《过程流体机械第二版》思考题答案
《过程流体机械》思考题参考解答
2容积式压缩机
☆思考题 2.1 往复压缩机的理论循环与实际循环的差异是什么？
过程理论循环（假设条件）实际循环（工作过程）理论参数
工作腔内无(剩)余(间)隙有余隙0、α 、λ V
（阀窝、盖端、环端 3 部分）
V
工作过程进气、压缩、排气进气、压缩、排气、膨胀三个过程四个过程
进排气过程无压力损失，压力稳定有压力损失，压力脉动λp 进气过程与外界无热交换与外界（气缸壁）有热交换λT 工作过程无气体泄漏损失有气体泄漏损失λl 工作过程压缩过程指数恒定压缩和膨胀过程指数变化m、 n
工作介质
理想气体实际气体
Z （状态方程（ 2-6 ）式）（状态方程（ 2-7 ）式）
☆思考题 2.2写出容积系数λ V的表达式，并解释各字母的意义。
容积系数λ V（最重要系数）
1
－ 1）＝ 1－V01（ 2-12 ）
λ V ＝1－α（n p d n
V S p s1式中：α ——相对余隙容积，α＝ V0（余隙容积）/V s（行程容积）；α＝0.07～ 0.12 （低压）， 0.09 ～ 0.14 （中压）， 0.11 ～ 0.16 （高压），＞ 0.2( 超高压 ) 。ε ——名义压力比（进排气管口可测点参数），ε＝ p d/ p s＝ p2/ p1，一般单级ε＝3～4； n ——膨胀过程指数，一般 n ≤ m（压缩过程指数）。
☆思考题 2.3比较飞溅润滑与压力润滑的优缺点。
飞溅润滑（曲轴或油环甩油飞溅至缸壁和润滑表面），结构简单，耗油量不稳定，供油量难控制，用于小型单作用压缩机；
压力润滑（注油器注油润滑气缸，油泵强制输送润滑运动部件），结构复杂（增加油泵、动力、冷却、过滤、控制和显示报警等整套供油系统油站），可控制气缸注油量和注油点以及运动部件压力
润滑油压力和润滑油量，适用大中型固定式动力或工艺压缩机，注意润滑油压和润滑油量的设
定和设计计算。
☆思考题 2.4多级压缩的好处是什么？
多级压缩
优点：① . 节省功耗（有冷却压缩机的多级压缩过程接近等温过程）；② . 降低排气温度（单级压力比小）；③ . 增加容积流量（排气量，吸气量）（单级压力比ε降低，一级容积系数λV提高）；
④. 降低活塞力（单级活塞面积减少，活塞表面压力降低）。缺点：需要冷却设备（否则无法省功）、
结构复杂（增加气缸和传动部件以及级间连接管道等）。
☆思考题 2.5分析活塞环的密封原理。
活塞环
原理：阻塞和节流作用，密封面为活塞环外环面和侧端面（内环面受压预紧）；关键技术：材料（耐磨、强度）、环数量（密封要求）、形状（尺寸、切口）、加工质量等。
☆思考题 2.6 动力空气用压缩机常采用切断进气的调节方法，以两级压缩机为例，分析一级切断进气，对机器排气温度，压力比等的影响。
两级压缩机分析： 1 级切断进气→节流（实际ε1↑）→停止进气排气→ 2 级节流（实际ε2↑）→（短暂）排气温度 T2↑→（逐渐）停止进气排气（级间存气）；活塞力↑（ε ↑），阻力矩变化。
☆思考题 2.7分析压缩机在高海拔地区运行气量的变化规律并解释其原因。
高海拔地区当地大气压力即吸气压力 p s↓，若排气压力 p d不变，则名义压力比ε ↑，根据（2-12）式和（ 2-11 ）式，容积系数λV↓，实际吸气量V s 0↓，容积流量q V↓。
☆思考题 2.8一台压缩机的设计转速为200 r/min ，如果将转速提高到400 r/min ，试分析气阀工作情况。
定性分析，定量分析难。如压缩机结构参数（行程s、缸径 D1、阀片尺寸等）不变，则容积流
量 q V↑↑（理论增加一倍），使气阀流速和阻力损失↑↑（激增），进排气频率↑，阀片启闭速度↑，阀片撞击阀座程度↑（加剧），阀片寿命↓（缩短），故障概率↑（增加）。解决问题需改变结
构（缩短行程、减小缸径，增加气阀通道面积等）。
☆思考题 2.9画出螺杆压缩机过压缩和压缩不足的指示图，并分析其对压缩机性能的影响。
压力比：内压力比（工作腔压缩终压/ 进气压力）、外压力比（排气管压 / 进气压力）；（图 2-42 ）内外压力比不相等时指示图。过压缩：内压力比＞外压力比；欠压缩（压缩不足）：内压力比＜外压力比；过压缩和欠压缩均增加功耗，等压力比减少功耗。
3离心压缩机
☆思考题 3.1何谓离心压缩机的级？它由哪些部分组成？各部件有何作用？
级典型结构（图 3-2 ）：叶轮、扩压器、弯道、回流器，首级（增加吸气管）
、中间级、末级（无
弯道、回流器，增加蜗壳） ；叶轮：唯一做功元件。闭式、半开式、双吸式（双面进气） ；后弯（后
向）型、径向型、前弯（前向）型；扩压器：能量转换元件（动能→压能，气流减速增压）
，无叶
（片）型、叶片（有叶）型。
☆思考题 3.2 离心压缩机与活塞压缩机相比，它有何特点？
离心压缩机特点（与往复式压缩机对比）
流 输出 转 结 体积 易损 运 单级 级 热
价 制造 主要 压缩机
量
压力
速
构 重量
件 转
压比
数
效率
适用
问题
格 要求
不适
紧
可
较
大流量 用
离心式
大
稳定
高
较小
少
低
多
高
高
凑
靠
低
中低压 小流
量
中高压
故障
复
故障
维修 往复式 中小 脉动
低
大
多
高
少
高
低 较低 中小流
杂
多
压力
量
脉动
优缺点
离心式优、往复式差
离心式差、往复式优
选用条件
☆思考题 3.3 何谓连续方
程？试写出叶轮出口的连续方程表达式，
并说明式中 b / D 和 φ
2r 的数值
2
2
应在何范围之内？
连续方程：质量守恒（流经任意截面流量）
q m ＝ ρi q Vi ＝ ρ in q Vin ＝ρ 2 q V2＝ρ 2 c 2r f 2 ＝ const
（3-1 ） 式中： m 为质量流量， kg/s ； V 为容积流量， m 3
/s ； ρ 为气流密度；
f 为截面面积；
c 为法向
q q
流速；
q ＝ ρ q ＝ ρ
2 b
2 2 τ φ r u ＝ ρ
2 b
2
φ r 2
60
2
（3-2 ）
m
2 V2
2
2
2
2
3
D 2
D 2 n u 2
D 2
式中： D 2 为叶轮外径； b 2 为叶轮出口轴向宽度；
b 2 / D 2 为叶轮出口相对宽度（ 0.025 ～ 0.065 ）；
φ 2r 为流量系数（径向叶轮 0.24 ～ 0.40 ，后弯叶轮 0.18 ～ 0.32 ，β 2A ≤30o 强后弯叶轮 0.10 ～ 0.20 ）； τ 2 为叶轮出口通流系数。
☆思考题 3.4 何谓欧拉方程？试写出它的理论表达式与实用表达式，并说明该方程的物理意义。欧
拉方程：（叶轮机械基本方程）理论和实用表达式
L ＝ H ＝ c u － c u ＝ u 22 u 12
c 22 c 12 w 12 w 22
1u ＋
＋
（3-4 、 5）
th
th
2u 2
1
2
2 2
式中： L 为叶轮输出欧拉功；
H 为理论能量头（接受能量
/ 单位重流体）， kJ/kg ；物理意义：
th
th
3 部分能量，（离心力做功转静压能）
+（动能增量） +（w 减速转静压能） 。