流體機械總結(jié)

1、第一章 :過程流體機械的分類 :按能量轉(zhuǎn)換分類 :原動機 ;工作機 按流體介質(zhì)分類 :壓縮機 ; 泵;分離機 按結(jié)構(gòu)特點分 類: 往復(fù)式結(jié)構(gòu)(壓縮機、泵); 旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)(壓縮機、泵、分離機)壓縮機的用途 :按功能說明用途 : 給流體增加與輸送液體，使其滿足各種生產(chǎn)條件的工藝要求；保證連續(xù)性的 管道化生產(chǎn)； 參與生產(chǎn)環(huán)節(jié)的制作； 作為輔助性生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的動力源、 控制儀表的用氣、 環(huán)境通風(fēng)等。 What is the principle of the compressors? (1)Gases and vapors are compressible(2)Compression decreases

2、volume (3)Compression moves gas molecules close together(4)Compressed gases will resume their original shape when released(5)Compressed gases produce heat because of molecular friction(6)The smaller the volume,the higher the pressure(7)Force/area=Pressure(8)Gas volume varies with temperature and pre

3、ssure(9)Liquids and solids are not compressibleWhat is the compressor's family ? (1)centrifugal compressor Single stage Multistage(2)Axial Floa Compressor displacement(1)Rotator Rotary Screw Sliding Vane Lobe LiquidRing(2)Reciprecating Piston Diaphragm過程流體機械的發(fā)展趨勢 : 創(chuàng)造新的機型 ; 流體機械內(nèi)部流動規(guī)律的研究與應(yīng)用 ; 高速

4、轉(zhuǎn)子動力學(xué)的研究與 應(yīng)用;新型制造工藝技術(shù)的發(fā)展 ;流體機械的自動控制 ; 流體機械的故障診斷 ;實現(xiàn)國產(chǎn)化和參與國際競爭 第二章 :往復(fù)壓縮機基本構(gòu)成 : 工作腔部分 :氣缸、氣閥、活塞、活塞環(huán)、填料函 傳動部分 : 連桿、曲軸、十字頭、 活塞桿、平衡重 機身部分 :支撐氣缸和傳動零件的部件 輔助設(shè)備 : 中間冷卻、潤滑、氣量調(diào)節(jié)、安全閥、濾 清器、緩沖罐理論循環(huán)的特點(假設(shè) : (1) 無余隙，氣體全部排出 (2) 氣體經(jīng)過進排氣閥無損失，溫度、 壓力與進排氣管相同 (3) 氣體為理想氣體， 壓縮過程中過程指數(shù)不變， 與外界無熱交換 (4) 氣缸無泄漏 (5) 壓縮過程為等溫或絕熱 級 的

5、實際循環(huán)： (1) 氣缸有余隙容積，氣體不可能排凈，吸入前氣體先膨脹，使吸氣量下降 (2) 進排氣閥有阻力(3)壓縮及膨脹過程熱交換不穩(wěn)定，有溫差，m為變值(4)氣缸存在泄漏(泄漏點：活塞環(huán)、填料函、氣閥起閉不及時) (5) 背壓對吸排氣壓的影響 (6) 實際氣體性質(zhì)不同于理想氣體影響排氣量因素：Vs (Vs=sn D2/4 或sn( 2D2-d2) /4) , n,入v,入p ,入T,入l提高排氣量措施：(1) a下降(V0下降)(2)氣缸冷卻好(3) D上升S上升(受強度、動力限制)( 4) n 上升 效果好( N 電機 上升 易損件壽命上升 慣性力上升 振動上升 )活塞對氣體做功為正 ,

6、 氣體對活塞做功為負采用多級壓縮的理由： (1) 降低排氣溫度 (2) 提高氣缸容積系數(shù) (3) 節(jié)省功耗,多級壓縮接近等溫線 (4) 降低最 大氣體力壓力比的分配 ： 最佳壓力比 ：實際壓力比分配 ： 實際壓力比因壓力損失、余隙影響、冷卻不完善與最佳壓力比不等級數(shù)的選擇 ： 大中型壓縮機級數(shù)的選擇,一般以最省功為原則 ; 小型移動壓縮機級數(shù)選擇多取決于每級允許的 排氣溫度 ;排氣溫度過高 ,選用 2級壓縮排氣溫度受哪些因素影響 ： (1) 進氣溫度 (2) 壓縮過程指數(shù)慣性力及其力矩的平衡 ： 旋轉(zhuǎn)慣性力的平衡 ： 加平衡重 往復(fù)慣性力平衡 ： ( 1 )單列(加平衡重法) (2)多列 往復(fù)

7、慣性力 Is：旋轉(zhuǎn)慣性力 Ir：三六瓣密封原理 ： 它由 2塊平面填料構(gòu)成一組密封元件 ,最典型的是朝向氣缸一側(cè)的一塊由 3瓣組成 , 背離氣缸 一側(cè)的一塊由 6瓣組成 ,每一塊外緣繞有螺旋彈簧 ,把它們縛于活塞桿上 ;3 瓣縛于活塞桿上時 ,徑向切口仍留 有間隙 ,以便壓縮機運行時高壓氣體從該處導(dǎo)入填料外周的小室,使2塊填料都利用高壓氣體抱緊在活塞桿上安裝時 ,3 瓣的徑向切口需與 6 瓣的錯開 , 利用 3 瓣的填料從軸向擋住 6 瓣的徑向切口 , 阻止氣體沿軸向的泄 露;6 瓣填料徑向的切口由其中三個月牙形瓣蓋住 ,阻止氣體沿徑向泄露 ;所以 ,真正起密封作用的是 6瓣填料。 3,6 瓣

8、平面填料的徑向切口都具有一定的間隙值 , 以便內(nèi)緣磨損后能自動補償。氣閥的結(jié)構(gòu)： 閥座,閥片,彈簧, 升程限制器氣閥的作用 是控制氣缸中的氣體吸入和排出。壓縮機上的氣閥都是 自動氣閥 ，即氣閥的啟閉不是用專門的控 制機構(gòu)，而是靠氣閥兩側(cè)氣體的 壓差 來實現(xiàn)自動啟閉的。氣閥的工作原理 :當余隙容積膨脹終了時 , 若氣缸與閥腔之間的氣體壓力差在閥片上的作用力大于彈簧力及閥 片和一部分彈簧質(zhì)量力時 , 閥片開啟。閥片一旦離開閥座 ,便有氣體通過此縫隙進入氣缸 , 在流體氣體的推力作 用下, 閥片繼續(xù)上升直至撞到升程限制器。 閥片撞擊升程限制器 ,會產(chǎn)生反彈力 ,如果反彈力與彈簧力之和大于 氣體推力

9、,則閥片會出現(xiàn)反彈現(xiàn)象。 正常情況下 , 反彈現(xiàn)象比較輕微。 此后氣體推力大于彈簧力 ,使閥片停留在 升程限制器上。氣量的調(diào)節(jié)要求：（1）氣量調(diào)節(jié)a.連續(xù)（100%, 75%, 50%, 25% 0%）b.間斷（排氣，不排氣）（2）滿足耗氣量要求（ 3）經(jīng)濟性好，功耗低（ 4）結(jié)構(gòu)簡單，操作、維修方便、安全可靠氣量調(diào)節(jié)的幾種方法和特點 : 從驅(qū)動機構(gòu)調(diào)節(jié) （1） 單機停轉(zhuǎn)調(diào)節(jié) （2） 多機分機停轉(zhuǎn)（ 3）變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)從氣體管路調(diào)節(jié) :（1） 進氣節(jié)流調(diào)節(jié) （2） 切斷進氣 （3） 進排氣管連通 從氣閥進行調(diào)節(jié) :（1） 全程頂開進氣閥 （2） 部分行程 頂開進氣閥 連通汽缸余隙調(diào)節(jié) :（1） 全

10、行程連通固定補助余隙容積 （2） 全行程連通可變補助余隙容積 （3） 部分 程連通補助余隙容積往復(fù)式壓縮機分類:（1）按排氣壓力分（單位MPa）:低壓V 1,中壓110,高壓10100，超高壓100； （2） 按容積流量分 （單位m3/min）:微型V 1，小型110,中型10100,大型100; （3）按達到排氣壓力 所需的級數(shù)分 : 單級、兩級、多極 ; （4） 按氣缸中心線位置分 : 立式、臥式、對動、對置、角度式 壓縮機方案選取的一般原則 : 壓縮機總體結(jié)構(gòu)方案包括： 壓縮機型式、結(jié)構(gòu)特征、主要結(jié)構(gòu)參數(shù)、驅(qū)動方式 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)： 活塞平均速度,轉(zhuǎn)速、行程、缸徑、連桿比型式結(jié)構(gòu)特征： 氣

11、缸軸線在空間的位置、級數(shù)、曲拐錯角、級在列中的布置、列數(shù)、運動機構(gòu)構(gòu)造選擇結(jié)構(gòu)方案、主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的原則： （1） 滿足排氣量、排氣壓力、排氣溫度的要求 （2） 機器運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠、動平衡性好 （3） 結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕 （4） 制造工藝性 好、維護、檢修方便、經(jīng)濟性好（如比功率低）（5） 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)標準化、系列化潤滑系統(tǒng) : 潤滑的作用： 減少摩擦、磨損,增加密封效果,帶走摩擦熱及摩屑,防止摩擦副銹蝕或腐蝕。潤滑方式：飛濺潤滑： 連桿大頭設(shè)一甩油桿,適于小型與單作用,潤滑路線：連桿大小頭油孔,活塞與氣缸表面。噴霧潤滑： 進口處噴入一定量潤滑油, 油和工作介質(zhì)混合在氣缸表面起潤滑作用, 缺

12、點是油和氣體一起排出, 易燃的不能用 。壓力潤滑： 通過注油器（大型）或齒輪泵（小型）。螺桿壓縮機 一般都是指雙螺桿壓縮機,它由一對陽、陰螺桿構(gòu)成,是回轉(zhuǎn)壓縮機中應(yīng)用最廣泛的一種,在化 工、制冷及空氣動力工程中,它所占的比例越來越大。螺桿壓縮機的容積流量范圍是2500m3/min ,終了壓力一般小于, 個別場合可達。螺桿壓縮機分為 干式和濕式兩種。干式指工作腔中不噴液, 壓縮氣體不會被感染。 濕式 指工作腔噴入潤滑油或其他液體,借以冷卻被壓縮的氣體,改善密封,并可潤滑陰、陽轉(zhuǎn)子,實現(xiàn)自身 轉(zhuǎn)動。第三章 :離心式壓縮機工作原理 : 利用機器的做功元件 （高速回轉(zhuǎn)的葉輪） 對氣體作功, 使氣體在離

13、心場中壓力得到提 高,同時動能也大為增加,隨后在擴張流道中流動時,這部分動能又轉(zhuǎn)變成靜壓能,使氣體壓力進一步提高級的結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵截面：a）為中間級，由葉輪（1）、擴壓器（2）、彎道（3）、回流器（4）組成。b）為首級， 由吸氣管和中間級組成。C）為末級，由葉輪（1）、擴壓器（2）、排氣蝸室（5）組成離心葉輪的典型結(jié)構(gòu)： 葉輪有輪蓋、葉片、輪盤組成 閉式葉輪： 漏氣少、效率高、性能好、輪蓋強度影響 u2; 半開式 : 效率低、強度高、 u2 大作功大、單級壓力高 ; 雙面進氣 : 流量大、軸向力小 按彎曲形式、出口角 分: 后彎葉輪 : 效率高、工作范圍大、常用 ; 徑向葉輪 : 介于兩者間 ;

14、前彎葉輪 : 效率小、工作范圍小、常用于通 風(fēng)機擴壓器典型結(jié)構(gòu)：擴壓器作用：升壓、降速無葉擴壓器： 結(jié)構(gòu)簡單、效率高、工作范圍大，D4大葉片擴壓器：D4小、效率高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作范圍小彎道作用：將氣體引入回流器蝸殼作用：升壓、降速性能曲線 亦稱特性曲線：（1）增壓比曲線（£-qvin），選壓縮機、定工況點、能量核算（2）效率曲線（n -qvin）, 是經(jīng)濟指標、參數(shù)計算的原始數(shù)據(jù)（ 3）軸功率曲線（N-qvin），決定原動機功率。通常將曲線上效率 最高點稱 為最佳工況點 。 穩(wěn)定工況范圍： 壓縮機左邊受喘振工況限制，右邊受堵塞工況限制，兩個工況之間為穩(wěn)定工 作范圍喘振的危害： Pc

15、下降，效率下降、噪音、振動增加，軸承破壞，轉(zhuǎn)子與固定件碰撞。 防喘振的措施： （1） 標注喘振線的性能曲線，隨時了解工作點位置（ 2）降低轉(zhuǎn)速，使喘振發(fā)生流量點下降（3）設(shè)置調(diào)節(jié)導(dǎo)葉機構(gòu)（特別是首級，改變進氣沖角）（4）出口旁設(shè)置旁通管道，讓多余氣體放空或降壓后回進口（5）進（溫度、流量）出（壓力）口安置監(jiān)視儀表（6）運行操作人員了解壓縮機工作原理，注意機器所在工況位置，使機器不致進入喘振狀態(tài)管網(wǎng)特性曲線： 氣體在管網(wǎng)中流動時，需要足夠的壓力用來克服沿程阻力和各種局部阻力。每一種管網(wǎng)都有 自己的特性曲線，亦稱管網(wǎng)阻力曲線。即 p=f （qv ）曲線。管網(wǎng)特性曲線決定于管網(wǎng)本身的結(jié)構(gòu)和用戶的要

16、求。壓縮機的調(diào)節(jié)方法： （ 1）出口節(jié)流調(diào)節(jié)（ 2）進口節(jié)流調(diào)節(jié)（ 3）進口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)（ 4）擴壓器葉片調(diào)節(jié)（ 5）改 變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)（ 6）幾種調(diào)節(jié)方法的比較及聯(lián)合采用兩種調(diào)節(jié)附屬系統(tǒng)：（ 1）輸送氣體的管網(wǎng)系統(tǒng) （管道、閥門、過濾器，設(shè)計時阻力不能大 , 管路特性曲線應(yīng)適應(yīng)設(shè)計 工況及變工況運行 ） （2）增（減）速設(shè)備 （ 電機增速、汽輪機減速） （3）油路系統(tǒng) （提供一定流量、壓力、 保持一定溫度的循環(huán)油，起潤滑、密封、支撐、吸收熱量的作用，油還需冷卻過濾，壓縮機起停車時，油路 系統(tǒng)應(yīng)處在運行狀態(tài)，應(yīng)有儲油箱，以防停電時油泵停止工作） （4） 水路系統(tǒng) （冷卻器、閥門、管道，提供中 間冷卻器

17、及油冷） （5） 檢測系統(tǒng) （監(jiān)測系統(tǒng)：壓縮機、原動機、進出口氣體壓力、溫度、管路中的流量、機器 的轉(zhuǎn)速和功率；安全檢測系統(tǒng)：壓縮機震動、轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)子軸向位移及軸承、密封部位的油溫）選型的基本原則 : 1.提出產(chǎn)品應(yīng)達到的技術(shù)指標 :（1） 性能指標 （2） 安全指標 2.提出產(chǎn)品的經(jīng)濟指標 :（1） 產(chǎn) 品價格：質(zhì)量與價格兼顧（ 2）供貨時間 （3） 使用壽命： 1015 年 3. 選用性能調(diào)節(jié)方式 : 出口調(diào)節(jié)不經(jīng)濟，可 變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，經(jīng)濟性好、工況范圍大 4. 提出必須配備的儀表 : 附屬系統(tǒng)（冷卻潤滑）、檢測系統(tǒng)（測壓力、 流量、溫度、轉(zhuǎn)速、振動量等，確定檢測部位、選擇儀器儀表）、控

18、制系統(tǒng)（開、停車、防喘振、連鎖緊急 停車、自動調(diào)節(jié)維持高效工況點） 5. 其他事項 : 單臺、小批量廠家可滿足具體要求（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向、進排氣位置、 機器高度等） 第四章 :離心泵的分類 :按吸入方式 :單吸 雙吸;按級數(shù) :單級 多級;按液體流出葉輪方向 :離心式 軸流式 混流式 漩 渦式; 按主軸方向 : 臥式 立式 斜式 ; 按葉片安裝方法 : 可調(diào)葉片 固定葉片 ; 按殼體剖分方式分 :分段式 中 開式 ; 按泵體形式分 : 蝸殼泵 透平泵 筒式泵動力泵 :軸流泵;旋渦泵;自吸泵;磁力驅(qū)動泵 ;容積泵:往復(fù)泵 ,轉(zhuǎn)子泵 （螺桿泵,齒輪泵,滑片泵,僥性件泵 ） 離心泵的性能參數(shù) :（1） 流量

19、 ：泵單位時間輸送的液體量，qv， m3/s; （2） 揚程 ：單位重量液體從泵進口至泵出口處獲得的能量 ;（3） 轉(zhuǎn)速 ：泵軸單位時間的轉(zhuǎn)速， n，rpm。 （4） 汽蝕余量 ：泵吸入口處單位重量液體所具有的 超過汽化壓力水頭的富裕能量，NPSH m （5）功率和效率：軸功率 N :原動機傳到泵軸上的功率，wo ;泵效率n :有效功率與軸功率之比汽蝕發(fā)生的危害 :（1） 使過流部件剝蝕破壞，起初出現(xiàn)麻點，繼而表面呈現(xiàn)槽溝狀、蜂窩狀、魚鱗狀的裂痕，嚴重時造成葉片或葉輪前后蓋板穿孔，甚至葉輪斷裂，造成嚴重事故。（2）氣蝕使泵的性能下降；流道堵塞，連續(xù)性 qv 下降H下降n下降（3）氣蝕使泵產(chǎn)生噪

20、音和振動 ，氣蝕是水力機械向高流速發(fā)展的巨大障礙。 有效汽蝕余量 : 有效汽蝕余量是指液流自吸液池經(jīng)吸入管路到達泵吸入口后，所富余的高出汽化壓力能頭的那部分能量，用符號 NPSHa表示。有效汽蝕余量數(shù)值的大小與泵裝置的操作條件（如吸液灌內(nèi)壓力或吸液池液 面大氣壓、吸入管路的幾何安裝高度、阻力損失、液體性質(zhì)和溫度等）和管路中的流量有關(guān)，而與泵本身的 結(jié)構(gòu)尺寸無關(guān)，故又稱為裝置的汽蝕余量，同時看到，Hg 一定時，流量增加，吸入管路阻力損失增大，有效汽蝕余量 NPSHa 也就越小，發(fā)生汽蝕的可能性就大。離心泵的特性曲線：（ 1）H-Q 曲線： 是選擇和使用泵的主要依據(jù)，有“平坦”和“駝峰”狀之分，“

21、駝峰” 狀易產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象（2） N-Q曲線：是合理選擇原動機功率和操作起動泵的依據(jù)，按需流量變化范圍中的最大規(guī)律再加上一定的安全余量， 選擇原動機功率。 起動泵應(yīng)關(guān)閉排出管路上的調(diào)節(jié)閥， 可以減小啟動電流， 保護電機 （3） 效率 -Q 曲線 ： 是檢查泵工作經(jīng)濟性的依據(jù)，盡可能在高效區(qū)工作。通常效率最高點為額定點， 也是設(shè)計工況點。 目前取最高效率以下 5%-8%范圍內(nèi)所對應(yīng)的工況為高效工作區(qū)（4）NPSHr-Q 曲線 ：是檢查泵工作是否發(fā)生氣蝕的依據(jù)。通常是按最大流量下的NPSH,考慮安全余量及吸入裝置的有關(guān)參數(shù)確定泵的安裝高度泵的相似條件： （1） 幾何相似 （2） 運動相似 （3）

22、動力相似 相似定律 : 流量相似定律 ;揚程相似定律 ;功率相似定 律; 兩泵在相似工況下的性能參數(shù)符合相似定律表達式 。當尺寸不變，只變轉(zhuǎn)速時稱 比例定律切割定律 : 為了擴大其工作范圍， 可采用切割葉輪外徑的方法， 使工作范圍由一條線變成一個面， 切割葉輪前 后的性能參數(shù)變化關(guān)系，可近似的由切割定律來表達。切割定律的切割量不能太大，經(jīng)驗證明，允許的最大 相對切割量與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。比轉(zhuǎn)數(shù)： 用來判別離心泵工況的相似準數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)的計算式 :汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)： 泵在最佳工況下的汽蝕特性參數(shù)汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)的表達式：軸向力的產(chǎn)生： （1）兩邊壓力分布不同（ 2）液流改變方向； 軸向力的平衡設(shè)施： （1）單級泵軸向

23、力的平 衡: 采用雙吸式葉輪；開平衡孔；采用平衡葉片；采用平衡管（2）多級泵軸向力的平衡改變工況點的三種途徑：（a）改變泵的特性曲線（b）改變裝置的特性曲線（c）同時改變泵和裝置的特性曲線離心泵的主要零件： 葉輪; 軸向力的平衡裝置 ;密封裝置 ;蝸殼與導(dǎo)葉 第五章 :分離物料分類 :均一系,非均一系 均一系混合物的分離基本屬于傳質(zhì)的內(nèi)容，其基本方法就是在均一系溶液 中設(shè)置第二個相， 使要分離的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到該相中來。 其力學(xué)過程是微觀的內(nèi)力作用過程。 非均一系 混合物的 分離，一般采用 機械方法 ，其基本原理就是將混合物置于一定的力場之中，利用混合物的各個相在力場中受 到不同的力從而到較大的“相重差”使其分離，其力學(xué)過程是宏觀的“場外力”作用過程。機械分離 :浮選, 沉降,過濾,篩分;浮選:是在懸浮液內(nèi)釋放出足夠的空氣（或其它氣體），并以氣泡形式粘附 于固體顆粒表面， 使顆粒籍氣體浮力升到液面， 再將固體顆粒加以刮離。 沉降