过程流体机械期末复习资料附答案

过程流体机械习题及课程设计指导书

第1章 绪论

一、填空

1． 按照国际公约的约定，社会经济过程中的全部产品通常分为三类，即（软硬件产品）、（流程性材料产品）和（服务型产

品）。

2． 过程流体机械是（产品生产）的能量提供者、（生产环节）的制作者和（物质流通）的输送者。因此，它往往是一个工厂

的心脏、动力和关键设备。

3． 流体机械按其能量的转换形式可分为（原动机）和（工作机）二大类。 4． 按工作介质的不同，流体机械可分为（压缩机）、（泵）和（分离机）。 5． 按流体机械工作原理的不同，可分为（往复式）和（旋转式）流体机械。 6． 将机械能转变为（气体）的能量，用来给（气体）增压与输送的机械称为压缩机。 7． 将机械能转变为（液体）的能量，用来给（液体）增压与输送的机械称为泵。 8． 用机械能将（混合介质）分离开来的机械称为分离机。

第2章 容积式压缩机 一、填空题

1． 容积式压缩机按结构型式的不同分为（往复式）和（回转式）压缩机。 2． 往复式压缩机由（工作腔）、（传动部分）、（机身部分）和（设备）四部分组成。 3． 往复式压缩机的工作腔部分主要由（气缸）、（活塞）和（气阀）构成。

4． 活塞通过（活塞杆）由传动部分驱动，活塞上设有（活塞环）以密封活塞与气缸的间隙。 5． （原料）用来密封活塞杆通过气缸的部位。

6． 往复式压缩机的传动部分是把电动机的（旋转）运动转化为活塞的（往复）运动。 7． 往复式压缩机的传动部分一般由（曲柄）、（连杆）和（十字头）构成。

8． 曲柄销与连杆（大头）相连，连杆（小头）通过十字头销与十字头相连，最后由十字头与（活塞杆）相

连接。

9． 规定气体对活塞作功其值为（正），活塞对气体作功其值为（负）。 ？10．影响压力系数的主要因素一是吸气阀处于关闭状态时的（弹簧力），另一个是进气管道中的（压力液

动）。

11．温度系数的大小取决于进气过程中加给气体的热量，其值与（气体冷却）及该级的（压力比）有关。 12．如果气缸冷却良好，进气过程加入气体的热量（少），则温度系数取值（较高；传热温差大，造成实际

气缸工作容积利用率（降低，温度系数取值（降低）。 13．泄漏系数表示（气阀）、（活塞环）、（填料）以及管道、附属设备等因密封不严而产生的气体泄漏对气

缸容积利用程度的影响。

14．泄漏系数取值与气缸的（排列方式）、气缸与活塞杆的（直径）、曲轴转速、气体压力的高低以及气体

的性质有关。

15．采用多级压缩可以节省功的主要原因是进行（中间冷却）。 16．理论上讲，级数越（多），压缩气体所消耗的功就越（接近）等温循环所消耗的功。

1

第I篇 过程流体机械习题

17．压缩机的排气温度（过高），会使润滑油粘性降低，性能恶化或形成积炭等现象。 18．压缩机的级数越多，其结构越（复杂），同时机械摩擦损失、流动阻力损失会（增加），设备投资费用

也（越大），因此应合理选取级数。

19．大、中型压缩机级数的选择，一般以（最省力）为原则。小型移动压缩机，虽然也应注意节省功的消

耗，但往往（重量）是主要矛盾。因此级数选择多取决于每级允许的（排气温度）。 20．多级压缩过程中，常取各级压力比（相等），这样各级消耗的功（相等），而压缩机的总耗功（也最小）。 21．在多级压缩机中，通常第一级压力比取（小一些），以保证第一级有较高的（容积系数）。 22．气阀主要由（阀座）、（弹簧）、（升程限制器）和（ ）四部分组成。

23．气阀中弹簧的作用是帮助（阀片）关闭和减轻阀片开启时与（升程限制器）的撞击。

24．气阀阀片的开启与关闭由气缸内、外（气体压力差）和（弹簧力）控制，无须其他驱动机构，故称为

自动阀。

25．压缩机中按照气阀的功能可分为（进气阀）和（弹簧力）。

26．活塞与气缸之间需采用（活塞环）密封，活塞杆与气缸之间需采用（填料）密封。

27．活塞环和填料的密封原理基本相同，都是利用（阻塞）和（节流）的作用以达到密封的目的。 28．活塞环的切口形式主要有直切口、斜切口和搭切口。其中（直切口）制造简单，但泄漏量大，（塔切口）

虽然制造复杂，但泄漏量少。

29．平面填料的典型结构是三六瓣结构，即朝向气缸的一侧由（三瓣）组成，背离气缸的一侧由（六瓣）

组成，每一块平面填料外缘绕有螺旋弹簧，起（预累）作用。 30．平面填料中三瓣的作用主要用于挡住（六瓣的径向切口），同时使机器运行时高压气体流入小室，使两

块填料都利用高压气体压紧在（活塞杆）上。 31．平面填料中三、六瓣的切口应（错开），三瓣的填料从轴向挡住六瓣的径向切口，阻止气体的（沿轴向

的泄露）。六瓣填料径向切口由其中三个月牙形瓣所盖住，以阻止气体的（沿径向的泄露）。所以真正起密封作用的是（六瓣）填料。

32．往复压缩机常用的润滑方式有（飞溅）润滑、（压力）润滑和（喷雾）润滑。 33．飞溅润滑主要用于（微型）压缩机，压力润滑主要用于（中大型）压缩机。 34．压缩机的冷却方式主要有（风冷）和（水冷）。

35．因为压缩机采用的是自动阀，气缸内压力取决于进、排气系统中的压力，所以吸、排气压力是可以（变

更的）。

36．若被压缩的气体含有水蒸气，随着气体压力的提高水蒸气的分压力也提高，若经过（冷却器）后，其

分压力大于冷却后气体温度所对应的（饱和蒸汽压）时，便有水蒸气从气体中（析）出来。 37．压缩机的机械效率是（指示功率）和（轴功率）之比。

38．活塞平均速度是联系机器结构尺寸和转速的一个参数，对压缩机的性能有很大影响。对一台机器来讲，

活塞平均速度是一个（定值）。

39．压缩机正常运转时，产生的作用力主要有三类：（1）（气体力）；（2）（惯性力）；（3）（摩擦力）。

40．压缩机中所有运动零件的质量都简化成两类：一类质量集中在活塞销或十字头销中心点处，且只作（往

复运动）；另一类质量集中在曲柄销中心点处，且只作绕曲轴中心点的（旋转运动）。 41．（活塞）、（活塞杆）和（十字头）都属作往复运动部件。

42．压缩机中的惯性力可分为（旋转）惯性力和（往复）惯性力。

43．往复惯性力可看作为（一阶往复）惯性力和（二阶往复）惯性力之和。

2

过程流体机械习题及课程设计指导书

44．一阶往复惯性力的变化周期为（曲轴旋转一周的时间）；二阶往复惯性力的变化周期为（一阶之半）。 45．往复惯性力始终作用于该气缸（轴线）的方向，仅其大小随曲轴转角周期地变化。 46．旋转惯性力的作用方向始终沿曲柄半径方向（向外），故其方向随曲轴旋转而（变化），而大小（不变

为定值）。

47．活塞力是由（摩擦力）和（惯性力）合成的。

48．由于活塞上的气体力和往复惯性力作用的结果，在十字头滑道上作用一个（侧向力），它由导轨产生的

反作用力与之平衡；在曲轴上作用一个（阻力矩），要由外界供给的驱动力矩与之平衡；在主轴承上作用一个力，它由主轴承产生的（轴承支撑反力）与之平衡。

49．作用在主轴承上的力，可以分解为水平方向和垂直方向的两个分力。垂直方向的分力值恰等于（侧向

力），水平方向的分力值恰等于（活塞力）。

50．气体力只使气缸、中体和机身等有关部分，以及它们之间的连接螺栓等承受拉伸或压缩载荷，故称为

（内力）。

51．作用在主轴承上的活塞力中，往复惯性力部分未被平衡，它能通过主轴承及机体传到机器外面来，故

惯性力称为（外力）。

52．侧覆力矩与阻力矩大小相等，两力矩作用的方向相反，但是侧覆力矩作用在（机身上），阻力矩作用在

（主轴上），故两者在压缩机内并不能互相抵消。

？53．惯性力平衡通常有两类，一类（曲柄销相反方向设置平衡重）；另一类（ ）。 54．旋转惯性力的平衡比较方便，只需在曲柄的相反方向装上一个适当的（平衡重），使两者所造成的离心

力相互抵消即可。

55．为了使压缩机的旋转不均匀度适当，必须在压缩机设计时采取相应的措施，除了合理配置多列压缩机

各列的排列外，通常还采用（ 加纹飞轮平衡重）的方法，以增大机器的转动惯量。 ？56．压缩机的自动调节系统主要包括（转速调节）、（ 管路调节）和（压开进气阀调节）。 ？57．螺杆压缩机一般指双螺杆压缩机，它由一对（阴阳 ）螺杆构成。 58．螺杆压缩机分为（干式）和（湿式）两种。

59．干式螺杆压缩机即工作腔中不喷液，压缩气体不会被（污染）。

60．湿式螺杆压缩机指工作腔中喷入（润滑油）或其他液体借以冷却被压缩气体，改善密封，并可润滑阴、

阳转子，实现自身传动。

61．螺杆压缩机不需设置（进排气阀），而由（排气孔）位置来控制其在工作腔内所能达到的压力。因此螺

杆压缩机压力比有内压力比和外压力比之分。

62．螺杆压缩机工作腔内压缩终了压力与进气压力之比称为（内压力比）；排气管内的压力与进气压力之比

称为（外压力比）。

63．螺杆压缩机的内、外压力比是否相等，取决于压缩机的实际运行工况与设计工况是否相等。内、外压

力比相等时，压缩机消耗的（指示功最小）。内外压力比不等时，压缩机耗功会（增加）。 64．按排气压力的高低，往复式压缩机可分为（低压）（中压）（高压）和（超高压）压缩机。 65．按容积流量的大小，往复式压缩机可分为（微型）、（小型）、（中型）和（大型）压缩机。 66．按达到排气压力所需的级数，往复式压缩机可分为（单级）、（两级）和（多级）压缩机。 67．按气缸中心线相对地平线位置或其彼此间的关系，往复式压缩机可分为（立式）、（卧式）和（角度式）

压缩机。

68．角度式压缩机按气缸排列所呈的形状可分为（V）型、（W）型、（L）型、扇型和星型等。

3

第I篇 过程流体机械习题

69．按冷却方式压缩机可分为（风冷）压缩机和（水冷）压缩机。

70．在双作用气缸中，为利于填料密封，在曲轴一侧配置（较低）压力级。 ？71．被压缩气体进入工作腔内完成一次气体压缩称为一（级）。 72．理论工作循环包括（进气）、（压缩）、（排气）三个过程。 73．实际工作循环包括（进气）、（膨胀）、（压缩）和（排气）四个过程。 74．活塞运动到达主轴侧的极限位置称为（内止点）；活塞运动到达远离主轴侧的极限位置称为（外止点）。 75．活塞从一个止点到另一个止点的距离为（行程）。

76．第一级吸入管道处的气体压力称为活塞压缩机的（吸气压力）；末级排出接管处的气体压力称为活塞压

缩机的（排气压力）。

二、选择题

1．活塞在气缸内往复运动，压缩气体，实现压缩机的工作原理，因此属于 B_____ A．运动机构 B．工作机构 C．润滑系统 D．冷却系统 2．活塞式压缩机的理论工作循环由__C____个过程组成。 A．一 B．二 C．三 D．四 3．活塞压缩机的实际工作循环由___A___个过程组成。 A．四 B．三 C．二 D．一

4．活塞式压缩机的实际工作循环中膨胀和压缩过程属于__D____过程。 A．气体流动 B．热力 C．冷却 D．升温

5．活塞压缩机的实际工作循环中吸气和排气过程属于__B____过程。 A．热力 B．冷却 C．升温 D．气体流动

6．在理论工作循环中压缩同样质量气体时，密度小的气体功耗_C_____。 A．小 B．不变 C．大 D．较小 7．吸、排气管内的压力取决于_A____。

A．气缸内吸、排气压力 B．气阀弹簧力 C．气阀通流面积 D．外界系统 8．活塞式压缩机进气管内的压力称为__B____吸气压力。 A．实际 B．名义 C．缸内 D．开始 9．活塞压缩机排气管内的压力称为____A__排气压力。 A．名义 B．实际 C．开始 D．缸内

10．在压力比和膨胀指数一定时，相对余隙容积越大则_C_____系数越小。 A．压力 B．温度 C．容积 D．泄漏 11．在极限压力比下，容积系数λ

V为___B___。

A．1 B．0 C．无穷大 D．0.5 12．下列___D___泄漏会影响压缩机排气量。 A．末级缸排气阀 B．吸气缓冲罐 C．二级缸双作用活塞环 D．一级吸气阀

?13．在多级压缩机中，若i级以前有凝析发生，则i级以后的所有各级相对湿度______1。 A．> B．< C．≠ D．= 4

过程流体机械习题及课程设计指导书

14．由于凝析的产生，使得整机的排气量___C___。

A．增加 B．减少很多 C．减少不多 D．不变 15．压缩机中单位时间内消耗于压缩气体的功称__D____功率。 A．有效 B．指示 C．轴 D．比 16．压缩机的实际排气压力取决于__D____。 A．缸内压力 B．实际吸气压力 C．排气温度 D．排气系统的压力

17．当采用多级压缩时若没有___A___冷却，不管采用多少级都不省功。 A．级间 B．气缸 C．级后 D．机后

18．在活塞式压缩机中若各级压力比相等且吸入温度相同，则___C___最少。 A．排气量 B．凝液 C．总指示功 D．泄漏量

19．在活塞式压缩机中若各级压力比相等且吸入温度相同，则总指示功最少，这就是__D____原则。A．最佳压力 B．最佳温度 C．等压力分配 D．等压力比分配 ?20．热力学上把______称为实际气体。

A．所有气体 B．与理想气体状态方程偏差较大的气体 C．含有水分的气体 D．所有混合气体 21．下列属于易损件的是 C 。 A．活塞 B．十字头销 C．阀片 D．连杆

?22．在活塞式压缩机中，当a=90°时，活塞处于______。 A．行程中点 B．偏向内止点一侧 C．偏向外止点一侧 D．外止点

23．在单列压缩机中采用加平衡质量的方法，可以使一阶往复惯性力___A___。 A．部分平衡 B．完全平衡 C．旋转90° D．旋转180°

24．气缸中心线夹角为180°，曲柄错角为180°的两列压缩机属于___D___式压缩机。 A．直列 B．角 C．对置 D．对动

25．各类压缩机的__D____惯性力或力矩可用加平衡质量的方法来平衡。 A．一阶 B．二阶往复 C．往复 D．旋转 26．在活塞式压缩机中加装飞轮的目的使用来__C____。 A．调整活塞力 B．降低功率消耗 C．均衡转速 D．降低压力脉动

27．在活塞式压缩机中气阀是依靠__C____两侧的压力差来起闭的。 A．弹簧 B．阀座 C．阀片 D．升程限制器 28．压缩机铭牌上的排气量指的是__A___排气量。 A．额定 B．标准 C．实际 D．理论 ?29．活塞杆与气缸间隙采用______密封。

A．活塞环 B．软填料 C．硬填料 D．密封圈 30．活塞式压缩机的指示功率与轴功率之比称为___D___效率。 A．指示 B．理论 C．多变 D．机械

5

第I篇 过程流体机械习题 五、简答分析

1．容积式压缩机的特点是什么？P13

1、工作腔的容积变化规律只取决于机构的尺寸，故机器压力与流量关系不大，工作的稳定性较好；寿命一般较长，2、气体的吸入和排出是靠工作腔容积变化，与气体性质关系不大，故机器适应性强并容易达到较高的压 力；3、机器的热效率较高；4、一般来讲结构比较复杂，尤其是往复式压缩机易于损坏的零件多，一些压缩机的气体吸入和排出是间隙的，容易引起振动。

2．简述往复式压缩机的基本组成？P16

主要包括：机身、曲轴、连杆、十字头，其作用是连接基础与气缸部分并传递动力。

3．级的理论循环的特点是什么？

1.气缸没有余隙容积，被压缩气体能全部排出气缸2.进排气过程无压力损失，压力波动，热交换，吸排气压力为定值3.压缩过程和排气过程无气体泄漏4.所压缩的气体为理想气体，其过程指数为定值5.压缩过程为等温或绝热过程 4．级的实际循环的特点是什么？P17

1.气缸有余隙容积2.进排气通道及气阀有阻力3.气体与气缸各接触面间存在温差4.气缸容积不可能绝对密封5.阀室容积不是无限大6.实际气体性质不同于理想气体7.在特殊的条件下使用压缩机 5．推导容积系数的计算式，并说明式中各字母的意义。P19

6．简述多级压缩的优点？

1.节省压缩气体的指示功 2.降低排气温度 3.提高容积系数 4.降低活塞上的气体力 7．简述填料密封件常用材料？

可橡胶是最常用的密封材料，除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨带、聚四氟乙烯以及各种密封胶等，

8．压缩机管路系统的设计要注意哪些问题？P67

1.管道布置尽可能短，管道截面和走向的变化要尽量平缓，以减少管道的阻力损失；2.管道设计要尽力控制管道的振动，以确保设备安全可靠，对于气流脉动引起的管道振动可通过合理设计管系，气腔容积和现场采取消振措施，如设置缓冲器或调整缓冲器的位置，在管道中的特定位置设置孔板等来解决；由于管道结构发生共振而引起的振动，可采取添加支承和改变支承等方式来消除。3.管道的热膨胀要有必要的补偿。

9．对压缩机中运动零件的质量进行简化，得出质量简化公式？P35 10．对压缩机气量调节有哪些要求？P56 11．列出压缩机气量调节的常用方法？P57

排气管经由旁通管路和旁通阀门与进气管相连接，调节时只要开启旁通阀，部分排气便又回到进气管路中。这种调节方法比较灵活，而且简单易行，配上自动控制系统调节精度也比较高，但是因为多余

气体的全部压缩功都损耗掉，所以经济性差，因此，这种方法适用于偶尔调节或调节幅度小的场合。

通常，压缩机的使用者总是根据装置或系统所需的最大容积流量来选择空压机，然而，压缩机的实际工况却是随工艺流程或耗气设备的需要而变化的。当耗气量小于压缩机的排气量时，便需要对压缩机 进行气量调节，以使压缩机的排气量适应耗气量的要求，且保持管网中的压力稳定。

12．压缩机零部件的可靠性分为哪几类？ 13．试分析两列对动式压缩机的动力平衡性能。

14．与往复式压缩机比较，回转式压缩机具有哪些特点？P82

回转式空气压缩机的工作原理与往复式空气压缩机基本相似，它的区别是前者具有回转运动，后者则为往复运动。与往复式6

过程流体机械习题及课程设计指导书

空压机比较，河南压风机介绍回转式空压机的优点有: (1)体积小，重量特别轻，平衡良好，因而基础小; (2)设有曲柄连杆机构，工作平衡均匀; (3)没有气阀，构造比较简单;

(4)供气均匀，电动机负荷均匀，转速高，可与电动机直接相连。 河南压风机介绍回转式空压机的缺点是: (1)制造与安装要求严格，否则会降低效率; (2)润滑油消耗量较大; (3)效率稍差于往复式压气机。

15．容积式压缩机选型的主要内容是什么？

：基本原则：（1）技术指标：性能指标、安全指标；（2）经济指标：产品价格、供货时间、使用寿命； （3）性能调节方式；（4）设备仪表：必须配置的设备仪表合理选型。

16．试分析立式、卧式和角度式压缩机各自的优缺点？P69 17．简述级在列中配置的基本原则？P70 18．解释压缩机型号：

（1）V2.2D-0.25/7型空气压缩机； （2）2VY－6/7型空气压缩机；

（3）2DZ－12.2/250-2200型乙烯增压压缩机。 19．往复压缩机的理论循环与实际循环的差异是什么？ 20．比较飞溅润滑与压力润滑的优缺点。

飞溅润滑曲轴或油环甩油飞溅至缸壁和润滑表面结构简单耗油量不稳定供油量难控制用于小型单作用压缩机 压力润滑注油器注油润滑气缸油泵强制输送润滑运动部件结构复杂增加油泵、动力、冷却、过滤、控制和显示报警等整套供油系统油站可控制气缸注油量和注油点以及运动部件压力润滑油压力和润滑油量适用大中型固定式动力或工艺压缩机注意润滑油压和润滑油量的设定和设计计算 21．分析活塞环的密封原理。 六、作图分析

1．试将下列符号标在图I-2-1上：Pd,Ps,P2,P1,Vc,?V,Vh.，并用上述符号写出容积系数表达式。

2、图I-2-2为某压缩机结构简图，试写出图中标号代表的构件名称。

1缸盖，2排气阀，3进气阀，4气缸，5活塞环，6冷却层，7活塞，8 连杆， 9曲轴，

P1进气压力，P2排气压力。

7

第I篇 过程流体机械习题

图I-2-1 图I-2-2

3、图I-2-3为某压缩机作用力传递图，请将下列作用力符号标在图中，并在横线上注明该力名称。Pi气体力，P? 综合活塞力，RS径向力， Pt＿＿＿＿＿＿，

切向力，

N侧向力，

Z＿＿＿＿＿＿。

图I-2-3

4．图I-2-4为某压缩机环状气阀示意图，请注明图中数明该阀是吸气阀还是排气阀。

1阀座，2阀片，3弹簧，4升程限制器， 是--进＿气阀。 -

5．以图I-2-5为例，分析螺杆压缩机工作过程。

图I-2-4

8

字代表的零件名称并说

过程流体机械习题及课程设计指导书 七、计算题

1． 2Z-1.5/7型空压机为双缸、立式、单作用、单级压缩机，结构如图I-2-6。

I-2-5 螺杆式压缩机工作过程

I-2-6 压缩机结构简图

已知： （1）热力参数

名义吸气压力 p1?1?105Pa（绝） 名义排气压力 p2?8?105Pa（绝） 吸气温度 T1?25?C

（2）结构尺寸和参数

活塞行程S?128mm,缸径D?125mm缸数i?2,转速?620r/min活塞外止点与缸盖的间隙1.5mm 气缸镜面倒角6?30?

（3）每个气缸的气阀总余隙容积，78cm3(充液法测得) 试计算：

（1）每个缸的相对余隙容积是多少?其中哪部分余隙占的比例最大？ （2）计算容积系数?V

（3）若实际使用中名义排气压力为5?105Pa（绝），此时容积系数?V为多少？

2．上题所给空压机若排气压力p2?8?105Pa(绝)，计算排气量为多少m3/min?如果要将此空气压缩机的排气量提高到1.5m3/min，若其它参数不变，试计算：

（1）采用提高转速的方案，需将转速提高到多少？ （2）气缸数不变采用加大缸径的办法则缸径应加大到多少？

3．按1题的条件，计算该空压机的轴功率及所配电机功率（经皮带轮传动），此时该空压机的比功率Nr为多少？ 4．按1题的空压机，若名义吸气压力p1?1?105Pa(绝)，名义排气压力试计算：

（1）气缸中进行绝热压缩时排气温度为多少？

（2）测得实际排气温度为93℃，按名义压力比计算多变压缩指数m，分析实际排气温度低于绝热压缩排气温度的原因。 5．按1题的空压机分别按下述条件工作时，求排气量和指示功率，并分析排气量和指示功率比原设值增大或减小的原因。

9

，吸气温度T1?20?C，p2?5?105Pa（绝）

第I篇 过程流体机械习题

（1）吸气压力不变，排气压力提高10%。 （2）排气压力不变，吸气压力提高10%。 （3）相对余隙容积变为12%。 （4）吸气温度从25℃提高到40℃。

6．某空气压缩机进气压力为1.0?105Pa，进气温度25℃，排气量（进气状态）100m3/min，进气相对湿度65%，气体被压缩到3.5?105Pa，随后冷却到30℃，试问有水汽凝析否？析水多少？

7．一台二氧化碳压缩机，进气压力为0.1MPa，排气压力为0.2MPa，压缩级数为5级。若各级进、排气相对压力损失均为

?s?0.08,?d?0.03，试计算各级的实际压力比。已知名义压力比按等压比分配。

第3章 离心压缩机

一、填空题

1．离心压缩机的级分为三种型式，即（ 首级 ）、（ 末级 ）和（ 中间级 ）。 ？2．离心压缩机的中间级由（ 叶轮1）、（ 扩压器2）、（ 弯道3）、（ 回旋器）组成。 3．离心压缩机的首级由（吸气管 ）和（ 中间级）组成。 4．离心压缩机的末级由（叶轮 ）、（扩压器 ）和（排气蜗塞 ？ ）组成。 5．离心叶轮的常见型式有（ 闭式叶轮）、（半开式叶轮）和（双面进气叶轮）叶轮。 6．叶轮结构型式按叶片弯曲型式可分为（后弯型）叶轮、（径向型）叶轮和（前弯型）叶轮。 7．叶轮出口速度三角形由（牵连 ）速度、（相对 ）速度和（绝对 ）速度构成。 8．扩压器的作用是让气流（的动能有效地转化为压力能）。 9．离心压缩机级内的能量损失主要包括：（ 流动）损失、（漏气）损失和（轮阻）损失。 10．离心压缩机级内的流动损失分为（ 摩阻 ）损失、（分离 ）损失、（冲击 ）损失、（ 二次流 ）

损失和（ 尾迹 ）损失。

11．对于多级离心压缩机，若要达到同样的压力比，压缩重气体时，所需的多变压缩功（小），因而级数就

（少）；反之，压缩轻气体时，所需的多变压缩功就（大），因而级数就要（多 ）。

12．离心压缩机的工作特性可简要地表示为，在一定转速和进口条件下的（ 压力比 ）与流量、（效

率 ）与流量的性能曲线。

13．就压力比与流量的性能曲线而言，在一定转速下，增大流量，压缩机的压力比将（下降 ），反之则

（ 上升 ）。 14．在每个转速下，每条压力比与流量关系曲线的左端点为（喘振点 ）。各喘振点联成（喘振线 ），

压缩机只能在喘振线的（ 右侧 ）性能曲线上正常工作。

15．从节能的观点出发，要求选用机器时，尽量使机器运行在（最佳工况点上）或尽量靠近（最佳工况点

上），以减小能量的消耗与浪费。

16．压缩机性能曲线的左边受到（ 喘振工况）的限制，右边受到（堵塞工程 ）的限制，在这两个工况之

间的区域称为压缩机的（ 稳定工作范围）。压缩机变工况的（稳定工作范围）越宽越好。

17．对离心压缩机发生喘振的机理分析表明，旋转脱离是（喘振 ）的前奏，而（ 喘振 ）是旋转脱

离进一步恶化的结果。

18．发生喘振的内在因素是叶道中几乎充满了（气流的脱离 ），而外在条件与管网的（ 容积 ）

和管网的（特征曲线 ）有关。

10

过程流体机械习题及课程设计指导书

19．离心压缩机发生堵塞工况时，其（气流压力 ）得不到提高，（流量 ）也不可能再增大，故

压缩机性能曲线的（ 右边 ）受到堵塞工况的限制。

20．在离心压缩机中，往往对小流量的不稳定工况通称为（喘振 ）。 21．离心压缩机的级数愈多，压缩机的性能曲线愈（陡 ），喘振流量愈（ 大 ），堵塞流量愈（小 ），其

稳定工作范围也就愈（ 窄 ）。

22．就压缩机的性能好坏而言，其最佳效率愈（高 ），效率曲线愈（ 平坦 ），稳定工作范围愈（ 宽 ），

压缩机的性能愈（好 ）。

23．管网特性曲线决定于管网本身的（结构 ）和用户的要求。 24．压缩机串联工作可增大气流的（排出压力），压缩机并联工作可增大气流的（输送流量 ）。 25．流动相似的相似条件是模型与实物机之间（ 几何）相似、（ 运动 ）相似、（ 动力 ）相似和（热

力）相似。

26．对于离心压缩机，经简化分析与公式推导其流动相似应具备的条件可归结为（ 几何 ）相似、（叶轮

进口速度三角形 ？）相似、（ ？ ）相等和（砌体等熵指数 ）相等。 27．符合流动相似的机器其相似工况的（效率 ）相等。 28．转速调节时压力和流量的变化都较大，从而可显著扩大（稳定工况区），且并不引起其他附加（ 损失 ），

亦不附加其他（ 结构 ），因而它是一种经济简便的方法。

29．按照压缩机、原动机及齿轮变速箱中的轴承、密封、齿轮等工作的要求，需要由油路系统提供一定流

量、压力并保持一定油温的循环润滑油，以起（ 润滑 ）、（ 支撑 ）、（ 密封 ）和（ 吸收热量 ）的作用。

30．压缩机水路冷却系统包括（ 冷却器 ）、（ 阀门 ）和（ 管道 ）等。 31．安全检测系统包括压缩机（ 震动 ）、转速、功率和转子轴向位移及轴承、密封部位的（油温 ）

等参数的测量。

32．离心压缩机的自动控制系统用于机器的（ 启动 ）、（ 停车 ）、原动机的变转速、压缩机工况点保

持稳定或变工况调节，以使压缩机尽量处于最佳工作状态。

33．离心压缩机的自动控制系统与各检测系统和在线实时故障诊断系统连锁控制，实现紧急、快速、自动

（停车 ），以确保机器的（ 安全 ）。 34．流体作用在叶轮上的轴向力由两部分组成，一部分是叶轮两侧的（ 流体压力不相等 ）；

一部分是流经叶轮的（流体轴向分动量变 ）。 35．常用的轴向推力的平衡措施有：（叶轮对排）、（叶轮背向加？）和采用（ 平衡盘 ）。

36．防止离心压缩机的转子因受其重力下沉需要两个（径向 ）轴承，防止转子因受轴向推力窜动需要

（ 轴向止推 ）轴承。

37．轴端密封严防漏气的常用方法有（机械）密封、（ 液膜）密封和（ 干气 ）密封。

二、选择题

1.__A____是组成离心压缩机的基本单元。 A．级 A．3

B．段

C．缸 D．6

D．列

2.在压缩机关键截面的统一规定中，_C_____代表回流器进口截面。

B．4

C．5

3.在后弯叶片型叶轮中，__D____的叶轮称为压缩机型叶轮。

11

第I篇 过程流体机械习题 A．βA2=15°～ 20°

B．β

°～ 30° A2=15

C．βA2=25°～ 40° D．βA2=30°～ 60° 4.在后弯叶片型叶轮中，_B_____的叶轮称为水泵型叶轮。 A．βA2=10°～20° B．βA2=15°～30° C．βA2=25°～40° D．βA2=30°～60°

5.根据斯陀道拉的理论，由于有限叶片数叶轮中轴向涡流的影响，所引起的滑移速度是___?___。 6.级中任意截面上的气流温升为__C____。

A.C.?u2Z?Cu2sin?A2Z????sin?A2B.D.B.?u2Zcos?A2cos?A2??2C2?C12?2?Cu2ZKCi2?C2KR?j?htot?A.K?1?2?C.?K?1?R??htot????

?K?1?R??hKR??tot?Ci2?C2j???2?Ci2?C2jD.K2RK?17.离心压缩机级的多变效率可以用__?____表示。

A.?pokm?1?mk?1klgB.?pokm?m?1kk?1lgC.?polTbTak?1?pklgbpaD.?polpbpak?T k?1lgbTa8.在离心压缩机中多变指数一般为__B____。

A. m = 1 B. 1 < m < k C. m = k D.m > k

9.为了评价压缩机级中气流的流动情况好坏，引入一个流动效率的概念，其定义为__?____。

A.?hyd?hpolhthB.?pol?hpolhtot

C.?hyd??1??1??df??pol12

D.?pol?1?hhydhtot

过程流体机械习题及课程设计指导书

10．后弯型叶轮，叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反，叶片出口角?2A__B____。 A. >90° B. <90° C. >180° D.<180° 11．径向型叶轮，叶片出口角?2A___A___。 A. =90° B. <90° C. >90° D.<180°

12．前弯型叶轮，叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相同，?2A______。 A. >90° B. <90° C. >180° D.<180° 六、作图分析

1．图I-3-1中标出级中关键截面统一规定的序号，并在横线处注明各序号代表的截面名称。

1、叶轮叶道进口截面；2、叶轮出口截面 3、扩压器进口截面4、扩压器出口截面；5、弯道出口截面；

图I-3-1

图I-3-2

6、回流器出口截面；7、本级出口截面；8、叶轮进口截面也即中间级和末级进口截面

2．图I-3-2为某级的功耗分配图，请在图中标出各能量头的符号，并在横线处注明各能量头符号代表的能头名称。

总能量头；漏气损失；轮阻损失；欧拉功； 动能增加量；流动损失；静压能。

3．某离心式压缩机原进气温度为30℃，工作点在A点，因生产中冷却器故障，使来气温度剧增到10℃，这时，压缩机突然喘振，试借助图I-3-3分析其原因。

图I-3-3

图I-3-4

13

第I篇 过程流体机械习题

4．某压缩机原在图I-3-4所示的A点正常运转，后来由于某种原因，进气管被异物堵塞而出现喘振，试借助图I-3-4分析其原因。

5．某压缩机原在转速为n1下正常运转，工作点为A点，后作为驱动机的蒸汽轮机的高压蒸汽供应不足，转速下降，导致压缩机喘振，试借助图I-3-5分析其原因。

6．某压缩机原在A点正常工作，后来因用户需气量的减少而导致发生喘振，试借助图I-3-6分析其原因。 7．作出离心式压缩机三种形式的管网特性曲线。

图I-3-5

七、计算题 1．已知丙烯

图I-3-6

0C3H6的R=197.57J/kg×K，k=CP=1.1548首级进口压力0.12MPa，温度-41.7C，若选取

CVu2?235.6m/s,?2r?0.31,?2A?500,z?24,

?l??df?0.04,?pol?0.76,试求首级的压力比???级出口压力pout??

2．已知某压缩机的第四级进口容积流量

qvin?1.543m3/s，该级D2=0.65m，

u2?170m/s,?2A?300，

?2?4mm,?2r?0.134,?2?0=1.094，Z=22片，试计算该级叶轮出口相对宽度b2=？该值是否符合要求？

D23．已知某化工厂空气压缩机流量27000m3/h，进口压力

pin?16.1MPa，温度tin=54℃，要求出口压力pout=0.303MPa，

b2,?等参数选多少合适？应选输出功率为多少的电动D2试通过初步方案计算，选用一台几级离心压缩机？其各级的u2,D2,机？

4．已知某石化公司需要一台氢气压缩机，流量为28200m3/h，进口压力pin=16.1MPa，温度tin=54℃，要求出口压力pout=18.66MPa，选用一台几级离心压缩机？该离心压缩机应采用什么样的结构，有何特殊要求？

5．某炼油厂催化裂化装置需要一台主风机，流量140×103m3/h，进口压力0.0998MPa，温度25℃，要求出口压力0.297MPa，试选一台什么型号的压缩机？ 14

过程流体机械习题及课程设计指导书

第5章 离心机

一、填空题

1．在实际生产中，可将需要进行分离的物料分为（ 均一系）分离和（非均一系）分离两类。

2．均一系混合物的分离基本属于传质的内容，其基本方法就是在均一系溶液中设置第二个相，使要分离的物质转移到该相中来。其力学过程是（ 微观的内力 ）作用过程。

3．对非均一系混合物的分离，一般是采用（机械 ）方法，其基本原理就是将混合物置于一定的力场中，利用混合物的各个相在力场中受到不同的力从而得到较大的“相重差”使其分离，其力学过程是（宏观场合外力？ ）作用过程。

4．液体非均一系——悬浮液和乳浊液的分离是一种非均一系分离的典型情况，其分离形式按照分离机理的不同分为（沉降 ）和（过滤 ）两种。

5．无论是沉降还是过滤，实现分离的效果和速度与所在的力场密切相关，力场越（强 ），其分离效果越好，分离速度越（快 ）。

6．离心沉降主要是用于分离含固体量（较少 ），固体颗粒（ 较细 ）的悬浮液。 7．离心分离主要用于分离（乳浊液 ）。相应的机器常叫做（分离机 ）。 8．离心过滤主要用于分离含固体量（ 较多 ），固体颗粒（较大 ）的悬浮液。

9．离心过滤与离心沉降的区别是离心沉降中所用转鼓为（回转箱 ）转鼓；而在离心过滤中所用转鼓必须（ 开孔 ），转鼓内必须设有网状结构的滤网或滤布。

10．分离因数表示离心力场的特性，是代表离心机性能的重要因数。分离因数值越大，离心机的分离能力（ 越高 ），因此，分离体系的分散度（越大 ）。

11．分离因数的极限取决于制造离心机转鼓材料的（ 强度 ）及（密度 ）。 12．在离心机工作过程中，由于离心力大大超过（重力 ），因此在设计时（ 重力 ）可以忽略，这样，离心机转鼓轴线在空间可以任意布置，均不影响物料在转鼓内的分布，而主要取决于结构的合理和操作的方便。 13．离心沉降一般由三个物理过程组成，即：（固体沉），按照介质对其中物体运动阻力的流体力学进行；（沉降压实），按照分散物系的力学规律进行；从沉渣中排出部分由分子力所保持的液体。 14．固相粒子的沉降情况分为两种，一是（集团 ）沉降，一是（ 自由 ）沉降。 15．过滤离心机操作循环一般包括（加速），加料，（ 第二加速），加料空运转，洗涤，洗涤空运转，（甩干 ），减速和卸料等九个阶段。

16．过滤离心机的离心过程分为三个主要阶段：滤渣的（形成 ），滤渣的（压紧 ）和滤渣的（机械干燥 ）。

17．目前工业用过滤式离心机有（间歇 ）和（ 连续 ）操作两大类。 18．分离机械的分离任务主要包括（？ ），（ 操作方式）和（分离目的 ）。 19．分离机械的操作方式分为（间歇 ）操作和（连续 ）操作。 20．分离机械的分离目的主要包括（ 液相澄清）和（固液回收）。 21．固相回收分为（ 分离后不再处理 ）、（ 洗涤 ）和（机内干燥）。

22．分离机械的物料特性是指处理介质的固相颗粒、密度、液相密度、粘度、悬浮液浓度等。而对离心机和过滤机的选型而言，需要的是综合性即物料的（ 沉降 ）性和（ 过滤 ）特性。

23．当工业生产过程的工艺操作条件已确定时，具体选择何种分离机械主要依据（分离任务）和（ 物料特

15

第I篇 过程流体机械习题

性 ）而定。

四、简答分析

1．简述离心过滤和普通过滤的区别？

其过滤的目的都是一样的，是为了分离浑浊溶液中不同的成分（不溶物与溶解物）。

（1）普通滤纸过滤一般都是过滤不溶物和溶解物易分离的溶液；

（2）离心机的原理是利用转子高速旋转时所产生的引力将样品中不同的成分加以分离，一般都是过滤不溶物和溶解物不易分离的溶液而采取的比较强制性的分离手段而已。

（3）如果不溶物和溶解物易分离的溶液采用离心机离心分离肯定没问题，如果需要采用离心机离心分离的采用普通滤纸过滤就不一定能够分离，所以需要离心操作的溶液一般不可以用普通过滤取代。

2． 简述过滤离心机操作循环包括哪几个阶段？

1一次加速;2.加料;3.二次加速;4.空转;5.洗涤;6.空转洗涤;7.干燥;8.刹车;9.卸料。

3．列举常用过滤离心机和沉降离心机的型式（每类不少于5种）？ 4．简述分离机械选型的原则？

5．什么是分离因数？提高分离因数的主要途径是什么？

分离因数是离心分离机转鼓内的悬浮液或乳浊液在离心力场中所受的离心力与其重力的比值，即离心加速度与重力加速度的比值。

6．离心机的生产能力与哪些条件有关，蝶片式离心机的生产能力为什么与蝶片数有关？

7．离心机转鼓中，悬浮流相对转鼓产生轴向速度时，对悬浮流的轴向速度和颗粒的沉降速度影响如何？ 8．离心机对流体流动状态的基本要求时什么？ 五、计算题

1． 已知离心机转速为3000r/min，分离物料密度为1500kg/m，离心机转鼓内半径为0.8m，转鼓内物料环的内表面半径

为0.7m，求此时的离心液压。

2． 有一澄清型蝶片离心机，内有蝶片20个，蝶片小端半径为0.05m，大端半径为0.3m，蝶片母线与轴线成30°夹角，在

转速5000r/min，下分离固体颗粒密度为2000kg/m的水悬浮液，要使径粒大于1.0?m的颗粒都得到分离，计算此时的生产能力。

3． 在上题中，若蝶片间h=5mm，f=0.5，求此时大于1.0?m的颗粒不被液流带出的条件？向蝶片大端移动的条件？并与上

题计算结果比较。

4． 已知柱型转鼓离心机生产能力qv33?10m3/h，转鼓内半径r2=0.5m，自由叶面半径0.3m，在长转鼓条件下，液体流动

状态不随时间改变，求此时的液流轴向速度分布，并绘图表示。 16

过程流体机械习题及课程设计指导书

17

第I篇 过程流体机械习题

18

过程流体机械习题及课程设计指导书

19

第I篇 过程流体机械习题

1．简述离心泵过流部件的组成及各自的作用？ 2．分析下列离心泵型号 （1）150S50A；（2）150D30×5；（3）200QJ80-55/5；（4）IS80-65-160

20

过程流体机械习题及课程设计指导书

3．简述离心泵的工作过程？

离心泵是利用叶轮高速旋转时所产生的离心力来输送液体的机械。电动机带动叶轮高速旋转时，叶轮中心处的液体在离心力的作用下被甩向四周，使液体获得了能量，从泵的出口管排出，叶轮中心处液体在离心力作用下被抛向叶轮外缘后，该处形成低压区，流体经泵吸入管被吸入到叶轮中心，叶轮不停地旋转，液体不断地吸入和排出。

4．简述汽蚀发生的机理？

流动着的流体由于局部压力的降低产生汽泡的现象。泵发生汽蚀，在汽蚀部位会引起机件的侵蚀，进一步发展则将造成扬程下降，产生振动噪声。 5．简述汽蚀的危害？ ①产生600~25000Hz的噪音和振动； ②流量,扬程,效率降低； ③金属疲劳破坏； ④汽泡凝结放热引起化学腐蚀(出口压力升高使气泡溶解,所以泵出口液体不会带气泡)。 6．写出泵汽蚀基本方程式，如何根据该方程式判断泵是否发生汽蚀？ 7．简述离心泵高汽蚀性能的措施？

1. 减少几何吸上高度Hg(或增加几何倒灌高度)。

2. 减少吸入损失hc(可增大管径、减少管路长度、弯头等)。

3. 选泵时，注意泵最大流量的NPSHR，应使装置的NPSHA大于泵的NPSHR。 4. 在同样的转速和流量下，采用双吸泵（减小进口流速）。 5. 泵汽蚀时，把流量调小或降速运行。 6. 泵吸水池对泵汽蚀有重要影响。

7. 对于在苛刻条件下运行的泵，为避免汽蚀破坏，可使用抗汽蚀材料如斜流泵的叶轮用0Cr13Ni4Mo，叶轮室用Ni—Cr不锈钢。

8．简述离心泵特性曲线的组成及各条曲线的作用？ 9．离心泵稳定工况点的判别式？

10．离心泵发生不稳定工作的条件是什么？ 11．简述离心泵运行工况的常用调节方法？ 12．离心泵启动前需作哪些准备工作？ 13．简述离心泵的启动程序？

14．简述泵的系列型谱图的制作方法。 15．简述旋涡泵的特点？

16．往复活塞泵具有哪些特点？ 17．简述螺杆泵的特点？ 18．简述泵的选用原则？

1、使所选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量、吸程等工艺参数的要求。 2、必须满足介质特性的要求3、机械方面可靠性高、噪声低、振动小。 4、经济上要综合考虑到设备费、运转费、维修费和管理费的总成本最低。 5、离心泵具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、输液无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点 19．简述泵的实际选择方法？

21

第I篇 过程流体机械习题

20．简述泵的选用步骤？

21．何谓有效汽蚀余量？何谓泵必需的汽蚀余量？并写出它们的表达式。

22．如何判别泵运行工况的稳定性？在什么条件下泵工作不稳定？是否绝不允许泵在不稳定工况下工作？ 23．改变泵的运行工况，可采取哪些调节措施？那种调节措施比较好？ 24．启动离心泵应如何操作才是正确安全的？ 25．两泵流动相似，应具备哪些条件？ 26．何谓泵的比转数？比转数有何用途？

轴流泵有何特点？试述轴流泵的工作特性，并说明为何启动轴流泵前要使出口管道的阀门全开？

22

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/sjr7.html