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1、1一般讲,多级离心压缩机中前面级还是后面级的损失大?为什么?答:后面级损失大(1 分)。原因:1)后面级b /D小,D小,h t , h t , h t , h 仁 (2分)22hfsepsecmix2)后面级P大,h t(1分);q小,h t(1分)。3)由于设计误差,df后面级累计误差大,工况变化时后面级变化最大,因此各 种损失t。(加1分)2有人提出:“级的等温效率定义为t = WtotRTln f P2 k 1 I、 巴 R(T -T ) k-12 i为是等温过程,“=口,所以nT=8。”上述说法对吗?请说明原因。答:上述说法不对。(2分)原因:nT = wt/wtot中的wtot是实
2、际多变压缩过程的总耗功,不是等温过程的压缩功,所以不存在 T1=T2 。 (3分)3. 离心压缩机的总耗功与欧拉功(理论功)有什么区别?答:离心压缩机的总耗功包括理论功、内漏气损失和轮阻损失。(说清楚两者的相互关系 2分,总耗功的三项内容3分)4. 假设某透平压缩机级的等熵效率为n = 08,这是否意味着能量S损失占实际总耗功的 20%?为什么?答:不对,因为定熵效率是指气体压力由P增至压力P2时,定熵压缩功与实际所耗功之比,它只反映实际无冷却多变压缩过程接近理想等熵压缩过程的程度,并不定量反映损失的大小。实际的压缩过程是多变过程,熵总是增加的,理想的绝热定熵压缩过程是不能实现的,所以实际损失
3、小于 20%。指明定熵效率的意义 3分,正确说出两者不同,得2分)5. 什么是压缩机叶轮进口气流的正预旋?试以欧拉方程说明,当进口气流从无预旋变化到正预旋时,压缩机的出口压力如何变化?然后用无预旋和正预旋两种速度三角形的对比,分析在性能曲线图上,最高效率工况点是向大流量区域还是向小流量区域移动?(要求用离心压缩机进口速度三角形进行说明)6. 同样的进口条件下,达到同样的压比,为什么工质为轻气体时需 要消耗更多的压缩功?为了压缩机同样压比要求的轻气体,是否需要 压缩机采用更多的级,这是为什么?请用公式解释此现象。/、m1p答:多变压缩功公式W l = TRT1 = m -1 其中R为单位质量po
4、i m 一 11 I p 丿气体常数,气体越轻,即摩尔质量越小,单位质量的气体常数R就越大,在其他条件相等的前提下,消耗的压缩功就越大6、 高压离心压缩机为什么要采用中间冷却?答:主要作用是省功, 有时也是出于安全考虑。1. 为什么同样的两台离心压缩机串联使用,其合成的特性曲线要比原来的单级的特性曲线流量范围要窄?答:这是因为经过第一台压缩机的压缩,气体的压力和密度都增加,而两台压缩机的质量流量时相等,故第二台进口处的体积流 量比第一级减小,特别是当第一台压缩机的体积流量减小时,当 第一台尚未达到喘振流量时,第二台早到喘振流量了。而同样当 第一台的流量增大时,压缩机可能进入气体膨胀状态,可能出
5、现 第一台尚未达到堵塞流量时,第二台先达到堵塞工况点。2. (12分)一台空气离心压缩机进行实验,环境参数为:p. = 100400 Pa ,inT = 290 K。测得第一级叶轮有关参数为:T = 285 K , p二94000 Pa ,in00T = 379.3 K , p = 232000Pa,叶轮出口滞止温度T = 455 K,空气物性参2 22st数为:R 二 287 J /(kg K),k = 1.4 ;求:1)吸气室多变效率耳;pol in-02 )叶轮多变效率耳;pol 0-23)叶轮损失hloss 0-2(提示:1)环境参数是速度为零时测得的参数;2 )规定:吸气室进口为in
6、截面,出口为0截面;叶轮进口为0截面,出口为2截面。3)要求:计算中过程指数、效率请保留4位小数,功、损失、速度请保留2位小数。)答:1.吸气室效率Inmm -1(p 0In(94000 pol in-0(FTInlT丿InI p.丿1100400丿-3.7872814 ;(285 A1290 丿ink1.4-1 -14二1= 0.92415 ;3.7872814(1.5 分)(1分)2.叶轮效率mm -1InIn(232000AInI 285 丿- 3-1606775 ;(1.5 分)pol 0-23.叶轮损失:-皿-3.1606775 = 0.90305 ;1.4(1分)1.4 -1W =
7、竺(Ttot k 12 st-T )in瞌(455 - 290)=1657425J / kg(1.5 分)空(T- T )=k 12 st22 X 1.4 X 287(455 - 379.3)= 389.976 m/s (1.5 分)V 1.4 -1竺(T - T )=k 1 in 0F2 (290 - 285)=10022474 m / s(分Wpolm fRT m 10二 3.1606775 x 287 x 285(232000二 85540.893I p0丿J / kgloss 0-2totpol=165742.5 - 85540.893 - 389.9762 二100.224742I
8、94000 丿13.1606775 1(1分)(1分)=9183.465 J /kg(1分)方法二:根据叶轮效率定义:pol 0-2WtotWpolC 2 - C 202hloss0-2pol 0-2tot=(1 - 0.90305)W - C2 - C0 - h tot2loss 0-2w - C2- C0tot2Wtothloss 02C 2 - C 2e-2165742.5 -(1分)(1分)389.9762 -100.224742)二 9183.5644 J /kg(1分)方法三:根据叶轮效率定义:pol 0-2WpolW + hpolloss 0-2经推导可得W Mh 二一ploss
9、 0-2npol 0-2-n)pol 02=8554.893 X(】一 .90305)= 9183.5331J/kg0.90305方法四:根据伯努利方程Wtot=W + C2 - Co + hpol imp2loss imp和能量方程Wtot=C (T - T ) +P 20(1分)(1分)(1分)(1分)(1分)C (T - T ) + C2 - Co = WP 202C 2 - C 27H20 + hpol imp2loss imphloss imp二 C (T - T ) - WP 20pol imp二(占-mb) r (t2 - t0)二(3.5 - 3.1607) x 287 x (
10、379.3- 285)二 9182.849(1分+1分) g(+1 分)试题答案结束1. DA12061型空气离心压缩机第1级,已知级进口容积流量q = 2.085m3s , vin进口压力p二0.95x 105Pa,级进口温度t = 20。C叶轮出口的比容比为inin,K =p.p = 1.2,级多变效率耳=0.78,转速n = 13800 r min,给定气体 v 22 inpol常数 R = 288.4 J (kg k),定熵指数 k = 1.4。级几何参数如下: 级进口面积F = 0.094m2,叶轮出口有效流通面积F = 0.0272m2,级出口in2有效通流面积F = 0.022m
11、2,叶轮外径D = 0.38m,叶片出口安装角out2卩=42。,叶片数 Z = 16。另外:取 P = 0.015,卩=0.03。2Aldf试求:级的理论能量头Hh和总耗功率Nm【解】耳pol =宁k -1mk耳m - 1polk - 10.78 x 上 2.731.4-11 分)级进口速度:q2.085 vin in F0.094in22.812( ms)分)叶轮出口圆周速度:u =空上-兀 x0.38x 13800/60- 274.58(m/s)2 60分)由连续性方程: q p q p qm in vin 2 v 2q p c F pvin in 2 r 2 2_ q P _11Cvi
12、n inq2 rF p vin k F22v222.085 x 0.0272 x 吉63.88( m / s)得1得1(得周速系数:申2 分)1 -卑 ctg P - sin P2r2Az 2 A1 分) 2r =计=畿=0.232621 - 0.2326 x ctg42 - sin 42 0.625 (得 。18 。理论能量头:H 7 u2 = 0.625 x 274.582 = 47.121(kJ / kg)th2u 21 分)总耗功:W = (1 +卩 +卩)H = (1 + 0.015 + 0.03) x 47.121 = 49.241(kJ /kg)tot l df th1 分)t
13、N = q W , q 二 q pPinRTin2.085 x 0.95 x 105288.4 x (273 + 20)= 2.344(kg /s)m tot m vin in而 p = p RT , pin in in in质量流量q = qPim vin RT in得1分)总功率: N = q W = 2.334 x 49.241 = 114.93(kW )m tot已知某化工用离心压缩机级,其中:气体常数R=197.57 J/kgxK,绝热指数k=1.1548,级进口压力Pi =0.12 MPa,进口温度丁 = 41.7C,若选取:叶轮出口圆周速度 ininu2=235.6 m/s,流量系数02r=0.31,叶轮叶片的出口安装角62A=50,叶片数Z= 24,轮阻损失系数和漏气损失系数的和为耳+% = 0.004,级的多变效率囲p|=0.76, 假定叶轮进口无预旋,试求:该级多变压缩功W ,欧拉功此h,总耗功Wtt,级的压比,级