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.doc
- 文档编号:14662206
- 上传时间:2023-06-25
- 格式:DOC
- 页数:6
- 大小:450.50KB
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.doc
《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.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《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.doc(6页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
《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、cp或cv、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);
5.性能换算转速变化,相似条件(、k)、完全相似和近似相似(k=k')换算。
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(cr=0,ca≠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。
(参考公式及练习题)
第三章叶片式压缩机
课程
内容
主要复习参考公式
习题
[1]
参考教材[1]《石油化工流体机械》
张湘亚等主编.石油大学出版社.1996.8
参考教材[2]《过程流体机械》
姜培正编.化工工业出版社.2001.8
1
容积
流量
(2-2.2)
(114页)
(推导)
(3-2)
(141页)
增补
习题
[2]
3-2
2
理论
能头
(2-2.9)
(3-10)
2-1
3
总耗功
总功率
(2-2.12)
(2-2.11)
(3-32)
(3-33)
2-2
4
能量
方程
(2-2.15)
(3-12)
2-5
5
等温
绝热
多变
能头
(2-2.27)
(2-2.28)
(2-2.29)
(2-4)
(3-19)
2-4
6
多变
效率
(2-2.31)
(3-35)
2-3
7
(附加)
相似
换算
(2-5.11)
(2-5.21)
(2-5.23)
(2-5.25)
(3-54)
(3-55)
(符合相似条件)(3-56)
(3-59)
2-7
(练习题参考解答)
第三章叶片式压缩机(共7题)
增补习题[2](3-2):
已知某压缩机第i级进口容积流量Qs=1.543m3/s,该级D2=0.65m,u2=170m/s,βA2=30˚,δ2=4mm,φr2=0.l34,kv2=1.094,z=22片,试计算该级叶轮出口相对宽度b2/D2,并判断该值是否符合要求?
解:
(1-2.3)=0.9138
(1-2.1推导)=4995r/min
(2-2.2或141页公式推导)=0.051
0.025<b2/D2=0.051<0.065符合要求
2-1已知某离心式空气压缩机的第一级叶轮直径D2=380mm,D1=202mm,βA2=40°,z=16,叶轮转速n=13800r/min,流量系数φr2=0.233,α1=90°。
求叶轮对单位质量气体所提供的理论能头HT及叶片无限多时的理论能头HT∞。
解:
(1-2.1)一级叶轮=274.58m/s
无预旋(α1=90°,cu1=0)
(2-2.8)环流系数=0.8253
(2-2.9)理论能头=44941.68J/kg
(1-2.16)叶片无限理论能头=54456.92J/kg
2-2已知某离心式空气压缩机的有效流量G=6.95kg/s,漏气损失系数βl=0.013,轮阻损失系数βdf=0.03。
叶轮对单位质量气体作功HT=45895J/kg;试计算叶轮作功时消耗的理论功率、漏气损失功率、轮阻损失功率、总功率及叶轮对单位质量有效气体的总耗功。
解:
理论功率=318.97kW
轮阻损失功率=9.57kW
漏气损失功率=4.15kW
(2-2.11)总功率=332.69kW
(2-2.12)总耗功=47868.49J/kg
2-3某单级离心式鼓风机的性能如下:
进口压力ps=98066.5Pa
出口压力pd=147099.7Pa
进气温度ts=20℃
进口容积流量Qs=200m3/m
气体常数R=287.64J/kg•K
绝热指数k=1.4
多变效率ηpol=0.77(一般ηpol=0.7~0.84)
多变能头系数φpol=0.65(一般φpol=0.6~0.7)
试确定叶轮的圆周速度u2。
解:
(2-2.31)=2.70,可解得m=1.59
(2-2.29)多变压缩功=36876.5J/kg
(2-2.38a),圆周速度=238.19m/s
2-4题2-3中鼓风机压缩过程若分别为等温压缩、绝热压缩和多变压缩(m=1.59)时,试计算单位质量气体的压缩功各为多少?
并分析比较。
解:
(2-2.27)等温压缩功=34172.0J/kg
(2-2.28)绝热压缩功=36230.1J/kg
(2-2.29)(上题结果)多变压缩功=36876.5J/kg
分析比较(略)
2-5知某离心式空气压缩机进口截面s处气流参数如下ts=30℃,cs=13.64m/s,ps=89240Pa,气体常数R=287.64J/kg•K,绝热指数k=1.4,叶轮总耗功为57297J/kg,指数系数σ=2.73,各关健截面处的气速为
叶轮进口截面c0=87.4m/s
叶轮叶道进口截面c1=133.4m/s
叶轮出口截面c2=199.8m/s
扩压器出口截面c4=122.5m/s
下级叶轮进口截面c0′=4.05m/s
试求:
(1)各关健截面处气流温度和气流压力;
(2)以截面符号为横坐标(从s→0′)各热力参数(c,p,T)为纵坐标,介别画出气速、压力、温度沿截面变化曲线,并分析变化原因。
解:
(1)(2-2.42),气流温度
(2-2.43),气流压力
计算结果:
已知
截面
压缩机进
口截面s-s
叶轮进口
截面0-0
叶轮叶道进
口截面1-1
叶轮出口
截面2-2
扩压器出
口截面4-4
下级叶轮进
口截面0'-0'
气流速度
13.64
87.40
133.40
199.80
122.50
4.05
过程
截面间叶轮总耗功
Htot
J/kg
0
0
0
57297
57297
57297
计算
气流温差
Δti
℃
0.00
-3.70
-8.75
37.18
49.55
57.00
气流温度
ti
℃
30.00
26.30
21.25
67.18
79.55
87.00
Ti
K
303.00
299.30
294.25
340.18
352.55
360.00
压力比
Εi
1.000
0.967
0.923
1.372
1.512
1.601
压力
pi
Pa
89240
86295
82382
122401
134941
142863
(2)绘图分析(略)
2-7已知某离心压缩机的性能曲线如图2-4.6所示。
现机器的工作转速n=3000r/min,介质及吸入压力与图2-4.6上标注相同,而吸入温度Ts=330.7K,若设计流量Qs=2400m3/h,求其对应的压力比、功率、多变效率各为多少?
解:
查图2-4.6,Qs=2400m3/h时,ε=3.2;ηpol=0.8;Ntot=7400kW
机器和介质相同,吸入温度不同,可按k=k',近似性能换算。
λL=1,R=R',n'=n=3000r/min,p's=ps,效率η'pol=ηpol=0.8,m'=m
(2-5.21)流量=2400m3/h
=2.80
(2-5.23)压比=2.822
(2-5.25)功率=6444.5kW
效率η'pol=ηpol=0.8
6
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工过程流体机械 化工 过程 流体 机械 叶片 压缩机 总结 思考 公式 习题