项目一 课题五 流体输送机械-往复式压缩机-章节过关卷-《化工单元操作》（化工版第三版）（原卷版+解析版）

《化工单元操作》（化工版第三版） 项目一 流体输送 课题五 流体输送机械-往复式压缩机 时间：60分钟 总分：100分 班级 姓名 学号 成绩 一、填空题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 往复式压缩机的工作过程包括 _________ 、 ________ 、 ________ 、 ________。 2. 往复式压缩机的主要性能参数有 _________ 、 ________ 、 ________ 、 ________、 ________。 3. 往复式压缩机的排气量调节方法有 _________ 、 ________ 、 ________ 、 ________、 ________。 4. 往复式压缩机的压缩比是指 __________________ 与 __________________ 之比。 5. 往复式压缩机的气缸余隙容积的作用是 _________ 、 ________ 、 ________。 6. 往复式压缩机的气阀主要由 _________ 、 ________ 、 _________ 、 ________组成。 7. 往复式压缩机的一般多采用________级压缩。 8. 为了减少往复式压缩机的排气脉动，通常会在排气管路上安装 __________________ 。 9. 往复式压缩机的理论工作循环中， __________________ 过程和 __________________ 过程是绝热过程。 10. 往复式压缩机的活塞环的作用是 __________________ 和 __________________ 。 二、选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 往复式压缩机的实际排气量（ ）理论排气量。 A. 大于 B. 小于 C. 等于 D. 可能大于也可能小于 2. 下列不是影响往复式压缩机排气量的因素是（ ） A. 余隙容积 B. 压缩比 C. 泄漏 D. 转速 3. 往复式压缩机的压缩级数越多，则（ ） A. 排气温度越高 B. 功耗越大 C. 排气量越大 D. 排气压力越稳定 4. 往复式压缩机在（ ）情况下会发生喘振。 A. 小流量 B. 大流量 C. 中等流量 D. 任何流量 5. 往复式压缩机的气阀中，升程限制器的作用是（ ） A. 限制阀片的升程 B. 限制气体的流量 C. 缓冲气流 D. 防止阀片反转 6. 下列哪种润滑方式适用于大型往复式压缩机（ ） A. 飞溅润滑 B. 压力润滑 C. 滴油润滑 D. 油环润滑 7. 往复式压缩机的活塞行程增大，其排气量（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 8. 为提高往复式压缩机的气缸容积利用率，应（ ）余隙系数。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先增大后减小 9. 往复式压缩机的排气温度过高可能是由于（ ） A. 压缩比过小 B. 冷却效果好 C. 吸气温度高 D. 泄漏量小 10. 往复式压缩机的活塞杆与十字头的连接方式通常为（ ） A. 螺纹连接 B. 销钉连接 C. 法兰连接 D. 焊接 三、简答题（本答题共4小题，第1、2、3、4小题分值分别为7、10、13、10分，共计40分） 1.（本小题7分）简述往复式压缩机的结构与工作原理。 2.（本小题10分）分析往复式压缩机余隙容积对排气量的影响。 3.（本小题13分） 说明往复式压缩机的多级压缩有哪些优点。 4.（本小题10分）讨论往复式压缩机在运行过程中可能出现的故障及解决方法。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 《化工单元操作》（化工版第三版） 项目一 流体输送 课题五 流体输送机械-往复式压缩机 时间：60分钟 总分：100分 班级 姓名 学号 成绩 一、填空题（共10小题，每小题3分，共30分） 1. 往复式压缩机的工作过程包括 _________ 、 ________ 、 ________ 、 ________。 【答案】膨胀；吸入；压缩；排出 【解析】往复式压缩机的工作过程包括膨胀、吸入、压缩、排出。 2. 往复式压缩机的主要性能参数有 _________ 、 ________ 、 ________ 、 ________、 ________。 【答案】排气量；排气压力；排气温度；功率和效率；多级压缩 【解析】往复式压缩机的主要性能参数有排气量、排气压力、排气温度、功率和效率、多级压缩。 3. 往复式压缩机的排气量调节方法有 _________ 、 ________ 、 ________ 、 ________、 ________。 【答案】转速调节；进气阀调节；旁通调节；余隙腔调节；出口阀调节 【解析】往复式压缩机的排气量调节方法有转速调节、进气阀调节、旁通调节、余隙腔调节、出口阀调节。 4. 往复式压缩机的压缩比是指 __________________ 与 __________________ 之比。 【答案】出口压力；入口压力 【解析】往复式压缩机的压缩比是指出口压力和入口压力之比。 5. 往复式压缩机的气缸余隙容积的作用是 _________ 、 ________ 、 ________。 【答案】防止机械损坏；缓冲冲击；调节进气量 【解析】往复式压缩机的气缸余隙容积的作用是防止机械损坏、缓冲冲击、调节进气量。 6. 往复式压缩机的气阀主要由 _________ 、 ________ 、 _________ 、 ________组成。 【答案】阀座、启闭元件、升程限制器、弹性元件 【解析】往复式压缩机的气阀主要由阀座、启闭元件、升程限制器、弹性元件等部件组成。 7. 往复式压缩机的一般多采用________级压缩。 【答案】四 【解析】往复式压缩机的一般多采用四级压缩。 8. 为了减少往复式压缩机的排气脉动，通常会在排气管路上安装 __________________ 。 【答案】缓冲罐 【解析】为了减少往复式压缩机的排气脉动，通常会在排气管路上安装缓冲罐，目的是减小气体的湍流。 9. 往复式压缩机的理论工作循环中， __________________ 过程和 __________________ 过程是绝热过程。 【答案】压缩；膨胀 【解析】往复式压缩机的理论工作循环中，压缩过程和膨胀过程是绝热过程。 10. 往复式压缩机的活塞环的作用是 __________________ 和 __________________ 。 【答案】密封作用；减少摩擦与磨损 【解析】往复式压缩机的活塞环的作用是密封作用和减少摩擦与磨损。 二、选择题（共10小题，每小题3分，共30分） 1. 往复式压缩机的实际排气量（ ）理论排气量。 A. 大于 B. 小于 C. 等于 D. 可能大于也可能小于 【答案】B 【解析】往复式压缩机的实际排气量通常低于理论排气量。这是因为实际运行中，压缩机受到多种因素的影响，导致实际排气量低于理论值。 2. 下列不是影响往复式压缩机排气量的因素是（ ） A. 余隙容积 B. 压缩比 C. 泄漏 D. 转速 【答案】B 【解析】影响往复式压缩机排气量的因素主要包括以下几个方面：进气滤清器故障；气缸、活塞、活塞环磨损；填料函不严：气阀故障：气阀弹簧力与气体力匹配不当：压缩机转速降低。 3. 往复式压缩机的压缩级数越多，则（ ） A. 排气温度越高 B. 功耗越大 C. 排气量越大 D. 排气压力越稳定 【答案】D 【解析】往复式压缩机的压缩级数越多，则有以下特点：压缩效率提高；排气压力更高；降低排气温度：每级压缩后进行冷却，使气体温度降低，避免过高温度对压缩机造成损害，提高运行的安全性和可靠性。 4. 往复式压缩机在（ ）情况下会发生喘振。 A. 小流量 B. 大流量 C. 中等流量 D. 任何流量 【答案】A 【解析】往复式压缩机在小流量情况下会发生喘振。 5. 往复式压缩机的气阀中，升程限制器的作用是（ ） A. 限制阀片的升程 B. 限制气体的流量 C. 缓冲气流 D. 防止阀片反转 【答案】A 【解析】升程限制器在往复式压缩机的气阀中扮演着至关重要的角色，其主要作用包括：限制阀片升程；导向作用；支撑弹簧。 6. 下列哪种润滑方式适用于大型往复式压缩机（ ） A. 飞溅润滑 B. 压力润滑 C. 滴油润滑 D. 油环润滑 【答案】B 【解析】 （1）压力注油润滑： 这种方式使用注油器将润滑油以一定速度注入气缸润滑点上。对于大容量压缩机，注油器通常由单独的电机驱动。调节加压注油时，需要按照设计机供油量再加大75%，以克服气缸的反压力。压力注油的最大优点是能够以最少的油量达到各摩擦表面最合理的润滑，因此被广泛应用于有十字头式压缩机和其他大容量高压压缩机的外部润滑。 （2）飞溅润滑： 主要用于小型无十字头压缩机，通过连杆上的打油杆将油飞溅到各润滑部位进行润滑。 （2）吸油润滑： 适用于无法采用飞溅润滑的无十字头式压缩机，通过压缩机进气口吸入少量润滑油进行润滑。 7. 往复式压缩机的活塞行程增大，其排气量（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 【答案】A 【解析】往复式压缩机的活塞行程增大，其排气量会增加。因为活塞行程增大，意味着活塞在气缸内运动的距离变长，每次往复运动所排出的气体体积也会相应增加，从而导致排气量增大。 8. 为提高往复式压缩机的气缸容积利用率，应（ ）余隙系数。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先增大后减小 【答案】B 【解析】为提高往复式压缩机的气缸容积利用率，应选择较小的余隙系数。余隙系数小意味着气缸中剩余空间的体积更小，从而使得实际参与压缩的容积增加，提高压缩机的效率。 9. 往复式压缩机的排气温度过高可能是由于（ ） A. 压缩比过小 B. 冷却效果好 C. 吸气温度高 D. 泄漏量小 【答案】C 【解析】往复式压缩机的排气温度过高可能是由于吸气温度高或者冷却效果不好。 10. 往复式压缩机的活塞杆与十字头的连接方式通常为（ ） A. 螺纹连接 B. 销钉连接 C. 法兰连接 D. 焊接 【答案】B 【解析】往复式压缩机的活塞杆与十字头的连接方式主要有以下几种： 直接连接：活塞杆通过螺纹连接到十字头上，通常使用螺纹套和锁紧螺母来实现连接。这种连接方式适用于中小型压缩机。间接连接：活塞杆不是通过螺纹连接到十字头，而是采用其他方式如焊接或其他机械连接。适用于大型往复式压缩机。 液压紧固连接：使用高压油泵将活塞杆拉长，然后在活塞杆拉长状态下拧紧紧固螺母，以保证活塞杆和十字头的稳定可靠连接。这种方法适用于大型压缩机，尤其是在需要较大预紧力的情况下。 三、简答题（本答题共4小题，第1、2、3、4小题分值分别为7、10、13、10分，共计40分） 1.（本小题7分）简述往复式压缩机的结构与工作原理。 【答案】 （1）往复式压缩机的组成： 气缸：气缸是压缩机的核心部件，气体压缩过程在这里进行。 活塞：活塞在气缸内往复运动，通过改变气缸内的工作容积来实现气体的吸入、压缩和排出。 曲轴：曲轴连接连杆，将旋转运动转换为活塞的往复运动。 连杆：连杆连接活塞和曲轴，传递动力并保持运动的平稳性。 进排气阀：控制气体的吸入和排出，确保压缩机的高效运行。 （2） 工作原理 往复式压缩机的工作原理是通过活塞在气缸内的往复运动来改变气缸的工作容积，从而实现气体的压缩。具体工作过程包括： 膨胀过程：当活塞向一个方向移动时，气缸容积增大，压力下降，气缸内的气体膨胀。 吸入过程：随着气缸压力下降，进口气体推开进气阀进入气缸。 压缩过程：当活塞反向运动时，气缸容积减小，气体被压缩，压力升高。 排气过程：当气缸内压力高于排气压力时，排气阀打开，压缩气体排出气缸。 整个运行过程中，曲轴转动一周，活塞往复一次，完成一个工作循环。这种压缩机适用于中低压力的气体压缩，如空气压缩和制冷行业中的常见应用。 2.（本小题10分）分析往复式压缩机余隙容积对排气量的影响。 【答案】 往复式压缩机的余隙容积对排气量的影响主要体现在以下几个方面： （1）有效吸气容积的变化： 当余隙容积较小时，有效吸气容积增加，导致排气量增大。这是因为较小的余隙容积允许更多的气体在吸气阶段被吸入，从而增加了压缩机的总吸气能力。 相反，增大余隙容积会导致有效吸气容积降低，进而使排气量减小。这是因为更多的空间被余隙容积占据，减少了实际用于压缩的气体量。 （2）节能效果： 通过精确控制余隙容积，可以实现压缩机排气量的无级调节，从而优化能源消耗。例如，在低负荷时减少余隙容积，可以提高能效；而在高负荷时增加余隙容积，以应对更大的排气需求。 实际应用中，如中石化济南炼化的案例中，通过增加余隙调节，每年可以节省大量的电力和经济效益。 （3）机械效率的影响： 改变余隙容积不仅影响排气量，还会影响压缩机的机械效率。适当的余隙容积可以减少机械摩擦损失，提高整体效率。 3.（本小题13分） 说明往复式压缩机的多级压缩有哪些优点。 【答案】 （1）节省压缩功：通过分级压缩，每一级的压缩比降低，使得每级所需的压缩功减少，从而整体上节省了功率消耗。 （2）提高气缸容积利用率：多级压缩可以减小余隙容积内残留气体的膨胀，从而提高气缸的容积利用率。 （3）降低排气温度：多级压缩可以在各级之间进行冷却，有效降低排气温度，避免因温度过高而导致的设备损坏或效率下降。 （4）减小作用在运动部件上的力：多级压缩使得每一级的压力差减小，从而减少了作用在活塞等运动部件上的最大气体力，有利于提高设备的机械效率和寿命。 （5）提高压缩效率：多级压缩可以提高压缩机的效率，因为每一级都可以更接近理想的等温压缩过程，从而减少了能量损失。 （6）延长设备寿命：由于多级压缩降低了排气温度和作用力，可以减少设备的磨损和故障率，延长设备的使用寿命。 （7）提高系统可靠性：多级压缩系统通常具有更好的稳定性和可靠性，因为每一级的压力和温度都得到了更好的控制。 （8）适应高压需求：对于需要较高工作压力的场合，多级压缩是必要的，因为它能够提供更高的压力范围，而单级压缩无法达到这些要求。 4.（本小题10分）讨论往复式压缩机在运行过程中可能出现的故障及解决方法。 【答案】 故障名称 产生原因 解决办法 机身有撞击声 可能是十字头销、销盖或十字头滑履松动，主轴瓦、连杆大头瓦或小头瓦松了或磨损，油压低，油温过低，不恰当的油，实际上来自气缸。 紧固/调换松了的零件，紧固/调换轴瓦、检查间隙，增加油压，修理泄漏，机器加载前加热油，对油冷却器减少冷却剂供给，根据规范使用适当的油。 压缩机不起动 供电源失效，开关设备或起动盘失灵，油压低停车开关断开，控制盘问题，气缸增压过高，运部部件阻挡，盘车装置/锁定器锁住。 恢复供电源，检查线路，联锁，继电器，检查集油总管的油压，如果油压正常，调整开关；否则，参考“油压低”处理。 电机不同步 电压低，起动力矩过大，不正确的功率因数，励磁电压失效。 纠正低压电源，起动时压缩机卸载，调整变阻器，纠正励磁问题，见制造商说明书。 曲轴油密封泄漏 密封安装有毛病，排放孔堵塞。 根据说明书重新设置密封，清理堵塞。 油压低 油泵气蚀，传动零件打击油面使油起泡沫，油冷，滤油器脏，主轴承油泄漏过多，油压力阀(PCV)设置不正确，安全阀设置压力低，压力表有偏差，油池入口油滤器堵塞。 换磨损的油泵，降低油池的油位，用浸没式加热器或蒸汽管道加热机身油，换滤芯，清洁过滤器壳体，检查间隙，根据需要调换轴承，按规范设置，见润滑油图，调整或调换安全阀，换表，清洁入口油滤器。 气缸有噪声 活塞松，活塞撞到缸盖或填料箱，十字头连接松了，阀门坏了或泄漏，活塞环坏了，阀座垫圈坏了或阀松动，卸荷器柱塞振颠。 拆卸气缸，拧紧活塞螺母，注意垫片的安装，检查和重新拧紧，修理或调换阀门，调换活塞环，调换垫圈，检查阀座表面看是否损坏，如有必要则修理，调换卸荷器柱塞弹簧。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$