小的程度。

6、两泵流动相似应具备哪些条件？

答：

几何相似—对应角度相等，对应尺寸成比例；运动相似—进、出口速度三角形相似；动力相似—流动的雷诺数相等≈自模区≈自动满足。

简化成两条：

几何相似和进口运动相似。

7、简述旋转脱离与喘振现象，说明两者之间有什么异同？

答：

⑴流量减小→叶道进口正冲角→叶片非工作面分离→分离沿旋转反方向传递→旋转脱离（B受阻，气流改至A,C—A脱离，C改善）

⑵Q下降→若干个脱离区连成一片→气流流动受阻，叶轮传给气体的能量被损耗掉，出口压力下降→管网内气流反窜倒流直至管网压力等于出口压力，倒流停止→继续供气，管网中压力回升，直至再次平衡于喘振点→···

小结：

旋转脱离是喘振的前奏，喘振是旋转脱离恶化的结果。

喘振的内因是叶道中充满了脱离的气流，外因是管网的容积和特性曲线。

8、试说明往复活塞式压缩机理论循环和实际循环的差异。

答：

见下表

理论循环

实际循环

工作腔（气缸）内无余隙容积，腔内气体可全部排出

存在余隙容积，由膨胀、吸气、压缩、排气组成腔内气体无法全部排出。

吸排气过程无阻力损失、无压力波动—吸排气水平线

实际吸气量低于理论吸气量；实际吸气压力低于吸气管名义吸气压力，实际排气压力高于排气管名义排气压力。

9、如何判别泵工况的稳定性？

在什么条件下泵工作不稳定？

是否绝对不允许泵在不稳定工况下工作？

答：

判据：

条件：

①泵性能曲线呈驼峰型（平坦、陡降和驼峰）；②管路静压能可变（自由液面、储罐压力）。

泵不稳定运行会使泵和管路系统受到水击、噪音和振动，故一般不希望泵在不稳定工况下工作，但是只要不产生严重的水击、振动和倒流现象，泵也是允许在不稳定工况下工作的。

10、转子的轴向推力是如何产生的？

采用什么措施平衡？

答：

⑴原因：

①叶轮两侧流体压力不相等；②流经叶轮的流体轴向动量变化。

⑵平衡措施：

①叶轮对称布置；②叶轮背面加筋片；③设平衡盘。

11.试分析离心式压缩机进气压力下降造成发生喘振的原因（附图说明）。

答：

进气压力降低，虽压力比不变，但排气压力下降，压缩机性能曲线下移（1→1′）；但管网曲线未变，工作点即由A变至A′。

若A′恰在喘振区，压缩机就会出现喘振。

转速降低，排气压力下降，压缩机性能曲线下移（n1→n2）；但管网曲线未变，工作点即由A变至A′。

若A′恰在喘振区，压缩机就会出现喘振。

12.试将名义排气压力，名义吸气压力，平均实际排气压力，平均实际吸气压力，气缸行程容积，余隙容积，余隙容积膨胀量标在右图中，并用上述符号写出容积系数的表达式（多变指数m¢）。

答：

三、计算题

pA=pv

Hg1

1.某离心油泵装置如图所示。

已知罐内油面压力pA与油品饱和蒸汽压pv相同；该泵转速n=1450rpm，最小汽蚀余量NPSHr=k0Q2，安全余量取0.4m，吸入段流动损失hf=k1Q2。

试分别计算：

（1）当Hg1=8m，Q=0.5m3/min时，泵的[NPSHr]=4.4m，吸入管段阻力损失hf=2m，此时泵能否正常吸入？

（2）当Hg1=4m，若要保证泵安全运转，泵的最大流量为多少m3/min？

（设k0，k1均不变）

解：

（1）由图可得

又因为[NPSHr]=NPSHr+（0.3~0.5），取[NPSHr]=NPSHr+0.4，则NPSHr=4.0m

显然NPSHa>NPSHr，故泵能正常吸入。

（2）由

（1）可知，

，所以有：

及

因此

当NPAHa=NPSHr时对应的流量即为最大流量，即：

，也可表示为

当Hg1=4m时，可求得：

m3/h

2.下图所示为某输送油品的离心泵装置。

已知正常流量为240m3/h，油品密度为850kg/m3，油品粘度176mm2/s；罐内压力p1=0.20MPa（绝），p2=0.15MPa（绝）；z1=10m，z2=14m，z3=6m；吸入管路损失hs=1m，排出管路损失hd=25m，经过加热炉时的压降Dp=0.65MPa；忽略吸入管和排出管的动能差。

现有一台离心泵，其样本上给出的额定流量为240m3/h，额定扬程为120m，问该泵能否满足该装置的输送要求？

（注：

需考虑输送粘液时的性能换算）

p1

p2

Z1

Z2

Z3

解：

（1）确定装置需要的扬程H

对吸入和排出罐液面建立伯努利方程：

又因为吸入和排出管路动能差可以忽略，故

（2）判断能否满足输送要求

由于油品粘度较大，为176mm2/s，故需要对样本参数进行换算。

根据美国水力协会换算法，查图1-5.4得：

，显然所给的泵在输油工况下的额定流量和额定扬程均大于要求值，故能满足输送要求。

3.已知一台离心水泵的比转数ns＝60，额定流量Q＝80m3/h，额定扬程H＝82m；泵的扬程H-流量Q曲线如图所示，且该曲线还可表示为如下函数：

H＝90–0.00126Q2，式中H和Q的单位分别是m和m3/h。

现欲通过改变转速方法，使其在新工作点Q＝60m3/h，H＝60m下工作，试求离心泵的工作转速n´。

解：

（1）确定与新工作点对应的泵曲线上的相似点A

由相似抛物线求K值：

将Q＝60m3/h，H＝60m带入式，可得：

K=1/60；

故相似抛物线方程为：

将该方程与泵性能曲线方程联立：

H＝90–0.00126Q2

求得相似点A的流量和扬程：

QA＝70.85m3/h，HA＝83.67m

（2）确定泵性能曲线对应的额定转速n

由比转数定义，并将比转数、额定流量和额定扬程带入定义式，得：

（3）由比例定律确定新的转速n’

或

3.某单级空气压缩机相对余隙容积α=0.05，多变膨胀过程指数m’=1.2；该地区大气压1×105Pa，气温为20℃，压缩机排气压力4×105Pa（表），且质量排气量G=200kg/h。

现欲将该压缩机用于另一地区（大气压0.94×105Pa，气温28℃，），排气压力与前一地区相同。

假设两地使用中压力系数λp，温度系数λT和泄漏系数λl均相同，试求在两地区使用时的容积排气量和质量排气量各为多少？

解：

（1）由当地大气压和气温，运用状态方程可得该地区大气的密度：

kg/m3

所以，压缩机在该地区的容积排气量Q为

m3/h

又因为在该地区排气压力pout=4×105Pa（表）=5×105Pa（绝）

所以压缩比

而容积系数→

（2）当在另一地区使用时，压缩比

容积系数

由于假设两地使用中压力系数λp，温度系数λT和泄漏系数λl均相同，故在另一地区的容积排气量Q’为：

→m3/h

又因在另一地区，大气密度为：

kg/m3

所以质量排气量为：

kg/h

4、已知某单级离心式压缩机进口压力1.0×105Pa（绝），出口压力0.3MPa（表），进气温度20℃，气体常数R=287.6J/kg·K，绝热指数k=1.4，多变指数m=1.56，试分别按等温压缩、绝热压缩和多变压缩过程计算每kg质量气体的压缩功，并确定多变效率。

解：

由题可知，ps=1.0×105Pa；pd≈（0.3+0.1）×106Pa=4×105Pa

名义压力比ε=pd/ps=4

（1）等温压缩功：

（2）绝热压缩功：

（3）多变压缩功：

（4）多变效率