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1、 2 已知离心式空气压缩机第一级叶轮直径 2 D 380mm 1 D 202mm 叶轮出口叶片角 2A 40 0 出口叶片数Z 16 设流量系数 2r 0 233 叶轮转速n 1380r min 1 90 0 求叶轮对单位质量气体所做的理论能头 T H及叶片无限多的叶轮理论能头 T H 并加以 比较 解 2 T2222 oo T H u 1sin H 75391 54 1 0 23340sin40 16 rAA ctg z ctg 2 2 2 2 u274 6 u75391 54 0 233 r 75391 54 1 0 233 1 19180 6428 16 75391 54 0 5961
2、44940 66 J kg T TT o 2A o 2r2A H H H 44940 66 sin40sin 16z 11 1ctg1 0 233ctg40 0 1242 11 0 1747 0 7223 0 8253 T T H44940 66 H 54454 68 J kg 0 8253 有限叶片能头 T H 44940 66 J kg 无限叶片能头 T H 54454 68 J kg 3 已知离心式空气压缩机某级叶轮的有效流量m 6 95kg s 漏气损失系数为 1 0 013 轮损失系数为 df 0 03 叶轮对单位质量气体作功 T H 45895J kg 试计算叶 轮对气体做的理论功
3、率 轮阻损失功率 漏气损失功率 叶轮对气体作功消耗的总功率 和叶轮对单位质量有效气体的总耗功 解 1 压缩机消耗的总功率 1 1000 6 95 45895 10 0130 03 1000 332 684 w T totldf mH N k 6 95 45895 0 013 0 03 T l df mkg s HJ kg 2 漏气损失功率 1 10000 013 6 95 45895 10004 147 lT NmHkw 3 轮阻损失功率 0 03 6 95 45895 9 569 10001000 d fT df mH Nkw 4 叶轮对气体作功的功率 6 95 45895 318 970
4、10001000 T T mH Nkw 5 叶轮对单位质量有效气体的总耗功 1 10 0130 03 4589547868 485 totldfT HHJ kg 或 332 686 1000 47868 489 6 95 tot tot N HJ kg m 4 已知单位离心式鼓风机的性能要求 进口压力 s p 98066 5Pa 出口压力 d p 147099 7Pa 进气温度 s t 20 0C 进口容积流量 s Q 200m 3 min 气体常数 R 288 4J kg K 绝热指数 k 1 4 选取多变效率 pol 0 77 多变能头系数 pol 0 65 试确定叶轮的圆周速度 u2 解
5、 1 求多变指数 m 1 4 0 772 695 111 4 1 pol mk mk m 1 59 2 求多变能头Hpol 1 1 1 m d m pols s pm HRT mp 1 59 1 59 1 0 371 1 59147099 7 288 4 293 1 1 59 198066 5 2 695 288 4 293 1 5 1 2 695 288 4 293 1 162 1 36892 38 J kg 3 求 u2 2 2polpol Hu 2 36892 38 238 24 0 65 pol pol H um s 5 已知离心鼓风机入口压力为 1 10 5 Pa 绝 气体温度为 2
6、0 出口压力为 0 5 105 Pa 表 出口温度为此 60 问 此鼓风机的压缩过程指数是多少 答 计算多变指数 m 21 21 1 1 1 5 1 0 11 1 27360 27320 3 1684 g ppmg mg TTg 得到 m 1 461 6 某离心压缩机设计介质为 H2气 第一级设计条件为 s p 1 25 10 5 Pa 绝 s t 40 s Q 123 m 3 min n 13200 rpm R 4121 74 J kg K 现用空气作第一级特性试验 空气进气条件为 s p 1 0 10 5 Pa s t 20 R 287 04 J kg K 求空气试验时的当 量转速是多少
7、答 在压缩机的性能试验中 则此时满足完全相似条件 此时应首先根据 2 2 u uMM 和k k 相似条件 确定试验转速n 与设计转速n应满足的关系 22 ss D nD n RTR T n RT TR n s s L 1 其中 2 2 D D L 得到当量转速为 287 0427320 1 013200 4121 7427340 3370 rpm s L s RT nn R T 7 已知长输管道离心压缩机级的设计条件为 介质为天然气 分子量 16 8 kg kmol 进气条件 s p 6 2MPa 绝对压力 s t 22 0C 压缩过程的比热比k 1 32 设计点的参 数 s Q 4 3 Nm
8、 3 s Z 0 88 d P 9 95MPa 绝对压力 pol 0 88 pol H 6693 kJ kg n 5216rpm N 15511kW 叶轮外径 2 D 0 755 m 现用空气作为试验介质进行压缩机 性能测定试验 已知 k 1 416 分子量M 28 0 kg kmol sp 1 0MPa sT 30 0C 试求性能试验时应采用的转速 并估算与设计点对应时的气量及试验所需的功率 解 首先计算设计工质入口状态下的参数 由 1 32 0 883 63 111 32 1 pol mk mk 得到1 38m 83148314 494 88 16 8 R J kg K 依据公式 2 2u
9、 s u M kRT 得到 22 2 0 755 5216 60 0 489 1 38 0 88 494 88 27322 u ss uD n M mZRTmZRT 由 polpol 0 88 可计算试验介质的多变指数 1 416 0 883 00 111 416 1 pol mk mk 1 5m 83148314 296 93 28 0 R J kg K 已知1 0 L 由于试验介质和设计介质的 k 不同 因此应按近似相似计算 由公式 11 mm 可得到 11 11 11 1 1 51 38 1 38 9 95 1 605 6 21 0 mm ddd mm ss PPP PP 求得 1 67
10、2 1 672 d P 由公式 2 72 得到试验时的转速 1 1 1 5 1 1 5 1 38 1 1 38 1 1 1 1 1 5 296 93 27330 1 6721 1 5 1 5216 1 0 1 38 494 88 27322 1 6051 1 38 1 m m s m L m s m R T m n n m RT m 得到 n 4312 rpm 依据公式 2 2u s u M kRT 得到 22 2 0 755 4312 60 0 478 1 416 296 9 27330 u s uD n M k R Tk R T 气量的近似换算可按式 2 61 有 33 4312 1 04
11、 33 56 5216 sLs n QQ n Nm 3 s 与设计点对应的功率按式 2 62 计算 3 5 ss totLtot ss RT pn NN nR Tp 3 6 5 6 4312494 88 295 1 0 10 1 0155112294 5 5216296 8 303 6 2 10 kW 2222 4312 1 0 69934574 1 5216 polLpol n HH n J kg 8 某混和气压缩机的性能曲线如图所示 其中 Ps Pso 为入口节流调节阀前后的压力比 混和气的摩尔分子量M 26 08 kg kmol 质量流量为 20 81kg s 额定点的进气容积 流量为
12、2353m 3 h 进口压力为 1 9 MPa 进口温度为 350C 该气体的多变压缩指数 V m为 1 232 入口状态下的气体压缩因子 z1 0 93 排气状态下的气体压缩因子为 z2 0 786 转速为 1534rpm 排气压力为 3 65MPa 计算额定点的多变能头和排气温度 如该压缩 机的正常工作流量为 1903 m 3 h 试比较入口节流和旁路回流方式两种流量调节方法的 功率 答 pv pv m m pv d polss pvs m p HZ RT mp J kg 1 1 232 1 1 232 1 1 1 23283143 65 0 93273351 1 232126 081 9
13、 49085 8 PT PT PV PV m m d ds s m m sd s ds p TT p Zp T Zp K 1 1 1 232 1 1 2320 933 65 27335 0 7861 9 318 5 压缩机出口状态下的气体温度为 45 5 度 由图中可以看出 如果采用进口节流调节方法 当 0 0 948 s s p p 时 出口压力为 3 65Mpa 此时压缩机轴功率为 1040 kW 如果采用旁路调节时 此时压缩机的轴功率为 1160kW 往复活塞式压缩机习题 1 用一台往复活塞式压缩机压缩油田气 进口压力为 1 10 5Pa 绝 出口压力为 3 105Pa 绝 进口温度为
14、30 若将油田气看作理想气体 求压缩过程分别为 1 等温过程 2 多变过程 m 1 15 3 绝热 k 1 25 过程时 压缩每立方米进口状态油田气所消耗的 功及其温升 解 功 等温过程 5 55 2 T11 5 1 p3 10 W p v ln 1 101 ln 1 101 09861 109861 N m p1 10 多变过程 m 1 2 m pol11 1 pm W p v 1 m 1p 1 15 15 5 1 15 5 5 1 153 10 1 10 1 1 15 1 1 10 1 107 667 1 1541 1 118122 N m 绝热过程 k 1 2 k s11 1 pk W
15、p v 1 k1p 1 25 1 5 1 25 5 1 253 1 10 1 1 25 1 1 1 105 1 2457 1 122865 N m 温度 等温过程 21 27330TT 303 K t2 30 多变过程 11 15 1 2 1 15 21 1 3 303 349 7 1 m m p TTk p 2 t 349 7273 76 7 绝热过程 11 15 1 2 1 15 21 1 3 303 377 5 1 k k p TTk p 2 t 377 5273 104 5 2 若压缩机的相对余隙容积 a 0 1 若膨胀过程多变指数与压缩机过程多变指数相同 即 1 2m m 求当压力比
16、6 12 17 8 三种情况的容器系数 v 值 又若压力比6 1 2m m 时 求当相对余隙容积 a 0 1 0 15 0 2 0 29 四种情况下的 v 值 并以 计算结果作 v 和 v 曲线 0 v 和1 v 在什么情况下出现 试分析在出现这两种 情况时气缸的工作过程怎样 用 P V 图说明 解 1 0 1 1 2m m 6 12 17 8 时的 v 6 11 1 2 1 1 1 0 1 61 0 655 m v 12 11 1 2 1 1 1 0 1 121 0 307 m v 17 8 11 1 2 1 1 1 0 1 17 81 0 m v 2 6 1 2m m 求0 1 0 15 0 2 0 29 时的 v 0 1 11 1 2 1 1 1 0 1 61 0 655 m v 0 15 1 1 2 1 0 15 61 0 482 v 0 2 1 1 2 1 0 2 61 0 310 v 0 29 1 1 2 1 0 29 61 0 v 3 某单级空气压缩机的相对余隙容积 a 0 05 在某地区使用 该地区大气压力为 1 10 5Pa 气温为 20 设多变膨胀过程指数1 2m
