离心压缩机练习题

《过程流体机械》习题集

二、离心式压缩机习题

2-1 DA120-61空气离心式压缩机，低压级叶轮外径 D2=380 mm，叶片出口安装角β 出口叶片数 Z=16，叶轮转速n=13800 r/min，选用流量系数?r2?0.233。 试求：（1）叶轮出口速度三角形及各分速度？ （2）对1kg气体所做的理论能量头hth?

2-2 DA450-121离心式压缩机，第一级叶轮外径D2=655 mm，叶片出口安装角β

A2A2=42°，

=45°,

叶片数 Z=22,出口绝对速度 C2?200 m/s,气流方向角?2?21.1°，叶轮转速 n=8400 r/min。试求：

（1）叶轮出口速度W2，CU2，Cr2 ，Cu2? （2）叶轮对每公斤气体所做的功hth?

（3）若取?L??df?0.03，叶轮对每公斤气体的总耗功htot?

2-3 一台离心式压缩机，一级叶轮有效气体的质量流量 G=6.95 kg/s，漏气损失系数 ?L=0.012，轮阻损失系数 ?df=0.03，叶片功 hth=45864 J/kg。试求： （1）1kg有效气体下的总耗功 htot? 泄漏损失功 hL ? 轮阻损失功 hdf ？ （2）G公斤气体时，总功率 Ntot，各损失功率 NL，Ndf？

（3）若多变指数M=1.42 (k=1.4),其多变压缩功 hpol，功率 Npol？

2-4 一台风机，在标准状态下工作，转速 n=1450 r/min，流量 Q=49400 m3/h ，压头 H=3 kPa，功率 N=52 kW， 试求：

（1）当转速为 n’=2900 r/min时，Q’,H’,N’ 各为多少？

（2）当N=1450 r/min,叶轮直径由 D2=1 m 改为 D2’=1.2 m 时，则Q’,H’, N’ 各

为多少？

（3）当 n=2900 r/min，D2=1.2 m 时，Q’,H’,N’ 各为多少？

2-5 已知某离心式空气压缩机的第一级叶轮直径D2?380mm，D1?202mm，?A2?40o，

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z?16，叶轮转速n?13800r，流量系数?r2?0.233，?1?90o。求叶轮对单位质量气min体所提供的理论能头HT及叶片无限多时的理论能头HT?。

2-6 已知某离心式空气压缩机的有效流量G?6.95kg，漏气损失系数?l?0.013，轮阻损失系

s数?df?0.03。叶轮对单位质量气体作功HT?45895Jkg。试计算叶轮作功是消耗的理论

功率、漏气损失功率、轮阻损失功率、总功率及叶轮对单位质量有效气体的总耗功。 2-7 以知某离心式空气压缩机进口截面s处气流参数如下：ts?30oC，cs?13.64m，

sps?89240Pa，气体常数R?287.64Jkg，绝热指数k?1.4，叶轮总耗功为5729Jkg，指

数系数??2.73，各关键截面处的气速为：

叶轮进口截面： co?87.4m 叶轮叶道进口截面 ： c1?133.4m

ss5m 叶轮出口截面： c2?199.8m 扩散器出口截面： c4?12.2ss下级叶轮进口截面： co/?87.4m

s 试求： ⑴各关键面处气流温度和气流压力；

⑵以截面符号为横坐标（从s?0/），各热力参数（c,p,T）为纵坐标，分别画出

气速、压力、温度沿截面变化曲线，并分析变化原因。

2-8查找某离心压缩机的性能曲线。现机器的工作转速n?3000rmin，介质及吸入压力与性能

h3曲线图相同，而吸入温度Ts?330.7K，若设计流量Qs?2400m，求其对应的压力比、

功率、多变效率各为多少？

2-9 某离心压缩机性能曲线如习题2-8附图所示。设工作转速、吸气压力ps和介质均与图

3m上一致，而吸气温度Ts?332K。问流量为2400h是压力比是多少？（要求换算时

取进、出口截面之间的中间截面流量系数相等）。

32-10 题2-8的离心压缩机（见习题2-8附图），如拟在Qs/?2440m/，pd?274590Pa工h况下工作，试确定转速n/应为多少？（此题可用猜算法或作图法解）

2-11 有一台离心式压缩机，用气轮机驱动压缩油田气。油田气中含甲烷80%，气体常数

R?470.7J

kg.K，绝热指数k?1.30。其中某级进气压力ps?29.42?104Pa，进气温

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度TS?363.8K。现用空气对该级试验，得性能曲线如习题2-8附图所示，并如试验时

3与设计点对应的流量为2500mh。试按等比容比方法，将此曲线换算成压缩油田气的

性能曲线。

2-12 有一临界转速实验装置，尺寸如习题2-11附图，轴直径10mm，材料为碳钢，圆盘质

量为0.65kg，位于中央。按单自由度不计轴质量与记入轴质量两种情况计算一阶临界转速。

2-13已知一转子轴为带有一外伸段的双支点两跨系统（刚性支座），其结构简图如习题图2-14

所示，外伸段上有一质量为47kg的叶轮。各段直径及长度列于附表中。试用传递矩阵法求出该转子轴的一、二阶临界转速。

段号直径段长10.080.0320.1080.0130.13840.18550.18560.18571.8580.13890.09100.09110.105120.10.056130.10.056140.0740.030.02480.07530.07540.07540.07540.02480.04850.04850.092 2-14 如上题之轴系统计算轴之质量，并将轴如习题2-12附图分为五段，用能量法计算一临

界转速nc1。各段重力位于各段中央。

2-15 有一转子如题图2-13（a）所示，用能量法及传递矩阵法计算其临界转速。图中（b）

是该转子的力学模型。

2-16 某单级离心式鼓风机的性能如下：进口压力：ps?98065.5Pa；出口压力：

3；绝热指数： pd?147099.7Pa；进气温度：ts?20oC ；进口容积流量：Qs?200mmin k?1.4；气体常数：R?287.64Jkg.K ；多变效率：?pol?0.77（一般?pol?0.7~0.8）

多变能头系数：?pol?0.65（一般?pol?0.6~0.7） 试确定叶轮的圆周速度u2。

2-17 有一四级离心压缩机，已知参数如下：介质：空气，k?1.4,R?291.5Jkg.K ；

3m 吸气压力：ps1?89760流量：Qs?41400（进气状态）； 吸气温度： ts?20oC ； Pa；

hPa 多变效率： ?pol?0.82；转速：n?7714rmin级后冷却器阻力损失：?p?1471

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一级的压力比、功率及第一级叶轮中1及2截面处参数（c,p,T）。第一级叶轮的几何

参数列于下表中（该级为双吸叶轮）：

序号12345678910111213141516171819名称轮毂直径叶轮进口直径叶片进口直径叶轮进口宽度叶片进口角叶轮外径叶轮出口宽度叶片出口角叶片数叶片厚度扩散器进口直径扩散器出口直径无叶扩压器宽度轮盖密封齿数轮盖密封直径密封齿缝间隙进口管道面积冷却器出口面积冷却器进口（级出口）面积符号d单位mmmmmmmm度mmmm度数值19540543748.55D0D1b1?A1D2b233o78028.5?A2z48o40/223.5820106054.86?D3mmmmmmmmD4b?b4z/Dsmmmm455.450.450.9250.534751.74225FsFs/m2m2m2Fd 2-18 题2-16中鼓风机压缩过程若分别为等温压缩、绝热压缩和多变压缩（m?1.59）时，

试计算单位质量气体的压缩功各为多少？并分析比较。

2-19 画出下列轴流压缩机动叶橱入口和出口的速度三角形：（a）??0；（b）?＜??11;(d) ?＞;(e) ??1; 221;(c) 22-20设轴流压缩机级的轴向速度不变，试证明下列关系式：

（a）ctg?1?ctg?1?ctg?2?ctg?2?u；（b）???(ctg?1?ctg?2)； c?11（c）HT??u2(ctg?2?ctg?1) （d）???(ctg?1?ctg?2)?[1??(ctg?1?ctg?2)]

222-21 一台鼓风机输送2.38m

2s的空气，并增压750mmH2O，效率为65%，架设空气密度?4

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为常数，求鼓风机的轴功率。

2-22 一台单级轴流通风机的动叶顶部直径为60cm；动叶根部（轮毂）直径为30cm；转速

为960rmin；轴功率为1kw，若进口压力p1?1.02bar；温度T1?316K；进口气流角

?1?90o；?2?80o；流量系数??0.245，试求通风机容积流量、质量流量、理论能

量头、效率以及进口气流角?1。

2-23轴流压缩机级的平均直径为36cm，叶片高度为6cm，转速为18000rmin，反作用度为

50%，级效率为85%，若进口压力和温度分别为1.0bar和300K，轴向速度

m，动叶出口气流角??65o，试求流量系数、质量流量、气流角?、?和c??180212s?1，理论能量头和能量头系数、轴功率以及进口相对马赫数Mw1。

2-24 轴流压缩机级入口空气状态为p1?768mmHg；T1?314K，圆周速度100m；级质量

s流量为25kgs，级效率为88%，气流角?1?39o；?2?81o；?1??3?83o，试求轴

向速度、气流角?2、容积流量、理论能量头、流量系数和能量头系数以及轴功率。 2-25 一台轴流压缩机级的设计工况点c??180m；u?339.3m；?1??2?65o，求设计

ss工况点的流量系数?和能量头系数?，计算??0.2、0.4、0.6和0.8时的能量头系数

?，并绘出?——?曲线。

2-26 轴流压缩机级的动叶顶部直径为69cm，动叶根部直径为31cm，平均直径处

um?100m，气流角?1m?83o、?1m?39o、?2m?81o、?2m?39.82o。假定级动叶

s为等环量扭曲规律，且轴向速度c?不变，试求动叶顶部、均径和根部三个截面处的圆周速度u；气流角?1、?2、?1和?2；理论能量头HT、流量系数?、能量头系数?以及反作用度?，并对结果进行分析对比。

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