另有：多变能头系数ψpol＝η
求级能量损失和级内流动损失须知η反映级能量损失大小，流动效率η
hydpolhyd φ2u＝（1＋βl＋βdf）φ
2u η
pol （3-36）
pol2)/2；多变效率η、（βl＋βdf）、以及（准确）(c20??c0反映级内流动损失大小。
☆思考题3.13 何谓离心压缩机的内功率、轴功率？试写出其表达式，如何据此选取原动机的输出
功率？
多级功率
（3-37式）总内功率Ni→＋机械损失Nm→机械效率ηm（96％～98％）→（3-39式）轴功率
Nz→＋功率增量30％→（3-40式）原动机功率Ne。
☆思考题3.14 如何计算确定实际气体的压缩性系数Z？ 实际气体压缩性系数Z
计算：范德瓦尔对比态方程（对应态原理），（3-41）式，压缩性系数Z＝f（对比参数pc、Tc）。
☆思考题3.15 简述混合气体的几种混合法则及其作用。 实际混合气体
法则：凯法则（局限性）、徐忠法则（精确度）、极性物质混合法则。
☆思考题3.16 示意画出离心压缩机的性能曲线，并标注出最佳工况点和稳定工况范围。 性能曲线
性能参数关系，列表、曲线和方程3种表示方法，有级（机）性能曲线，图3-15、图3-16。特点：①．曲线（主要3条）：压比ε－qVin流量或压力Δp－qVin、多变效率η②．形状：ε－qVin为↘形、ηη
maxpolpol－qVin、功率N－qVin；
－qVin为↗形、N－qVin为↗↘形（有η
max点）；③．最佳工况点：
设计工况；④．极限（危险）工况：最小qVin（喘振）←→最大qVin（堵塞）；⑤．稳定工作范
max围：极限工况之间；⑥．来源：试验测试；⑦．要求：η
↑，稳定工作范围↑（宽）；⑧．多级
（机）特性：（与单级对比）(qVin)max↓、(qVin)min↑，稳定工作范围↓（窄），曲线斜度↑（更陡峭）。 ☆思考题3.17 简述旋转脱离与喘振现象，说明两者之间有什么关系？说明喘振的危害，为防喘振
可采取哪些措施？
喘振工况
现象：流量↓→个别叶道产生漩涡（边界层分离）→“旋转脱离”（叶道漩涡区逆向转动）→流量↓↓→大部叶道堵塞（旋转脱离漩涡团）→出口压力p↓→管网气流倒流→出口压力p↑→管网正流供气→流量↓反复倒流正流→喘振工况；危害：强烈振动、噪声、性能（p、η）下降、轴承和密封损坏、转子定子碰撞→机器严重破坏；特点：旋转脱离频率↑、振幅↓、影响叶片，管网影响较小；喘振频率↓、振幅↑、机组管网影响极大；防喘振措施：出口降压（放空、旁路回流），调节（变速、预旋(导叶)、气量↑、停机），监测（qVin、p）；
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☆思考题3.18 试简要比较各种调节方法的优缺点。
调节方法 出口节流 调节 进口节流 调节 可调 进口导叶 可调扩压 器叶片 变速调节 ☆思考题3.19 离心压缩机的流动相似应具备哪些条件？相似理论有何用处？
相似条件：几何（尺寸）相似、运动（进口速度△）相似、动力相似（重力、粘滞力、压力、弹性力、惯性力等相似、准数Re、Eu、M相等）、热力相似（热力过程相似，k、m、η
pol原理 节流 管特性斜率 节流 进气预旋 变特性 管 机 机 机 措施 优点 问题 经济性 应用 常备 不常用 常用 轴流机 常用 不常用 阀门 简单方便 流动损失 差 阀门 可调 导叶 导叶 变速 驱动 简便省功 节流损失 好 qVmin↓ 经济性好 机构复杂 很好 较好 c1u(Hth) 调进口角 α3A 平移机特性 可调 改善喘振 机构太复qVmin↓ 连续调节 好 杂 需 机 经济性最变速驱动最佳 机 常用 相等）；离
心压缩机流动相似条件：几何相似、叶轮进口速度△相似、特征马赫数M'2u＝M2u、等熵指数k′＝
k；应用：新型设计、模化试验（同机性能换算）、相似换算（不同机性能换算）、产品系列化（通
用标准化）；性能换算：完全相似换算（比例参数转速n、流量qV、功率N和相等参数压比ε、效率η、系数ψ，3-54～59式）；近似相似换算（特征M′≠M，或k′≠k）。
☆思考题3.20 离心压缩机有哪些附属系统？它们分别起什么作用？它们由哪些部分组成？
管网系统：输送，含管道、阀门、过滤器、消声器等；增（减）速设备：传动，齿轮变速箱；油路系统：润滑，管道和油站（油泵、油箱、过滤、冷却、仪表等）；水路系统：冷却，含冷却器、管道、阀门、水箱等；检测系统：调节控制，信号检测（传感器、仪表）、传输（电缆）、处理（计算机）、记录（显示）等。
☆思考题3.21 何谓转子的临界转速？采用什么方法汁算它？工作转速如何校核？
临界转速：（转子弯曲振动）固有频率转速，1阶nc1、2阶nc2、?、n阶ncn等，主要考虑前3阶；计算方法：传递矩阵法(初参数法，精确解)、能量（瑞利）法(近似计算)、特征值法(求固频)、影响系数法(求强迫振幅)；校核条件：（3-60）刚性转子n≤0.75nc1；（3-61）柔性转子1.3nc1≤n7 / 4
≤0.7nc2。
☆思考题3.22 转子的轴向推力是如何产生的？采用什么措施平衡轴向推力？为防止转子轴向窜
动，对轴向推力及轴承有什么要求？
轴向力：叶轮两侧压差、流体轴向动量差，方向指向叶轮入口；轴向力平衡措施：叶轮对排（对称平衡）、双吸（双面进气）叶轮、叶轮背叶片（背压↓）、平衡盘（末级叶轮后，盘前高压，盘后引入口低压，反向平衡力）；防轴向串动要求：止推轴承、保留（3000～8000 N）轴向力、（设置轴向）位移限制器、监测（轴向）位移。
☆思考题3.23 何谓滑动轴承的动态特性？何谓油膜振荡？哪几种滑动轴承具有抑振特性？
滑动轴承特性：静态特性，轴颈中心稳定（偏心距e和偏位角θ不变），（油压、油量、承载、
de和涡动角速度?d?）阻力、温升）；动态特性，轴颈中心涡动（e和θ变化，径向速度e；半速????dtdt涡动：涡动角速度ω涡＜≈1/2ω（转子角速度），同方向持续，振幅较小；①.收敛（阻尼力＞推动力）；②.稳定（等功，轴心椭圆轨迹）；③.发散（阻尼力＜推动力）；
油膜振荡：（涡动角速度）ω涡＝nc1（1阶临界转速），频率保持，振幅极大；（油膜振荡）防止方法：转子（转子刚度↑、nc1↑、n工作
↓，n工作
＜2nc1），轴承（抑振轴承）；抑振轴承：原理（双
多油楔、自调整、动压收敛）（图3-41）椭圆轴承、多油叶（不对称三油叶Three Lobe）轴承、多油楔（四油楔）轴承、可倾瓦Tilting Pad（活支五瓦块）轴承、垫块式止推轴承等。
☆思考题3.24 有哪几种轴端密封？试简述它们的密封原理和特点。
机械密封：动静环，径向间隙（轴面）密封→轴向间隙（端面）密封，效果、寿命好，成本高，替代填料；液膜（浮环）密封：浮动径向间隙密封（液体润滑）＋双端面密封，封液（＞气压）强制向内外输送（回收）；干气（气膜）密封：动静环→动环开槽→(旋转)气体动压→端面间隙→气封（润滑），启动、装配、振动问题；离心压缩机：状态监测＋干气密封→工业实用保证（解决重大技术问题）。
☆思考题3.25 试简述选型的基本原则，为何要确定经常运行的工况点？
技术指标：参数qV、ε、η、N，工作点（余量）、变工况（调节）、安全（振动、装配）；经济指标：价格、生产（周期）、寿命、备件、维护（技术）等；其他：管网（系统）、原动机、仪表（监测）、控制（调节）、安装、场地等。确定经常运行工况点：节能（高效点）、安全（防喘振、堵塞）、变工况（余量qV1～5％、Δp2～6％，性能换算）。
qV in计算＝（1.01～1.05）qVin （3-72）
ε
☆思考题3.26 有哪几种选型分类？为何按流量选型？为何按结构分类？
选型分类：流量、压力、介质特点、结构型式；流量选型原因：不同流量→要求不同结构形
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计算
＝[pin＋（1.02～1.06）Δp]/pin （3-74）
式（回转、活塞、离心、轴流）、叶轮型式（普通、三元）；结构分类原因：不同结构型式（级、气缸、叶轮）→适应不同流量、压力、性能要求；
☆思考题3.27 试简要分析比较轴流式与离心式压缩机的性能特点？
轴流式与离心式压缩机性能比较：
压缩机 结构 轴流叶轮、 扭曲叶片 轴流式 (关键部件) 级间导流器 (机进口导流器 出口扩压器) 离心叶轮、 柱面叶片 离心式 扩压器、 弯道、 回流器 ☆思考题3.28 试简述三种选型的方法。
①．产品选型：商品机型。由已知条件要求直接查找产品目录选型，简单（单级）选型；②．厂商选型：设计机型(技术装备储备)。由已知条件要求，方案计算、初选型式，与制造厂商议选型(大企业常用)；③．软件选型：优化机型。由已知条件要求，软件优化选型与性能预测，委托厂商设计制造；选型软件（美国、中科院、西交大）。价格、成本、厂商协作等问题。
4 泵
☆思考题4.1 离心泵有哪些性能参数？其中扬程是如何定义的？它的单位是什么？
性能参数
体积流量 33原理 性能 应用 大流量、 低压 多级 串联 大中 级c↑， Hth?2c22?c12?2w1?w222,c1r?0 ε↓， η↑ Hth?2u22?u12?2c22?c12?2w21?w2级c↓， ε↑， η↓ 流量 中低压 (变工 况差) 2 质量流量 能量（压力） 功率 效率 η，η转速 汽蚀余量 (m) (m/s，m/h) (kg/s，kg/h) (m，J/kg) (kW) (％) (r/min) 扬程H m＝N·m/N 2qV qm 有效Ne 轴N ηV， ，n NPSHr hydηm 扬程H H＝pout?pin＋cout?cin＋（Zout－Zin） m （4-4） g?29 / 4
2说明：压能＋动能＋位能，泵内主要压能（动能和位能→0），单位N?m/N＝m（单位重量液体能量增值）。
☆思考题4.2 试写出表达离心泵理论扬程的欧拉方程式和实际应用的半经验公式。
基本方程
基本方程 欧拉方程 欧拉方程 实用半经验 Stodola公式 (有限叶片影响) (μ滑移系数)
☆思考题4.3 简述汽蚀现象，并说明汽蚀的危害。
汽蚀Cavitation：空化、空蚀，（来源）空洞、空泡、气泡；水力机械特有的，在一定条件下因流体与气体相互转化引起的破坏现象。
汽蚀发生机理：pK↓→局部pK＜pV→液体汽化→气泡逸出体积↑→叶轮做功p↑→气泡凝结溃灭体积↓↓→空穴形成，液体合围→撞击、冲击流道（高压数百at、高温300℃、高频3000 Hz）→剥蚀表面、扩展裂纹、电化学腐蚀；（液体汽化、凝结、冲击、破坏）。
严重后果：部件损坏（过流表面剥蚀、麻点、蜂窝、裂纹、穿孔）；性能下降（流量qV扬程H效率η↓）；噪声振动（气泡溃灭、液体撞击）；机器失效（抽空断流，气泡堵塞流道）；机器破坏（叶轮损坏、共振破坏）。
易汽蚀泵：高温泵(锅炉给水泵)、轻油泵(夏季高温储运鹤管)，pV↑。
☆思考题4.4 何谓有效汽蚀余量？何谓泵必需的汽蚀余量？并写出它们的表达式。
有效汽蚀余量NPSHa（泵装置）：液流自吸液罐（池）经吸入管路到泵入口，高出汽化压力pV所富余的能量头（4-15、4-17式等）；NPSHa＝
pS离心泵 Ht＝(u2 c2u－u1 c1u)/g＝u22?u122g＋w12?w22＋c22?c12 2g2gm (4-11、12) Ht ＝μ Ht∞＝（1―c2rctgβ2A―?sinβ2A）u22 u2Zgm (4-13、14) ―pV＋cS2＝pa―pV＋cS2―HS＝pA―pV―ΔHA-S―Hg m
?2g???2g??泵必需汽蚀余量NPSHr（泵本身）：液流自泵入口到泵叶轮内压力最低pK处所消耗的能量头（静压能量头降低值）；
NPSHr＝λ
1
c202g＋λ
2
w202g m （4-18）
式中：λ1＝1.05～1.3（流速及流动损失），λ2＝0.2～0.4（流体绕流叶片压降）。
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