流体机械复习总结1解析.docx
- 文档编号:649435
- 上传时间:2022-10-11
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:825.47KB
流体机械复习总结1解析.docx
《流体机械复习总结1解析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《流体机械复习总结1解析.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
流体机械复习总结1解析
1、绪论
1.1.1过程与生产过程
过程:
指事物状态变化在时间上的持续和空间上的延伸,描述的是事物发生状态变化的经历
生产过程:
利用工具改变劳动对象以适应需要的过程,一般指从劳动对象进入生产领域到制成产品的全部过程
1.1.2过程装备
1.1.3过程流体机械
流体机械:
以流体或流体与固体的混合体为对象进行能量转换、处理,也包括提高其压力进行输送的机械
流体机械是过程装备中的动设备
1.2.1按能量分类
原动机:
将流体的能量转变为机械能,用来输出轴功
工作机:
将动力能转变为流体的能量,用来改变流体的状态
1.2.2按流体介质分类
压缩机:
将机械能转变为气体的能量,用来给气体增压与输送气体的机械
泵:
将机械能转变为液体的能量,用来给液体增压与输送液体的机械
分离机:
用机械能将混合介质分离开来的机械
1.2.3按流体机械结构特点分类
往复式:
压比高、流量小
旋转式:
压比低、流量大
2、容积式压缩机
2.1.1基本构成和工作原理
总体结构和组成:
(1)工作腔——气缸、活塞、气阀
(2)传动部分——曲轴、连杆、十字头
(3)机身部分——曲轴箱、中体、中间接筒
工作原理:
依靠工作腔容积的周期性变化实现气体吸入、压缩和排出
压缩机结构形式:
立式、卧式、角度式
容积式压缩机按结构型式的不同可分为(往复式)和(回转式)压缩机
2.1.2压缩机级的工作过程
被压缩气体进入工作腔内完成一次气体压缩称为一级,每级由进气、压缩、排气等过程组成,完成一次该过程称为一个循环。
影响压力系数的主要因素一是进气阀关闭状态的(弹簧力),另一个是进气导管中的(压力波动)。
温度系数的大小取决于进气过程中传给气体的热量,其值与(气体冷却)与该级的(压力比)有关
泄露系数取值与(汽缸的排列方式)、(汽缸与活塞杆的直径)、(曲轴转速)、(气体压力的高低)、(气体性质)有关。
理论工作循环包括(进气)(压缩)(排气)三个过程
实际工作循环包括(进气)(膨胀)(压缩)(排气)四个过程
2.1.3多级压缩
多级压缩:
将气体的压缩过程分在若干级中进行,并在每级压缩之后将气体导入中间冷却器进行冷却
实行多级压缩的理由:
(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)降低活塞上的气体功
2.2压缩机的热力性能
活塞压缩机的热力性能是指:
排气压力、排气量、排气温度、功率和效率
排气压力:
压缩机铭牌上标出的是额定排气压力,实际排气压力由“背压”决定
排气量:
在所要求的排气压力下,压缩机最后一级单位时间内排出的气体容积,折算到第一级进口压力和温度时的容积值,用qv表示。
铭牌上标注的排气量是指额定工况下的容积流量数值。
排气温度:
在该级工作腔排气法兰接管处测得的气体温度
轴功率:
单位时间消耗的轴功,用Nz表示。
机械效率:
指示功与轴功率之比。
指示功:
直接用于压缩气体所消耗的功。
比功率:
单位排气量消耗的功率。
结构相似,qv不同,则n不同
同一台机,qv不同,则n不同
2.2.1各级泄露问题
压缩机中的泄露分两种类型:
外泄露——直接漏入大气或第一级进气管道中的气体
内泄露——气体仅由高压级漏入低压级或高压区漏入低压区
2.3往复压缩机气阀和密封
2.3.1气阀组件
(1)气阀基本组成
阀座:
具有能被阀片覆盖的气体通道,与阀片一起闭锁气流通道,并承受汽缸内外气体压力差
启闭元件,也称为阀片:
交替地开启与关闭阀座通道,控制气体进出工作腔
弹簧:
是气氛关闭时推动阀片落向阀座的零件,并在开启时抑制阀片对升程限制器的撞击
升程限制器:
限制阀片升起高度,作用是限制阀片的最大位移,并用于承载弹簧。
2.3.2气阀结构
按气阀职能分类:
进气阀、排气阀。
区别的方法是看阀座还是升程限制器哪一个在工作腔侧。
2.3.3密封
(1)活塞环密封:
活塞与汽缸环形间隙的密封靠活塞环实现
(2)活塞杆密封:
活塞杆与缸座孔环形间隙的密封靠填料实现
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。
2.3.4压缩机润滑与冷却
汽缸润滑:
(1)飞溅润滑
(2)喷雾润滑
(3)压力润滑
冷却方式:
(1)风冷
(2)水冷
2.4回转式压缩机
与往复式相比,优点是:
结构简单,易损件少,操作容易,运动件的动力平衡性能好,机器转速高,机组尺寸小,总量轻,机器的进气排气间隙小,压力脉动小。
缺点是:
难达到较高的终了压力
课后思考题
1、往复压缩机的理论循环和实际循环的差异是什么?
答:
(1)汽缸有余隙容积;
(2)进、排气通道及气阀有阻力;(3)气体与汽缸各接触壁面间存在温差;(4)汽缸容积不可能绝对密封;(5)阀室容积不是无限大;(6)实际气体不同于理想气体。
2、写出容积系数的表达式,并解释各字母的意义。
3、多级压缩的好处是什么?
(上页有总结)
4、分析活塞环的密封原理。
答:
活塞环镶嵌于活塞的环槽内,工作时外缘紧贴汽缸镜面,背向高压气体一侧的端面紧压在环槽上,通常需要两道或多道同时使用,使气体每经过一道活塞环便产生一次节流作用,达到减少泄露的目的。
其密封原理就是反复节流为主,阻塞效应为辅。
3、离心压缩机
3.1离心压缩机的结构与特点
3.1.1离心压缩机的结构
(1)离心压缩机按照零部件的运动方式有转子、定子两部分组成
转子包括转轴,固定在轴上的叶轮、轴套、平衡盘、推力盘及联轴器等
定子由扩压器、弯道、回流器、蜗壳及机壳组成
级:
压缩机实现气体压力升高的基本单元,由叶轮和固定部件构成一级
级分为三种形式:
首级——吸气管和中间级组成
中间级——叶轮、扩压器、弯道、回流器组成
末级——叶轮、扩压器、排气蜗室组成
(2)叶片结构:
后弯型,β2A<90°、径向型β2A=90°、前弯型β2A>90°
叶轮结构:
闭式叶轮、半开式叶轮、双面进气叶轮
3.1.2离心压缩机的特点(与活塞式相比)
优点:
(1)流量大
(2)转速高
(3)结构紧凑
(4)运转可靠
缺点:
(1)单级压缩比不高,高压力比所需的级数比活塞式的多
(2)由于转速高,流通截面积较大,故不能适用于太小的流量
(3)对材料、制造和装配有较高的要求,造价高
3.1.3离心压缩机的基本方程
(1)连续方程
流经机器任意截面的质量流量相等:
qm=
(2)欧拉方程
计算原动机通过轴和叶轮将机械能转换给流体的能量
该方程的物理意义:
欧拉方程指出的是叶轮和流体之间的能量转换关系,遵循能量转换和守恒定律
只要知道叶轮进出口的流体速度,可算出1kg流体与叶轮之间机械能转换的大小,而不管叶轮内部的流动情况
该方程适用于任何气体或液体,既适用于叶轮式的压缩机,也适用于叶轮式的泵
(3)能量方程
计算气流温度(或焓)的增加和速度的变化
该方程的物理意义:
能量方程是既含有机械能又含有热能的能量转化与守恒方程,表示由叶轮所做的机械功,转换成级内气体温度(或焓)的升高和动能的增加
该方程对有黏无黏气体都是适用的
气体在机器内做绝热流动
该方程适用于一级,也可用于多级整机或其中任一流通部件
(4)伯努利方程
该方程的物理意义:
建立了机械能与气体压力p、流速c和能力损失之间的相互关系
适用于一级或整机多级,其中任一流通部件
3.1.4级内的各种能力损失
压缩机中的能量损失主要有:
流动损失、漏气损失、轮阻损失
(1)流动损失:
摩阻损失——流体的黏性是产生摩擦阻力损失的根本原因
分离损失——在减压增速通道中,近壁边界层增厚形成分离漩涡区和倒流,由漩涡运动损耗能量,造成分离损失
冲击损失
二次流损失
尾迹损失
(2)漏气损失:
叶轮出口压力大于进口压力,级出口压力大于叶轮出口压力,在叶轮两侧与固定部件之间的间隙中产生漏气,造成能量损失
(3)叶轮损失:
叶轮旋转时,轮盘、轮盖的外侧和轮缘要与它周围的气体发生摩擦,造成能量损失
3.1.5多级压缩机
采用多级串联和多缸串联
在离心压缩机中,为了降低气体的温度,节省功率,采用分段中间冷却的结构;各段由一级或若干级组成,段与段之间在机器外由管道连接中间冷却器。
一般压比在3.5-5范围内,采用一次中间冷却
压比在5-9时,采用2-3次中间冷却
压比在10-20时,采用3-5次中间冷却
压比在20-35时,采用4-7次中间冷却
3.1.6功率与效率
旋转叶轮所消耗的功:
一是叶轮传递给气体的欧拉功,即气体所获得的理论能量头
二是叶轮旋转时产生的漏气损失和轮阻损失
详见112页图3-14总能量头分配示意图
3.2性能、调节与控制
3.2.1性能曲线
离心压缩机的性能曲线(特性曲线)是全面反映压缩机性能参数之间变化关系,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。
最佳工况点:
曲线上的效率最高点
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),各喘振点连成(喘振线),压缩机只能在喘振线的(右侧)性能曲线上正常工作。
压缩机性能曲线的左边受到(喘振工况)的限制,右边受到(堵塞工况)的限制,在这两个工况之间的区域成为压缩机的(稳定工作范围),压缩机变工况的(稳定工作范围越宽越好)。
稳定工作范围:
在性能曲线上喘振与堵塞工况之间的范围
3.2.2喘振与堵塞
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。
预防措施:
加放空阀
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(特性曲线)有关
堵塞:
流量大到一定程度所致,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(右边)受到堵塞工况的限制。
管网是压缩机前后气体所经过的管道及设备的总称。
管网特性曲线决定于(管网本身的结构)和(用户的要求)。
压缩机串联工作可增大气流的(排出压力),并联工作可增大气流的(输送流量)。
流动相似,是指流体流经几何相似的通道或机器时,其任意对应点上同名物理量比值相等。
流动相似的条件是模型和实物或两机器之间(几何相似)、(运动相似)、(动力相似)、和(热力相似)。
对离心压缩机而言,经简化与公式推导,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)、(特征马赫数相等)和(气体等熵指数相等)
符合流动相似的机器其相似工况的(效率)相等。
3.2.3压缩机的调节方法和特点
(1)压缩机出口节流调节
(2)压缩机进口节流调节
(3)采用可转动的进口导叶调节
(4)采用可转动的扩压器叶片调节
(5)改变压缩机转速的调节
3.2.4附属系统
(1)润滑系统:
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的流量,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。
(2)冷却系统
水路冷却系统包括(冷却器)(阀门)(管道)等
3.3.3安全可靠性
1、轴向推力的平衡
流体作用在叶轮上的轴向力由两部分组成,一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量的变化。
平衡措施:
叶轮对排;叶轮背面加筋;采用平衡盘
2、抑振轴承
防止离心压缩机的转子因受重力下沉需要两个(径向轴承),防止转子因受轴向推力窜动需要(轴向止推轴承)
4、轴端密封
轴端密封严防漏气的常用方法:
(机械密封)、(液膜密封)、(干气密封)
课后思考题
1、何谓离心压缩机的级?
它由哪些部分组成?
各部分有何作用?
级典型结构(图3-2):
叶轮、扩压器、弯道、回流器,首级(增加吸气管)、中间级、末级(无弯道、回流器,增加蜗壳);叶轮:
唯一做功元件。
闭
- 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:
- 流体 机械 复习 总结 解析