过程流体机械

1过程：是指事物状态变化在时间上的持续和空间上的延伸，它描述的是实物发生状态变化的经历。

2.流体机械：是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，它是过程装备的重要组成部分。

3.工作腔部分：是直接处理气体的部分，包括气，缸活塞，气阀等，构成有进出通道的密封空间。

4.传动部分：把电动机的旋转运动转化为活塞的往复运动，也包括，曲轴，连杆，十字头等，往复运动的活塞通过活塞杆与十字头连接。

5.理想气体：不考虑气体分子间的作用力，分子本身所占有的体积的气体（压力远低于临界压力，温度远高于临界温度）6.级：被压缩气体进入工作腔内完成一次气体压缩成为一级。

7.级的理论循环的特点？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8.级的实际循环的特点？（实际循环与理论循环的差别）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9.活塞压缩机的优缺点？（特点及应用）优点：1.使用范围广，稳定性好2.适应性强3.热效率高。

缺点：1.净化任务繁重2.结构复杂，易损零件多3.气体的吸入和排出是间歇的，易引起气柱及管道的振动4.转速不能过高5.设备较大，外形尺寸较大，往复力大，机器繁重10.压缩机的排气量：压缩机单位时间内排出的气体量换算到吸入状态时的体积量11.多级压缩：是将气体的压缩过程分在若干个级中进行，并在每级压缩之后导入中间冷却器进行冷却12.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13.提高压缩机生产能力的途径：1.提高曲轴转速 2.适当增加气缸的行程容积 3.提高容积系数 4.改善吸气温度 5.提高压力系数14.列：把一个连杆所对应的一组气缸及相应动静部件称为一列15.泄漏系数和哪些因素有关：泄漏系数与气缸的排列方式，气缸和活塞杆的直径，曲轴转速，气体压力的高低以及气体的性质有关16.研究压缩机动力学的目的：揭示运动件的运动规律。

过程流体机械练习题答案一、选择题1. 过程流体机械中，离心泵的工作原理是什么？A. 利用离心力来输送流体B. 利用重力来输送流体C. 利用压力差来输送流体D. 利用电磁力来输送流体答案：A2. 以下哪种情况会导致离心泵的效率下降？A. 流体粘度增加B. 流体温度升高C. 泵的转速增加D. 泵的扬程增加答案：A3. 离心泵在启动前需要进行的操作是：A. 打开出口阀门B. 打开进口阀门C. 关闭出口阀门D. 打开所有阀门答案：B4. 以下哪个不是过程流体机械的类型？A. 离心泵B. 往复泵C. 齿轮泵D. 电磁泵答案：D5. 在离心泵的运行中，如果吸入管道漏气，会导致什么问题？A. 泵的流量增加B. 泵的扬程下降C. 泵的效率提高D. 泵的噪音增大答案：B二、填空题6. 过程流体机械中的_________泵适用于高粘度流体的输送。

答案：齿轮泵7. 离心泵的效率是指泵的有效功率与_________功率之比。

答案：输入8. 过程流体机械中，_________泵的工作原理是利用活塞的往复运动来输送流体。

答案：往复泵9. 在离心泵的运行中，如果泵的转速增加，其流量_________。

答案：增加10. 离心泵的扬程与泵的转速的平方成正比，因此泵的转速增加时，其扬程会_________。

答案：显著增加三、简答题11. 简述离心泵的启动和停止操作步骤。

答案：启动离心泵时，首先打开进口阀门，确保泵内充满液体，然后关闭出口阀门以减少启动负荷，接着启动泵，待泵正常运行后逐渐打开出口阀门。

停止离心泵时，应先关闭出口阀门，然后停止泵的运行，最后关闭进口阀门。

12. 离心泵在运行中出现振动的原因可能有哪些？答案：离心泵运行中出现振动的原因可能包括：泵的安装不稳固，泵与驱动设备的对中不良，叶轮不平衡，轴承磨损，吸入管道漏气，或者泵的转速过高等。

四、计算题13. 已知某离心泵的转速为3000转/分钟，叶轮直径为0.3米，求该泵的理论扬程。

名词解释：1.过程流体机械：是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，是过程装备的重要组成部分。

2.容积流量：单位时间内压缩机最后一级排出的气体，换算到第一级进出口状态的压力和温度是的气体容积值单位是min /3m3.行程：活塞从一个止点到另一个止点的距离。

4.理论工作循环：压缩机完成一次进气、压缩、排气的过程称为一个工作循环。

5.余隙容积：是由气缸盖断面与活塞断面所留必要的间隙而形成容积，气缸至进气，排气阀之间通道所形成德容积，以及活塞与气缸径向间隙在第一道活塞之间形成的容积等三部分构成。

6.多级压缩：是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。

7.灌泵：离心泵在启动之前，应关闭出口阀门，泵内应灌满液体，此过程称为灌泵。

8.有效气蚀余量：是指液流自吸液罐经吸入管路到达泵吸入口后，高出汽化液体v P 所富余的那部分能量头。

9.一元流动：指气流参数仅沿主流方向有变化，而垂直于主流方向的截面上无变化。

10.离心压缩机：结构操作原理与鼓风机相似，是多级式的能使气体获得较大压强，处理量大，效率较高。

11.排气量（容积流量）：指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是的容积值。

12.理想气体：不考虑分子间作用力与其占有体积，这样的气体称为理想气体。

13.综合活塞力：压缩气体的气体力与惯性力与摩擦力的合力。

14.级：是离心压缩机使气体增压的基本单元。

15.欧拉方程：是用来计算原动机通过轴和叶轮将机械能转换给流体的能量，他是叶轮机械的基本方程。

16.比功率：是指单位排气量所消耗的轴功率。

17.排气量：是经压缩机压缩并在标准排气位置排出气体的容积流量换算到第一级进口标准吸气位置的全温度全压力及全组分状态的气体容积值。

18.离心泵总效率：他等于有效功率与轴功率之比。

19.离心液压：离心机工作时，处于转鼓中的液体和孤日物料层，在离心立场的作用下降给转鼓内壁相当大的压力，称为离心液压。

《过程流体机械》课程讲义课程基本信息1．课程中文名称：过程流体机械2．课程英文名称：Process Liquid Machine3．适用专业：过程装备与控制工程专业4．总学时：48学时（其中理论48学时）5．总学分：1.5学分6．课程编码：0503040087．课程类别：专业必修课8．编制日期：2012年2月主讲人：王红教材：《过程流体机械》姜培正主编化学工业出版社,2001.8主讲内容：1.绪论1.1专业概述，流体机械分类1.2过程流体机械用途、发展趋势1.3气体性质和热力过程2.容积式压缩机2.1 容积式压缩机分类、工作原理、结构2.2 往复活塞式压缩机的热力性能、功、功率2.3 动力性能、惯性力平衡，其它容积式压缩机3.离心压缩机3.1 离心压缩机结构、工作原理、特点3.2 叶轮式机械热力性能，欧拉方程、能量方程、伯努利方程3.3 级内能量损失，功率及效率3.4 性能、调节与控制3.5 相似理论及应用、离心压缩机选型4.泵4.1 泵的分类、特点、结构、工作原理4.2 泵叶轮上能量计算、伯努利方程应用4.3 离心泵的吸入特性、气蚀原理、相似理论4.4 其他泵类结构、工作原理、选泵5.离心机5.1 介质的分类、分离原理5.2 过滤式离心机和沉降式离心机、分离机结构、原理5.3 过滤机与压滤设备，各类机型选择第一次课（2学时）第一章绪论（1）(Introduction)讲述过程流体机械的在生产过程中的地位、流体机械的分类、流体机械的用途、流体机械的发展趋势以及流体机械的控制和故障诊断方法等。

1.1 过程流体机械的相关概念1.1.1讲述什么是过程工业(Process Industry)过程工业是以流程性物料为主要处理对象、完成各种过程或其中某些过程的工业生产的总称。

过程工业遍及几乎所有现代工业生产领域。

工业特点：大型化、管道化、连续化、快速化、自动化。

生产效率高、成本低、节能环保、安全可靠、控制先进、人员少。

过程流体机械
过程装备是制造业的母机，单元过程装备包括单元过程设备和单元过程机械（包括压缩机、泵、离心机等）。

过程流体机械：以流体为对象，向流体输送能量的机械。

流体机械分类：
按种类：
泵，加压，输送液体的机械。

压气机，加压，输送气体的机械。

压气机中，压缩机>0.3MP，鼓风机0.15~0.3 MP，通风机<0.15 MP，真空泵<大气压（吸收口）。

按工作原理：
容积式：利用活塞等通过外力直接压缩体积加压
透平式：高速旋转的叶轮给流体提供动能和压力，再将动能转化成气压。

气体压缩机
活塞式压缩机的特点：
适用压力范围广，工业上＜350 MP，实验室＜1000 MP。

绝热效高。

适应性强，各种气体都可以用对活塞式压缩机。

结构复杂，不易维修。

活塞有惯性力，所以：1、转速不能太大；2、设备外壳大，设备整体较重。

活塞环需要油润滑，所以用活塞压缩机会污染介质，需要配备专业设备脱油。

排气不连续，可以使管都震动损坏设备。

1过程：是指事物状态变化在时间上的持续和空间上的延伸，它描述的是实物发生状态变化的经历。

2.流体机械：是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，它是过程装备的重要组成部分。

3.工作腔部分：是直接处理气体的部分，包括气，缸活塞，气阀等，构成有进出通道的密封空间。

4.传动部分：把电动机的旋转运动转化为活塞的往复运动，也包括，曲轴，连杆，十字头等，往复运动的活塞通过活塞杆与十字头连接。

5.理想气体：不考虑气体分子间的作用力，分子本身所占有的体积的气体（压力远低于临界压力，温度远高于临界温度）6.级：被压缩气体进入工作腔内完成一次气体压缩成为一级。

7.级的理论循环的特点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8.级的实际循环的特点（实际循环与理论循环的差别）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9.活塞压缩机的优缺点（特点及应用）优点：1.使用范围广，稳定性好2.适应性强3.热效率高。

缺点：1.净化任务繁重2.结构复杂，易损零件多3.气体的吸入和排出是间歇的，易引起气柱及管道的振动4.转速不能过高5.设备较大，外形尺寸较大，往复力大，机器繁重10.压缩机的排气量：压缩机单位时间内排出的气体量换算到吸入状态时的体积量11.多级压缩：是将气体的压缩过程分在若干个级中进行，并在每级压缩之后导入中间冷却器进行冷却:12.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13.提高压缩机生产能力的途径：1.提高曲轴转速 2.适当增加气缸的行程容积 3.提高容积系数 4.改善吸气温度 5.提高压力系数14.列：把一个连杆所对应的一组气缸及相应动静部件称为一列15.泄漏系数和哪些因素有关：泄漏系数与气缸的排列方式，气缸和活塞杆的直径，曲轴转速，气体压力的高低以及气体的性质有关16.研究压缩机动力学的目的：揭示运动件的运动规律。

过程流体机械练习题一、选择题1. 过程流体机械中，离心泵的主要工作原理是什么？A. 利用离心力来输送流体B. 利用重力来输送流体C. 利用压力差来输送流体D. 利用电磁力来输送流体2. 以下哪个不是过程流体机械的组成部分？A. 泵B. 压缩机C. 阀门D. 电机3. 在泵的选型过程中，以下哪个因素不是必须考虑的？A. 流体的粘度B. 流体的温度C. 流体的密度D. 流体的颜色4. 离心泵的效率通常与以下哪个因素无关？A. 转速B. 流量C. 泵的材质D. 泵的扬程5. 以下哪个不是过程流体机械中常见的故障？A. 泵的密封失效B. 泵的轴承损坏C. 泵的叶轮磨损D. 泵的流量增加二、填空题6. 离心泵的工作原理是利用________来输送流体。

7. 当离心泵的流量增加时，其扬程会________。

8. 过程流体机械中，________是用来控制流体流动方向和流量的设备。

9. 泵的效率是指泵输出的机械能与________的比值。

10. 过程流体机械的维护中，定期检查________是防止故障的重要措施之一。

三、简答题11. 简述离心泵的基本结构及其各部件的功能。

12. 描述一下离心泵在启动和停止时的注意事项。

13. 说明过程流体机械中，为什么需要进行定期的维护和检查。

14. 解释一下什么是泵的汽蚀现象，以及如何预防。

15. 描述一下离心泵的效率与哪些因素有关，并解释原因。

四、计算题16. 已知一离心泵的流量为50m³/h，扬程为30m，转速为1450rpm，求该泵的功率消耗（忽略摩擦损失）。

17. 假设有一过程流体机械系统，泵的效率为75%，电机的效率为90%，求系统的整体效率。

18. 已知一泵的功率为7.5kW，转速为1450rpm，流量为40m³/h，求泵的扬程（忽略摩擦损失）。

19. 如果一离心泵在最佳效率点（BEP）的流量为60m³/h，现在流量降低到40m³/h，假设效率线性变化，求此时泵的效率。

过程流体机械：过程工业生产中，以流体为工质进行能量转换、处理与输送的机械吸、排气温度：缩机首级汽缸工作腔进气法兰和末级汽缸工作腔排气法兰接管处测得的气体温度称为压缩机的吸排气温度。

工况：压缩机进行所在的进、排气压力和近期温度状态参数称为压缩机的工况，压缩机铭牌上所表的参数工况称为“额定工况”。

吸、排气压力：压缩机首级汽缸工作腔进气法兰和末级汽缸工作腔排气法兰接管处测得的压力称为压缩机的吸排气压力。

压缩机排气量:排气量是指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体积折算到第一级进口压力和温度时的容积值容积式压缩机定义：依靠改变工作腔容积的大小来提高气体的压力。

列：压缩机中，把一个连杆对应的一组汽缸及相应的动静部件称为一列。

一列可能对应一个汽缸，也可能对应串在一起的多个汽缸。

压缩机的循环：活塞往复运动一次，在气缸中进行的吸气、压缩、排气等过程的总和。

气体经过一个工作循环，也称为一级。

多级压缩定义：多级压缩是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。

级的等温指示效率：级的理论等温循环指示功与实际循环指示功之比，即：轴功：压缩机的轴功包括指示功与摩擦功两部分。

指示功是压缩机直接用于压缩气体所消耗的功摩擦功：是压缩机用于克服摩擦所消耗的功。

轴功率：单位时间所消耗的轴功称为轴功率。

机械效率：指示功率与轴功率之比。

影响机械效率的因素很多，如：轴承的形式、摩擦副的材料、润滑方式等。

临界转速：转子旋转的角速度与转子弯曲振动的固有圆周频率相重合，则转子会发生强烈的共振导致转子的破坏，转子与此相应的转速称为临界转速。

扬程H：单位重量液体从泵入口到泵出口处能量的增值。

即1N液体通过泵获得的有效能量，m。

又称有效能量头。

功率N：原动机传到泵轴上的轴功率，W或kW；有效功率Ne：单位时间内从泵中输送出去液体在泵中获得的有效能量沉降：混合物在某种装置中，由于两相在力场中所受到的力的大小不同而分层，轻相在上层形成澄清液，重相在下层形成沉淀物过滤：混合物在多层材料层装置中，由于受力场的作用，液体通过多孔材料层流出形成滤液固体被留在材料层上形成滤渣而实现分离。

过程流体机械试题及答案一、选择题1. 下列哪项不是过程流体机械的主要功能？A. 物料输送B. 能量转换C. 信息处理D. 化学反应答案：C2. 在泵的分类中，根据泵的工作原理，离心泵属于哪一类？A. 容积式泵B. 动力式泵C. 重力式泵D. 电磁式泵答案：B3. 以下哪个参数不是衡量压缩机性能的主要指标？A. 流量B. 扬程C. 效率D. 功率答案：B二、填空题4. 过程流体机械在化工生产中的作用包括_______、_______、_______等。

答案：物料输送；能量转换；化学反应5. 泵的有效功率与_______的平方成正比，与_______成正比。

答案：流量；扬程三、简答题6. 简述往复式压缩机与离心式压缩机的主要区别。

答案：往复式压缩机是通过活塞在气缸内往复运动来改变气体的体积，从而提高气体的压力，适用于小流量、高压力的场合。

而离心式压缩机则是利用旋转的叶轮对气体做功，通过离心力将气体推向外围提高气体压力，适用于大流量、低压力的场合。

四、计算题7. 某离心泵的流量为50 m³/h，扬程为20米，效率为80%，求该泵的轴功率。

答案：首先计算泵的有效功率，有效功率 = 流量× 扬程× 流体密度× 重力加速度× 效率。

假设流体密度为1000 kg/m³，重力加速度为9.81 m/s²，则有效功率= 50 × 10⁻³ × 20 × 1000 × 9.81 × 0.8 = 78420 W。

轴功率是泵实际所需的功率，等于有效功率除以效率，即轴功率 = 78420 W / 0.8 = 98025 W。

五、论述题8. 论述泵在化工生产中的重要性及其常见问题和解决方案。

答案：泵在化工生产中扮演着至关重要的角色，它们负责将原料、中间产品和最终产品从一个工艺单元输送到另一个工艺单元。