流体机械原理 教学课件.ppt

兰州理工大学流体学院,主要参考资料,丁成伟离心泵与轴流泵关醒凡现代泵设计手册查森.叶片泵原理及水力设计.北京：机械工业出版社曹鵾等编.水轮机原理及水力设计.北京：清华大学出版社徐忠等编.离心式压缩机原理.北京：机械工业出版社舒士甄蒋磁康等.叶轮机械原理.北京：清华大学出版社,兰州理工大学流体学院,第一章叶片式流体机械概述第一节叶片式流体机械的工作过程,叶片式流体机械中的能量转换，是在带有叶片的转子及连续绕流叶片的流体介质之间进行的。叶片与介质间的作用力是惯性力。该力作用在转动的叶片上，因而产生了功（正或负视力矩和叶轮运动方向而定）。功率计算,兰州理工大学流体学院,1、叶轮内的流动过程:,轴流式叶轮,原动机,工作机,兰州理工大学流体学院,2、叶片式机器的特点：1）具有一个带有叶片（动叶）的转子（叶轮impeller或转轮runer）；2）工作时介质对叶片连续绕流；3）介质作用于叶片的力是惯性力；速度分量cu的影响?,兰州理工大学流体学院,3、壳体与静止叶栅的引入：,4）壳体与静止叶栅（静叶）,转轮（动叶）,导叶（静叶）,流线,2007-08-29I,兰州理工大学流体学院,4、圆周分速度的变化及其意义：,兰州理工大学流体学院,结论：叶轮进、出口cu的变化与叶轮所转换的能量成正比；机器进口处通常没有cu机器出口处，通常不希望有cu通过动叶与静叶的配合，可以满足以上要求,兰州理工大学流体学院,5、反击式（反动式）流体机械：轴流式、径流式和混流式（斜流式）,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,5、反击式（反动式）流体机械：轴流式、径流式和混流式（斜流式）,原动机静叶：c，p，但p0；叶轮（转轮）中，c，p,工作机叶轮（转轮）中，c，p，静叶中，c，p,兰州理工大学流体学院,5、冲击式（冲动式）流体机械：（切击式（轴流）、斜击式和双击式）,原动机静叶：c，p至p=0；叶轮（转轮）中，c，p不变,工作机无冲击式！,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,部分进汽（部分进水）,兰州理工大学流体学院,水轮是否属于我们所讨论的叶片式流体机械？,兰州理工大学流体学院,第二节叶片式流体机械的主要性能参数,性能参数：一、流量q：单位时间内流过机器的介质的量（体积或质量）二、能量（水头、扬程、压力、能量头、压缩比）：单位数量介质与机器所交换的能量1、液体（不可压缩）介质,2007-08-29II,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,电站水头与电站静水头：,水轮机水头（净水头）与电站（毛）水头,引水损失,兰州理工大学流体学院,泵的装置扬程,装置静扬程,扬程之间的关系,兰州理工大学流体学院,水头与扬程表示每一牛顿（单位重量）的液体通过机器时发生的能量的变化量,问题1：水头与扬程的定义中的“单位数量”是什么？,问题2：水头与扬程的定义能否用在“神舟六号”上？,可以引入一个与重力无关的定义，只需将“重量”改为“质量”，这个定义称为能量头,兰州理工大学流体学院,2、不可压缩气体介质（通风机）,风压（全压与静压）,兰州理工大学流体学院,3、可压缩气体介质（压缩机）,能量头与压缩比,兰州理工大学流体学院,几个能量参数之间的关系,三、转速n四、功率P与效率原动机输出功率工作机输入功率对不可压缩流体，定义流体功率,兰州理工大学流体学院,效率可表示为（不可压）,或者,问题：对可压缩介质，效率的定义应该有什么考虑？,兰州理工大学流体学院,第三节叶片式流体机械结构形式简介,兰州理工大学流体学院,过流部件（通流部件）和结构部件,兰州理工大学流体学院,问题：单个叶轮的流量和能量头有没有限制？一、叶轮的配置方式，多级与多流，级的概念,兰州理工大学流体学院,背靠背,兰州理工大学流体学院,二、水轮机的结构（一）水轮机的整体结构立式与卧式1、轴流式水轮机,兰州理工大学流体学院,转轮,尾水管,蜗壳,活动导叶,固定导叶,导水机构,兰州理工大学流体学院,2、贯流式水轮机：全贯流式：,活动导叶,发电机转子,转轮叶片,尾水管,兰州理工大学流体学院,活动导叶,发电机,转轮,尾水管,灯泡式,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,轴伸式,活动导叶,转轮,发电机,尾水管,兰州理工大学流体学院,3、混流式水轮机,兰州理工大学流体学院,4、斜流式水轮机,兰州理工大学流体学院,5、冲击（切击）式水轮机,兰州理工大学流体学院,（二）水轮机的过流部件1、引水室：以合适的速度将水流均匀引入转轮闭式蜗壳固定导叶,兰州理工大学流体学院,开式引水室明槽,兰州理工大学流体学院,2、导水机构,活动导叶控制传动机构,控制流量、调节功率,兰州理工大学流体学院,导水机构的分类：,兰州理工大学流体学院,3、转轮：混流式,兰州理工大学流体学院,轴流式,兰州理工大学流体学院,斜流式,兰州理工大学流体学院,切击式,兰州理工大学流体学院,三者的相互位置与关系,兰州理工大学流体学院,4、尾水管,：收集和排出水流，回收能量,5、喷嘴与喷针,兰州理工大学流体学院,折向器,喷针,兰州理工大学流体学院,三、叶片泵、风机与压缩机的结构（一）叶片泵、风机与压缩机的整体结构,用途广泛，结构种类繁多泵与通风机：能量头接近，压力相差很大，由压力引起的结构不同泵与压缩机：压力接近，能量头相差很大，由能量头引起的结构不同介质可压缩性的影响冷却问题介质可压缩性的影响多级结构的不同,兰州理工大学流体学院,1、单级单吸悬臂式离心泵,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,2、潜水污水泵,兰州理工大学流体学院,3、单级离心风机,兰州理工大学流体学院,4、单级双吸水平中开式离心泵,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,5、废气增压涡轮机组,兰州理工大学流体学院,6、节段式多级泵,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,7、双壳泵,外壳,内壳（中段）,兰州理工大学流体学院,8、多级离心式压缩机,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,9、航空发动机用离心和轴流式压缩机,兰州理工大学流体学院,9.蜗壳式多级泵（水平中开式多级泵）,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,11、立式轴流泵,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,11、多级轴流式压缩机,兰州理工大学流体学院,（二）叶片泵、风机和压缩机的过流部件,1、吸入室：,直锥形,弯管形,肘管形,环形,半螺旋形,将水流按所需的速度均匀引入叶轮处于叶轮的低压侧,兰州理工大学流体学院,2、叶轮离心叶轮,兰州理工大学流体学院,兰州理工大学流体学院,轴流叶轮,兰州理工大学流体学院,斜流叶轮,兰州理