第3章 离心压缩机习题

一、填空题

1．离心压缩机的级分为三种型式，即（ ）、（ ）和（ ）。 2．离心压缩机的中间级由（ ）、（ ）、（ ）、（ ）组成。 3．离心压缩机的首级由（ ）和（ ）组成。 4．离心压缩机的末级由（ ）、（ ）和（ ）组成。 5．离心叶轮的常见型式有（ ）、（ ）和（ ）叶轮。 6．叶轮结构型式按叶片弯曲型式可分为（ ）叶轮、（ ）叶轮和

（ ）叶轮。

7．叶轮出口速度三角形由（ ）速度、（ ）速度和（ ）速度构成。 8．扩压器的作用是让气流（ ）。 9．离心压缩机级内的能量损失主要包括：（ ）损失、（ ）损失和（ ）

损失。

10．离心压缩机级内的流动损失分为（ ）损失、（ ）损失、（ ）损

失、（ ）损失和（ ）损失。

11．对于多级离心压缩机，若要达到同样的压力比，压缩重气体时，所需的多

变压缩功（ ），因而级数就（ ）；反之，压缩轻气体时，所需的多变压缩功就（ ），因而级数就要（ ）。

12．离心压缩机的工作特性可简要地表示为，在一定转速和进口条件下的

（ ）与流量、（ ）与流量的性能曲线。

13．就压力比与流量的性能曲线而言，在一定转速下，增大流量，压缩机的压

力比将（ ），反之则（ ）。

14．在每个转速下，每条压力比与流量关系曲线的左端点为（ ）。各喘振

点联成（ ），压缩机只能在喘振线的（ ）性能曲线上正常工作。 15．从节能的观点出发，要求选用机器时，尽量使机器运行在（ ）

或尽量靠近（ ），以减小能量的消耗与浪费。

16．压缩机性能曲线的左边受到（ ）的限制，右边受到（ ）

的限制，在这两个工况之间的区域称为压缩机的（ ）。压缩机变工况的（ ）越宽越好。

17．对离心压缩机发生喘振的机理分析表明，旋转脱离是（ ）的前奏，而

（ ）是旋转脱离进一步恶化的结果。

18．发生喘振的内在因素是叶道中几乎充满了（ ），而外在条件与管

网的（ ）和管网的（ ）有关。

19．离心压缩机发生堵塞工况时，其（ ）得不到提高，（ ）也不可

14

过程流体机械习题 能再增大，故压缩机性能曲线的（ ）受到堵塞工况的限制。 20．在离心压缩机中，往往对小流量的不稳定工况通称为（ ）。 21．离心压缩机的级数愈多，压缩机的性能曲线愈（ ），喘振流量愈（ ），

堵塞流量愈（ ），其稳定工作范围也就愈（ ）。 22．就压缩机的性能好坏而言，其最佳效率愈（ ），效率曲线愈（ ），稳

定工作范围愈（ ），压缩机的性能愈（ ）。

23．管网特性曲线决定于管网本身的（ ）和用户的要求。 24．压缩机串联工作可增大气流的（ ），压缩机并联工作可增大气流的

（ ）。 25．流动相似的相似条件是模型与实物机之间（ ）相似、（ ）相似、（ ）

相似和（ ）相似。

26．对于离心压缩机，经简化分析与公式推导其流动相似应具备的条件可归结

为（ ）相似、（ ）相似、（ ）相等和（ ）相等。

27．符合流动相似的机器其相似工况的（ ）相等。

28．转速调节时压力和流量的变化都较大，从而可显著扩大（ ），且

并不引起其他附加（ ），亦不附加其他（ ），因而它是一种经济简便的方法。

29．按照压缩机、原动机及齿轮变速箱中的轴承、密封、齿轮等工作的要求，

需要由油路系统提供一定流量、压力并保持一定油温的循环润滑油，以起（ ）、（ ）、（ ）和（ ）的作用。 30．压缩机水路冷却系统包括（ ）、（ ）和（ ）等。 31．安全检测系统包括压缩机（ ）、转速、功率和转子轴向位移及轴承、密

封部位的（ ）等参数的测量。

32．离心压缩机的自动控制系统用于机器的（ ）、（ ）、原动机的变转速、

压缩机工况点保持稳定或变工况调节，以使压缩机尽量处于最佳工作状态。 33．离心压缩机的自动控制系统与各检测系统和在线实时故障诊断系统连锁控

制，实现紧急、快速、自动（ ），以确保机器的（ ）。

34．流体作用在叶轮上的轴向力由两部分组成，一部分是叶轮两侧的

（ ）；一部分是流经叶轮的（ ）。 35．常用的轴向推力的平衡措施有：（ ）、（ ）和采用

（ ）。

36．防止离心压缩机的转子因受其重力下沉需要两个（ ）轴承，防止转子

因受轴向推力窜动需要（ ）轴承。

37．轴端密封严防漏气的常用方法有（ ）密封、（ ）密封和（ ）

密封。

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第I篇 过程流体机械习题 二、选择题

1.______是组成离心压缩机的基本单元。

A．级 B．段 C．缸 D．列

2.在压缩机关键截面的统一规定中，______代表回流器进口截面。 A．3 B．4 C．5 D．6

3.在后弯叶片型叶轮中，______的叶轮称为压缩机型叶轮。 A．βA2=15°～ 20°

B．βA2=15°～ 30°

C．βA2=25°～ 40° D．βA2=30°～ 60° 4.在后弯叶片型叶轮中，______的叶轮称为水泵型叶轮。 A．βA2=10°～20° B．βA2=15°～30°

C．βA2=25°～40° D．βA2=30°～60°5.根据斯陀道拉的理论，由于有限

A.C.u2ZCu2sinA2ZsinA2B.D.u2ZcosA2cosA2Cu2Z叶片数叶轮中轴向涡流的影响，所引起的滑移速度是______。 6.级中任意截面上的气流温升为______。

Ci2C2KRjA.htotK12C.B.K1RhKtot2C2C122K1RhKRtotCi2C2j2Ci2C2jD.K2RK1

7.离心压缩机级的多变效率可以用______表示。

m1pokmk1kTbTak1polpklgbpalgA.B.mpokm1kk1pbpakpolT k1lgbTalgC.D.16

过程流体机械习题 8.在离心压缩机中多变指数一般为______。

A. m = 1 B. 1 < m < k C. m = k D.m > k

9.为了评价压缩机级中气流的流动情况好坏，引入一个流动效率的概念，其定义为______。

A.hydhpolhthB.polhpolhtot

C.hyd11dfpolD.pol1hhydhtot10．后弯型叶轮，叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反，叶片出口角2A______。 A. >90° B. <90° C. >180° D.<180° 11．径向型叶轮，叶片出口角2A______。

A. =90° B. <90° C. >90° D.<180°

12．前弯型叶轮，叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相同，2A______。 A. >90° B. <90° C. >180° D.<180°

三、名词解释

1. 离心压缩机 2. 离心压缩机的级 3. 离心压缩机的调节 4. 工况点 5. 一元流动 6. 轴功率Nz 7. 最佳工况点 8. 喘振点 9. 流动相似 10. 管网特性曲线 11. 转子的临界转速 12. 管网 13. 转子的轴向推力 14. 离心压缩机的机械损失Nm 15. 离心压缩机级的多变效率ηpol（列出表达式）

四、是非判断

1．离心压缩机的级分为三种型式，即单级、双级和多级。（ ） 2．离心压缩机的中间级由扩压器、弯道、回流器组成。（ ） 3．离心压缩机的首级由叶轮、吸气管和中间级组成。（ ） 4．离心压缩机的末级由叶轮、扩压器和排气蜗室组成。（ ） 5．防止离心压缩机的转子因受轴向推力窜动需要径向轴承。（ ）

6．叶轮结构型式按叶片弯曲型式可分为闭式、半开式和双面进气叶轮。（ ） 7．叶轮出口速度三角形由牵连速度、相对速度和绝对速度构成。（ ） 8．扩压器的作用是让气流平稳流动。（ ）

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第I篇 过程流体机械习题 9．离心压缩机级内的能量损失主要包括流动损失、漏气损失和轮阻损失。（ ） 10．常用的轴向推力的平衡措施有：叶轮对排、叶轮背面加筋和采用平衡盘。（ ） 11．对于多级离心压缩机，若要达到同样的压力比，压缩重气体时，所需的多

变压缩功大，因而级数就多。（ ）

12．就压力比与流量的性能曲线而言，在一定转速下，增大流量，离心压缩机

的压力比将上升。（ ）

13．在每个转速下，每条压力比与流量关系曲线的左端点为阻塞工况点。（ ） 14．离心压缩机只能在喘振线的左面性能曲线上正常工作。（ ）

15．从节能的观点出发，要求选用机器时，尽量使机器运行在最佳工况点上或

尽量靠近最佳工况点，以减小能量的消耗与浪费。（ ）

16．压缩机性能曲线的左边受到的限制堵塞工况，右边受到喘振工况的限制，

在这两个工况之间的区域称为压缩机的稳定工作范围。压缩机变工况的稳定工作范围越宽越好。（ ）

17．对离心压缩机发生喘振的机理分析表明，汽蚀是喘振的前奏，而喘振是汽

蚀进一步恶化的结果。（ ）

18．发生喘振的内在因素是叶道中几乎充满了气流的脱离，而外在条件与管网

的容积和管网的特性曲线有关。（ ）

19．离心压缩机发生堵塞工况时，其气流压力得不到提高，流量也不可能再增

大，故压缩机性能曲线的左边受到堵塞工况的限制。（ ）

20．在离心压缩机中，往往对小流量的不稳定工况通称为阻塞工况。（ ） 21．离心压缩机的级数愈少，压缩机的性能曲线愈陡，喘振流量愈大，堵塞流

量愈小，其稳定工作范围也就愈窄。（ ）

22．就压缩机的性能好坏而言，其最佳效率愈高，效率曲线愈平坦，稳定工作

范围愈宽，压缩机的性能愈好。（ ）

23．管网特性曲线决定于离心压缩机的性能和用户的要求。（ ）

24．压缩机串联工作可增大气流的输送流量，压缩机并联工作可增大气流的排

出压力。（ ）

25．流动相似的相似条件是模型与实物机之间几何相似、运动相似、动力相似

和热力相似。（ ）

26．对于离心压缩机，经简化分析与公式推导其流动相似应具备的条件可归结

为几何相似、叶轮进口速度三角形相似、特征马赫数相等。（ ） 27．符合流动相似的机器其相似工况的功率相等。（ ）

28．转速调节时压力和流量的变化都较大，从而可显著扩大稳定工况区，且并

不引起其他附加损失，亦不附加其他结构，因而它是一种经济简便的方法。（ ）

29．按照压缩机、原动机及齿轮变速箱中的轴承、密封、齿轮等工作的要求，

需要由油路系统提供一定流量、压力并保持一定油温的循环润滑油，以起润

18

过程流体机械习题 滑、支撑、密封和吸收热量的作用。（ ）

30．防止离心压缩机的转子因受其重力下沉需要两个轴向止推轴承。（ ）

五、简答分析

1．简述离心压缩机级的三种型式及各种型式的基本结构。 2．与往复式压缩机相比，离心压缩机具有哪些特点？

3．列出欧拉方程的两种表达式，并说明该方程的物理意义。 4．列出离心压缩机的能量方程，并说明该方程的物理意义。 5．列出离心压缩机的伯努利方程，并说明该方程的物理意义。 6．比较离心压缩机效率高低时需注意哪些问题？ 7．简述离心压缩机喘振的发生机理。 8．简述喘振的危害？ 9．简述防喘振的措施？

10．离心压缩机的堵塞工况是如何产生的？ 11．如何判断工况点是否为稳定工况点？

12．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？ 13．简述离心压缩机常用的调节方法？

14．采用压缩机出口管道中的节流阀门进行工况调节有哪些特点？ 15．采用压缩机进口管道中的节流阀门进行工况调节有哪些特点？ 16．离心压缩机有哪些附属系统？它们分别起什么作用？ 17．简述防止滑动轴承油膜振荡的常用方法？ 18．简述现代机械故障诊断技术的基本原理？ 19．机械故障诊断系统的基本组成？ 20．简述离心压缩机选型的基本原则？

21．何谓离心压缩机的级？它由哪些部分组成？各部件有何作用？ 22．多级压缩机为何要采用分段和中间冷却？

23．试分析说明级数与圆周速度和气体分子量的关系？

24．示意画出级的总能量头与有效能量头和能量损失的分配关系？ 25．有哪几种轴端密封？试简述它们的密封原理和特点？ 26．试简要分析比较轴流式与离心式压缩机的性能特点？

六、作图分析

1．图I-3-1中标出级中关键截面统一规定的序号，并在横线处注明各序号代表的截面名称。

＿＿＿ ＿；＿＿ ＿＿；＿＿ ＿＿；＿＿ ＿＿；

＿＿＿ ＿；＿＿ ＿＿；＿＿ ＿＿。

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第I篇 过程流体机械习题 图I-3-2 图I-3-1

2．图I-3-2为某级的功耗分配图，请在图中标出各能量头的符号，并在横线处注明各能量头符号代表的能头名称。

＿＿＿ ＿；＿＿ ＿＿；＿＿ ＿＿；＿＿ ＿＿； ＿＿＿ ＿；＿＿ ＿＿；＿＿ ＿＿。

3．某离心式压缩机原进气温度为30℃，工作点在A点，因生产中冷却器故障，使来气温度剧增到10℃，这时，压缩机突然喘振，试借助图I-3-3分析其原因。

图I-3-3 图I-3-4

4．某压缩机原在图I-3-4所示的A点正常运转，后来由于某种原因，进气管被异物堵塞而出现喘振，试借助图I-3-4分析其原因。

5．某压缩机原在转速为n1下正常运转，工作点为A点，后作为驱动机的蒸汽轮机的高压蒸汽供应不足，转速下降，导致压缩机喘振，试借助图I-3-5分析其原因。

6．某压缩机原在A点正常工作，后来因用户需气量的减少而导致发生喘振，试借助图I-3-6分析其原因。

7．作出离心式压缩机三种形式的管网特性曲线。

20

过程流体机械习题 图I-3-5 图I-3-6

七、计算题

1．已知丙烯C3H6的R=197.57J/kg×K，k=CP=1.1548首级进口压力0.12MPa，

CV0温度-41.7C，若选取u2235.6m/s,2r0.31,2A50,z24,

0ldf0.04,pol0.76,试求首级的压力比?级出口压力pout?

2．已知某压缩机的第四级进口容积流量qvin1.543m3/s，该级D2=0.65m，

u2170m/s,2A300，24mm,2r0.134,2=1.094，Z=22片，试计

0算该级叶轮出口相对宽度b2=？该值是否符合要求？

D23．已知某化工厂空气压缩机流量27000m3/h，进口压力pin16.1MPa，温度tin=54℃，要求出口压力pout=0.303MPa，试通过初步方案计算，选用一台几级离

b心压缩机？其各级的u2,D2,2,等参数选多少合适？应选输出功率为多少的

D2电动机？

4．已知某石化公司需要一台氢气压缩机，流量为28200m3/h，进口压力pin=16.1MPa，温度tin=54℃，要求出口压力pout=18.66MPa，选用一台几级离心压缩机？该离心压缩机应采用什么样的结构，有何特殊要求？

5．某炼油厂催化裂化装置需要一台主风机，流量140×103m3/h，进口压力0.0998MPa，温度25℃，要求出口压力0.297MPa，试选一台什么型号的压缩机？ 6. 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

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第I篇 过程流体机械习题 角βA2=42°，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?

7. 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βA2=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?

8. 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？ 9． 一台风机，在标准状态下工作，转速 n=1450 r/min，流量 Q=49400 m/h ，压头 H=3kPa，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？

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过程流体机械习题 D1202mm，10. 已知某离心式空气压缩机的第一级叶轮直径D2380mm，

rA240o，z16，叶轮转速n13800min，流量系数r20.233，

190o。求叶轮对单位质量气体所提供的理论能头HT及叶片无限多时的理

论能头HT。

11. 已知某离心式空气压缩机的有效流量

G6.95kgs，漏气损失系数

l0.013，轮阻损失系数df0.03。叶轮对单位质量气体作功

HT45895Jkg。计算叶轮作功是消耗的理论功率、漏气损失功率、轮阻损

ts30oC失功率、总功率及叶轮对单位质量有效气体的总耗功。

12. 以知某离心式空气压缩机进口截面s处气流参数如下：

，

cs13.64ms，

ps89240Pa，气体常数

R287.64Jkg，绝热指数

k1.4，叶轮总耗功为

为：

叶轮进口截面： 叶轮出口截面：

5729Jkg，指数系数2.73，各关键截面处的气速

co87.4ms 叶轮叶道进口截面 ： s 扩散器出口截面：

s

/c1133.4ms

c2199.8mc4122.5ms

下级叶轮进口截面：

co/87.4m 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。 13. 查找某离心压缩机的性能曲线。现机器的工作转速及吸入压力与性能曲线图相同，而吸入温度

n3000rmin，介质

Ts330.7K，若设计流量

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第I篇 过程流体机械习题 Qs2400m3h，求其对应的压力比、功率、多变效率各为多少？

ps和

14. 某离心压缩机性能曲线如习题2-8附图所示。设工作转速、吸气压力介质均与图上一致，而吸气温度

Ts332K。问流量为

32400mh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）。 2-10 题2-8的离心压缩机（见习题2-8附图），如拟在

/pd274590Pa3mQ2440/sh，

/n工况下工作，试确定转速应为多少？（此题可用猜算法或

作图法解）

15. 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470.7Jkg.K，绝热指数k1.30。其中某级进气压力

TS363.8K。现用空气对该级试验，得性能

32500mps29.42104Pa，进气温度

曲线如习题2-8附图所示，并如试验时与设计点对应的流量为按等比容比方法，将此曲线换算成压缩油田气的性能曲线。

h。试

16. 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。

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