通風機和壓縮機（第2版）

《通風機和壓縮機（第2版）》是2011年清華大學出版社出版的圖書，作者是吳玉林、陳慶光、劉樹紅。

基本介紹

• 中文名：通風機和壓縮機（第2版）
• 作者：吳玉林、陳慶光、劉樹紅 
• ISBN：9787302272618
• 定價：43元

圖書簡介

本書是在2005年出版的第1版的基礎上修訂而成的。全書共分14章，主要介紹了離心式和軸流式通風機及壓縮機的基本原理、氣動力設計方法和通風機的性能試驗，同時還介紹了通風機噪聲、內部湍流計算、氣動噪聲預測、內部流動測量以及壓縮機三維反問題氣動設計理論和方法等方面的內容及其研究進展。
本書可作為流體機械專業本科生的教學用書，也是流體機械等相關專業研究生、科研人員、設計人員以及廣大通風機和壓縮機使用者的首選參考書。

圖書信息

印次：2-1
裝幀：平裝
印刷日期：2011-12-23

前言

通風機和壓縮機是一種用量最大的通用機械，在礦山和冶金工程、石油和化學工業、航空航天和航海工程、能源工程和車輛工程等國民經濟的各個部門都有廣泛的套用。由於套用場合、性能參數、輸送介質和使用要求的不同，通風機和壓縮機的品種及規格繁多，其結構形式多種多樣。本書主要介紹通風機和壓縮機的基本原理、基本的氣動力設計計算方法、三維反問題氣動設計計算和通風機的性能試驗。在通風機和壓縮機的選型設計和運行分析方面，本書可作為廣大通風機和壓縮機使用者的參考書，對通風機和壓縮機的設計人員也會有所幫助。同時，本書還介紹了通風機內部三維湍流計算、通風機氣動噪聲預測計算和通風機內部流動測量等方面的內容及其研究進展情況，也可以作為流體機械教學和科研的參考書。

本書共分14章，其中，第1～7章由吳玉林和劉樹紅編寫，第8章和第9章由陳慶光和張揚軍編寫，第10章由陳慶光、吳玉林和唐宏芬編寫，第11~13章由陳慶光和邢衛東編寫，第14章由楊魏編寫。全書由陳慶光統稿。張揚軍和邢衛東審閱了全書。本書的編寫，得到了編者在清華大學的前輩和同事們的幫助，以及其他高校的專家和有關科研單位技術人員的大力幫助，在此一併表示衷心的感謝。

隨著科學技術的進步和計算流體力學、葉輪機械轉子動力學和流動測量技術的迅速發展，通風機和壓縮機研究的新成果不斷湧現，編者希望讀者能夠以本書為基礎並參考國內外的最新文獻，共同推進通風機和壓縮機的研究發展。

本書的寫作得到了柴油機增壓技術重點實驗室基金項目的支持。

再版說明

本書第1版於2005年2月出版，本次出版為第2版。與第1版相比，主要對第1~5章、第7~10章進行了較多的修改，並增加了第14章。修改內容包括： 修正了第1版各章中的印刷錯誤； 引用了一些最新頒布的國家和行業標準(第10章)； 更新了部分章節的內容(如第7~10章)； 調整了部分章節內容的編排順序； 根據內容需要增加和刪除了一些附圖和表格； 統一了部分變數和符號； 結合作者近年來的研究工作補充了一種軸流通風機設計方法(第5章的混合設計法)； 補充了壓縮機的三維反問題設計計算理論和方法； 補充了一些例題和算例。本書修改工作主要由陳慶光教授完成。

在書稿修改過程中，清華大學熱能系流體機械及工程研究所的祝寶山副教授提出了很多寶貴的意見和建議，山東科技大學通風機技術研究所的張永超博士、房菲碩士和徐曉碩士在文字整理和繪製插圖等方面做了大量的工作，在此對他們表示衷心的感謝。

本次再版雖然對第1版中存在的一些錯誤和缺陷進行了一定程度的彌補，但由於作者水平有限和時間倉促，缺點和錯誤仍在所難免，敬請讀者和同行專家批評指正。

編者於清華大學

2011年8月

目錄

第1章概述

1.1風機和壓縮機的分類和套用

1.1.1風機和壓縮機的分類

1.1.2風機和壓縮機的套用

1.2通風機的結構和主要性能參數

1.2.1通風機的結構

1.2.2通風機的主要性能參數

1.3氣體的物理性質

1.3.1標準大氣狀態

1.3.2通風機標準進口狀態

1.3.3空氣的參數

1.4氣體的狀態變化和能量轉換

1.4.1熱力學第一定律

1.4.2理想氣體狀態方程

1.4.3氣體機械中的能量轉換

1.4.4封閉系統中氣體的狀態變化

1.4.5開式系統中氣體狀態變化和功的計算

第2章離心式通風機的工作原理

2.1流體力學基本方程

2.1.1理想流體的基本方程

2.1.2離心式通風機葉輪中的相對運動

2.2通風機的基本方程

2.2.1葉輪進出口速度三角形

2.2.2歐拉方程

2.2.3歐拉方程的物理意義

2.3葉輪的反應度和葉輪的形式

2.3.1葉輪的反應度

2.3.2葉輪的形式

2.4氣體在葉輪中的實際流動

2.4.1作用在葉輪中氣體上的作用力

2.4.2有限葉片數的影響

2.4.3進口氣流沖角

2.5離心通風機的損失、功率和效率

2.5.1流動損失

2.5.2泄漏損失

2.5.3輪阻損失

2.5.4功率及效率

2.6通風機的無量綱係數

2.6.1壓力係數

2.6.2流量係數

2.6.3功率係數

2.6.4比轉速、直徑係數和轉速係數

2.7相似設計

2.8離心式通風機的性能曲線

2.8.1不計任何損失時的性能曲線

2.8.2計入損失後的性能曲線

2.8.3有量綱性能曲線

2.8.4無量綱性能曲線

2.8.5通風機的空氣動力學略圖

2.8.6系列產品的綜合性能曲線

2.8.7系列產品的對數坐標曲線

2.9離心式通風機中的內部流動

2.9.1一般離心葉輪中的射流?尾跡流動結構

2.9.2離心通風機葉輪的內部流態

第3章離心式通風機設計

3.1葉輪

3.1.1葉輪的結構形式

3.1.2葉輪主要結構參數的確定

3.2葉片型線的繪製

3.2.1平直葉片

3.2.2圓弧形葉片

3.2.3機翼形葉片

3.3離心式通風機的進氣裝置

3.3.1進氣室

3.3.2進氣口

3.3.3進口導流器

3.4蝸殼設計

3.4.1基本假設

3.4.2蝸殼內壁型線

3.4.3蝸殼寬度

3.4.4蝸殼出口長度及擴壓器

3.4.5蝸舌

3.4.6蝸殼出氣口位置

3.5離心式通風機的理論設計

3.5.1方案選擇

3.5.2設計計算步驟

3.5.3離心通風機設計計算舉例

第4章軸流式通風機

4.1軸流式通風機的工作原理和概況

4.1.1基元級上的速度三角形

4.1.2葉輪對氣體所做的功

4.1.3反應度和預旋

4.2軸流式通風機的幾種方案

4.2.1葉輪前設定導葉

4.2.2葉輪後設定導葉

4.2.3單獨葉輪的級

4.2.4葉輪前後都設定導葉

4.2.5多級軸流通風機

4.3葉柵的空氣動力學特性

4.3.1葉型和葉柵參數

4.3.2葉柵的升力

4.3.3葉型和葉柵的空氣動力學特性

4.3.4葉柵的氣動力基本方程

4.3.5平面葉柵吹風試驗數據

4.4氣流參數沿葉片高度的變化

4.4.1扭速沿半徑的變化

4.4.2氣流速度沿半徑的變化

4.4.3氣流角沿半徑的變化

4.4.4C′ybt沿半徑的變化

4.5葉柵中的損失

4.5.1實際氣體流過葉柵時的損失

4.5.2擴散器中的損失

4.6軸流通風機的特性分析

4.6.1風壓特性曲線

4.6.2功率特性曲線

第5章軸流通風機的設計計算

5.1概述

5.2孤立葉型試驗數據

5.2.1RAF?6E葉型

5.2.2CLARK y葉型

5.2.3LS葉型

5.2.4哥廷根葉型

5.2.5圓弧板葉型

5.3主要結構參數的選取

5.3.1輪轂比ν

5.3.2葉輪外徑Dt

5.3.3葉片數z

5.4第一種孤立葉型設計法

5.5第二種孤立葉型設計法

5.5.1軸流通風機的無量綱係數

5.5.2設計計算步驟

5.6平面葉柵的翼葉造型

5.6.1原始葉型

5.6.2翼葉造型的幾何角

5.6.3葉型中心線

5.6.4各種葉型中心線的長度

5.7第一種葉柵設計法

5.8第二種葉柵設計法

5.9混合設計法

5.10導葉的設計計算

5.10.1前導葉

5.10.2後導葉

5.11徑向間隙和軸向間隙

5.11.1徑向間隙

5.11.2軸向間隙

5.12集流器、整流罩和擴散筒

5.12.1集流器

5.12.2整流罩和整流體

5.12.3擴散器

第6章通風機在管網中的工作及調節

6.1管網及其性能曲線

6.1.1管網的概念

6.1.2管網的阻力計算

6.1.3管網的性能曲線

6.2通風機與管網的聯合工作

6.3通風機的聯合運行

6.3.1並聯運行

6.3.2串聯運行

6.4通風機的調節

6.4.1調節方法

6.4.2各種調節方法的比較

6.5非穩定工況及喘振

6.5.1工況變化及其性能穩定性

6.5.2喘振

第7章通風機的噪聲

7.1聲波及其傳播

7.1.1聲波

7.1.2聲速

7.1.3聲波的反射、折射、繞射和干涉

7.1.4聲波的輻射和衰減

7.2噪聲的物理量度

7.2.1聲壓與聲壓級

7.2.2聲強與聲強級、聲功率與聲功率級

7.2.3聲強、聲功率與聲壓之間的關係

7.3噪聲的評價

7.3.1頻程與頻譜

7.3.2噪聲的主觀評價

7.4噪聲測量與聲功率級的計算

7.4.1噪聲測量儀器

7.4.2通風機噪聲測量條件和測點位置

7.4.3聲功率級的計算

7.5通風機的噪聲源

7.5.1通風機的主要噪聲源

7.5.2通風機噪聲的聲源特性

7.6通風機的聲功率級和比聲功率級

7.6.1通風機的聲功率級

7.6.2通風機的比聲功率級

7.7通風機噪聲與性能的關係

7.8通風機的噪聲特性

7.8.1後彎離心通風機的噪聲特性

7.8.2前彎多翼離心通風機的噪聲特性

7.8.3軸流通風機的噪聲特性

7.9通風機的噪聲控制

7.9.1噪聲控制的一般原則

7.9.2噪聲控制的基本程式

7.9.3通風機噪聲控制方法概述

第8章通風機內部三維湍流計算

8.1通風機內部流動的控制方程

8.2通風機內部三維湍流的計算方法

8.2.1無粘性流動解

8.2.2粘性流動計算

8.3湍流模型及其套用

8.4通風機內部三維非定常湍流的計算

8.4.1動靜干擾格線模型和湍流模型選擇

8.4.2計算實例1

8.4.3計算實例2

第9章通風機氣動噪聲的

數值預測

9.1引言

9.2通風機噪聲數值預測的現狀

9.2.1數學物理模型

9.2.2軸流通風機噪聲模型

9.2.3離心通風機噪聲模型

9.3CFD在通風機噪聲預測中的套用

9.3.1通風機噪聲預測的CFD商用軟體

9.3.2FLUENT軟體模擬噪聲的計算流程

9.3.3通風機噪聲預測實例

第10章通風機性能試驗與內部流場測量

10.1通風機性能試驗的目的及試驗的分類

10.1.1通風機性能試驗的目的

10.1.2通風機試驗的分類

10.1.3通風機性能試驗裝置的分類

10.2壓強的測量

10.2.1壓強測量儀表

10.2.2風道內平均靜壓強的測定

10.3流量的測量

10.3.1流量測量方法

10.3.2皮托靜壓管測流量

10.4溫度和濕度的測量

10.4.1溫度的測量

10.4.2濕度的測量

10.5轉速的測量

10.5.1通風機軸的轉速

10.5.2轉速測量方法及要求

10.6輸入功率的測定

10.6.1測量精度

10.6.2通風機的軸功率

10.6.3電氣測量法測定軸功率

10.6.4葉輪功率

10.6.5傳動系統

10.7尺寸的測量和面積的確定

10.7.1流量測量裝置

10.7.2尺寸公差

10.7.3截面積的確定

10.8空氣密度、濕空氣氣體常數和粘度的確定

10.8.1試驗環境空氣密度、濕空氣氣體常數和截面平均密度

10.8.2蒸汽壓強的確定

10.8.3空氣粘度的確定

10.9通風機噪聲的測量

10.10通風機性能試驗參數的計算與試驗數據處理方法

10.10.1A型風室進氣試驗

10.10.2B型管道出氣試驗

10.11通風機性能參數換算及特性曲線繪製

10.11.1性能參數換算

10.11.2特性曲線繪製

10.12通風機性能試驗數據採集與處理系統簡介

10.12.1概述

10.12.2MGS通風機試驗數據採集與處理系統簡介

10.13通風機內部流場測量

10.13.1概述

10.13.2皮托管測速技術

10.13.3環形葉柵內部流動的PIV測量

第11章離心式壓縮機原理

11.1離心式壓縮機的結構及套用

11.2離心式壓縮機的基本方程

11.2.1歐拉方程

11.2.2能量方程

11.2.3伯努利方程

11.2.4壓縮過程在T?s圖上的表示

11.2.5總耗功和功率

11.2.6滯止參數的表示

11.2.7壓縮機效率的表達式

11.3壓縮機內的基本過程變化

11.3.1壓縮機進氣道

11.3.2工作級間的等熵壓縮過程

11.3.3級中實際壓縮過程

11.4進氣道氣動計算

11.4.1進口截面的氣流參數

11.4.2截面1—1處的氣流參數

11.5葉輪

11.5.1葉道中的流動

11.5.2葉輪中的損失

11.5.3葉輪設計參數的確定

11.6無葉擴壓器

11.6.1氣體在無葉擴壓器中的流動

11.6.2無葉擴壓器進口參數的確定

11.6.3無葉擴壓器出口參數的確定

11.7葉片擴壓器

11.7.1氣體在葉片擴壓器中的流動

11.7.2葉片擴壓器的損失和效率

11.7.3葉片擴壓器主要參數的確定

11.8蝸殼(排氣室)

11.9離心壓縮機氣動參數計算

11.9.1原始數據

11.9.2進氣道參數

11.9.3壓縮機葉輪參數

11.9.4無葉擴壓器段參數

11.9.5葉片擴壓器參數

11.9.6蝸殼參數

11.9.7壓縮機參數校核

11.10離心壓縮機的特性曲線

第12章壓縮機的相似率

12.1壓縮機相似的基本準則

12.2壓縮機的相似條件

12.2.1幾何相似

12.2.2進口速度三角形相似

12.2.3絕熱指數k相等

12.2.4馬赫數Ma相等

12.3相似理論的套用

12.3.1同一壓縮機在不同工作條件下的相似

12.3.2幾何相似的壓縮機的相似工況

12.3.3用無量綱參量表示壓縮機的性能

12.4相似設計

12.5性能換算

12.5.1符合相似時的性能換算

12.5.2近似相似時的換算

第13章軸流式壓縮機原理

13.1基元級速度三角形

13.2級中的氣體壓縮過程

13.3軸流壓縮機氣動參數沿徑向的變化

13.4軸流壓縮機的葉型和葉柵

13.4.1平面葉柵的主要參數

13.4.2壓縮機葉柵的特性

13.5壓縮機平面葉柵設計

13.5.1“名義工況”關係式

13.5.2“最大升阻比”關係式

13.5.3“最小損失”關係式

13.5.4根據平面葉柵數據設計基元級

13.6軸流壓縮機的損失

第14章壓縮機的三維氣動設計方法

14.1基本原理

14.2速度的求解

14.2.1周向平均速度的求解

14.2.2周期速度的求解

14.3密度的計算

14.4葉片形狀的計算

14.5數值求解方法

14.6數值求解難點

14.7環量分布給定方法

14.7.1“三段線”法

14.7.2B樣條曲線法

14.7.3經驗給定法

14.8設計算例

參考文獻