《泵与压缩机》综合复习资料
一、简述题
1．简述离心泵的性能曲线，说明性能曲线的主要用途。
答案：离心泵的特性曲线一般以流量Q为横坐标，用扬程H、功率N、效率η和必需汽蚀余量NPSHr为纵坐标，绘Q~H、Q~N、Q~η、Q~NPSHr曲线。下图是IB80-65-125型离心泵的特性曲线。
图1- 1 IB80-65-125型离心泵的特性曲线
Q~H曲线表示流量与扬程的关系，是一条下降的曲线，即随流量Q的增大，扬程H逐渐减少。相应与效率最高值的点的参数，即为离心泵铭牌上所列的各数据。
Q~N曲线表示泵的流量与轴功率的关系。离心泵的轴功率随流量增大而上升，流量为零时轴功率最小。所以离心泵启动时，应关闭泵的出口阀门，使起动电流减小，保护电机。
Q~η曲线表示泵的流量Q和效率η的关系，开始η随Q的增大而增大，达到最大值后，又随Q的增大而下降。该曲线最大值相当于效率最高点。泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最高。所以该点为离心泵的设计点。
Q~NPSHr曲线表示流量与必须汽蚀余量的关系，离心泵的必需汽蚀余量是指被输送的流
体经过各种离心泵入口部分后的压力降，是关于流量的函数，其数值是由离心泵本身决定的。NPSHr 随流量的增加而增大，通过Q~NPSHr 曲线和Q~NPSHa 曲线（流量与装置汽蚀余量曲线）可判断泵的无汽蚀区和汽蚀区。
压头、流量、功率和效率是离心泵的主要性能参数。这些参数之间的关系，可通过实验测定。离心泵生产部门将其产品的基本性能参数用曲线表示出来，这些曲线称为离心泵的特性曲线，供用户选泵和操作时参考。
2．简述离心压缩机的基本方程式，说明基本方程的主要用途。
答案：（1）、离心压缩机的欧拉方程可表示为22111()t u u L C u C u g
=-；也可表示为222222*********t u u w w C C h g g g
---=++。物理意义是叶轮对1kg 气体做功的大小。欧拉公式指出了指出了叶轮与气体之间能量的转换关系，只要知道叶轮出口的气体速度，即可计算1kg 气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。
（2）离心压缩机的热焓方程用来计算气流温度（或焓）的增加和速度的变化。根据能量转换和能量守恒定律，外界对级内气体所做的机械功和输入的能量应转换为级内气体热焓和能量的增加，对级内1kg 气体而，热焓方程可表示为
'22'22'
'00000000()22t p c c c c L q c T T h h --+=-+=-+；物理意思是叶轮做的机械功，转化为级内气体温度（或焓）的升高和动能的增加。
（3）应用伯努里方程将流体所获得的能量区分为有用能量和能量损失，并引用压缩机中所最关注的压力参数，以显示出压力的增加。叶轮所做的机械功还可与级内表征流体压力升高的静压能联系起来，表达成通用的伯努里方程，对级内流体而言有：
222
2112
t h C C dp h h r -=++⎰，式中r 为气体的密度，p 为气体的压力，h h 为气体在级内流动时的流动损失。其物理意义为叶轮所做机械功转换为级中流体的有用能量（静压能和动能的增加）的同时，还需付出一部分能量克服流动损失或级中的所有损失。建立了机械能与气体压力p 流速c 和能量损失之间的相互关系。
3．简述往复活塞式压缩机的主要性能参数，说明较为重要的性能参数。
答案：活塞式压缩机的主要性能参数有：
（1）、排气量；
活塞式压缩机的排气量，通常是指单位时间内压缩机最后一级排出的气体，换算到第一级进口状态的压力和温度时的气体容积值，排气量常用的单位为M 3/min 或M 3/h 。
压缩机的额定排气量——压缩机铭牌上标注的排气量——是指特定的进口状态时的排气量。
（2）、排气压力；
活塞式压缩机的排气压力通常是指最终排出压缩机的气体压力，排气压力应在压缩机末级排气接管处测量，常用单位为MPa。
一台压缩机的排气压力并非固定，压缩机铭牌上标出的排气压力是指额定排气压力。实际上，压缩机可在额定排气压力以下的任意压力下工作，并且只要强度和排气温度等允许，也可超过额定排气压力工作。
（3）、功率；
活塞式压缩机消耗的功，一部分直接用于压缩气体，称为指示功，另一部分用于克服机械摩擦，称为摩擦功，主轴需要的总功为两者之和，称为轴功。单位时间内消耗的功称为功率，常用单位为瓦（W）或千瓦（KW）。压缩机的轴功率为指示功率和摩擦功率之和。（4）、热效率；
1）等温效率
等温效率有等温指示效率和等温轴效率之分，等温指示效率是压缩机理论等温循环指示功与实际循环指示功之比，等温轴效率系指理论等温循环指示功与轴功之比，等温轴效率也称全等温效率。
2）绝热效率
绝热效率也可分绝热指示效率和绝热轴效率。一般绝热效率系指绝热轴效率，它是压力缩机的理论绝热循环功与轴功之比。
3）等温绝热效率
将压缩机理论循环的等温指示功与绝热循环功相比，其比值称为等温绝热效率。
4．简述离心泵的抗汽蚀措施，说明较为有效实用的抗汽蚀措施。
答案：提高离心泵的抗汽蚀性能，有利于提高离心泵的转速，增加离心泵的扬程、缩小体积、减小质量，从而提高离心泵的技术经济指标，有利于稳定离心泵的性能，减小离心泵在工作时的振动和噪音，增加离心泵的寿命。因此，改善离心泵的抗汽蚀性能有着极为重要的意义。抗汽蚀措施有：
（1）、减小吸入管路的阻力损失。如减小不必要的弯头、阀门等局部阻力损失，增大吸入管路直径等。
（2）、降低单级单吸卧式离心泵的必须汽蚀余量，提高离心泵的抗汽蚀性能。如采用双吸叶轮（立式双吸泵）、增大叶轮入口直径、增加叶片入口处宽度等，均可以降低叶轮入口处的液体流速，而减小汽蚀余量。缺点是会增加泄漏量降低容积效率。
（3）、采用螺旋诱导叶轮。试验证明，在离心泵叶轮前装螺旋诱导轮可以改善泵的抗汽蚀性能，而且效果显著。虽然目前带有诱导轮的离心泵存在性能不稳定等缺点，但随着设计、制造和使用经验的不断积累，诱导轮可能作为提高离心泵抗汽蚀能力的有利措施。
5．简述离心压缩机的单级压缩和多级压缩的性能特点。
答案：离心压缩机一般都是由若干级串联而成，多级压缩机的性能曲线与单级压缩机没有本质区别，所不同的只是多级压缩机的性能曲线显得更陡，稳定工况范围更窄。这是因为多级压缩机的性能曲线是由各单级的性能曲线“叠加”而成的。
压缩机级中流道中某喉部处气流达到临界状态，这时气体的容积流量已是最大值，任凭压缩机背压再降低，流量也不可能再增加，这种情况称为“阻塞”工况。阻塞流量是最大流量工况的一种情况，与喘振使得最小流量相对应，在他们之间就是压缩机的工作流量范围。
以两级串联性能曲线为例。两级串联风机，其压比增加，但喘振流量增大、最大流量变小，因此性能曲线变陡。并且，级数越多，密度变化越大，稳定工况区也就越窄。因此，高压比的多级离心压缩机更容易发生喘振和堵塞工况，这是离心式压缩机本身存在的缺点。6．简述离心压缩机的喘振工况和堵塞工况，说明对离心压缩机性能影响较大的特殊工况。答案：压缩机运行的最小流量处，称为“喘振”工况点；而压缩机运行的最大流量处，称为“堵塞”’工况点。喘振与堵塞工况之间的区域称为压缩机的稳定工况区。
所谓的喘振工况就是由于压缩机的运行工况发生了改变，导致其流量的明显减小，而出现严重的气流旋转脱离，并使其流动情况大大恶化。这时的叶轮虽然仍在旋转，对气体做功，但却不能提高气体的压力，压缩机出口压力明显下降。如果压缩机的管网容量较大，背压反应不敏感，便会出现管网中的压力大于压缩机出口处压力的情况，导致倒流现象。气流由压缩机出口向进口倒灌，一直到管网中的压力下降至低于压缩机出口压力为止。当倒流停止时，气流在叶片的作用下正向流动，压缩机又开始向管网供气，经过压缩机的流量增大，压缩机恢复正常工作。但当管网中的压力不断回升，再次回复到原有水平时，压缩机正常排气又一次受到阻碍，流量下降，系统中的气体再次产生倒流。如此周而复始，在整个系统中产生了周期性的轴向低频大振幅的气流振荡现象。
当流量增大，直至流道最小截面处的气体速度达到声速时，流量就不能再增加，这时称
