流體機械原理-教學課件

流體機械原理-教學課件第一頁，共80頁。主要參考資料丁成偉離心泵與軸流泵關醒凡現代泵設計手冊查森.葉片泵原理及水力設計.北京：機械工業(yè)出版社曹鵾等編.水輪機原理及水力設計.北京：清華大學出版社徐忠等編.離心式壓縮機原理.北京：機械工業(yè)出版社舒士甄蔣磁康等.葉輪機械原理.北京：清華大學出版社第二頁，共80頁。第一章葉片式流體機械概述第一節(jié)葉片式流體機械的工作過程葉片式流體機械中的能量轉換，是在帶有葉片的轉子及連續(xù)繞流葉片的流體介質之間進行的。葉片與介質間的作用力是慣性力。該力作用在轉動的葉片上，因而產生了功（正或負視力矩和葉輪運動方向而定）。功率計算第三頁，共80頁。cmcuc1、葉輪內的流動過程:軸流式葉輪原動機工作機第四頁，共80頁。2、葉片式機器的特點：

1）具有一個帶有葉片（動葉）的轉子（葉輪impeller或轉輪runer）；

2）工作時介質對葉片連續(xù)繞流；3）介質作用于葉片的力是慣性力；速度分量cu的影響?第五頁，共80頁。3、殼體與靜止葉柵的引入：

4）殼體與靜止葉柵（靜葉）轉輪（動葉）導葉（靜葉）流線2007-08-29I第六頁，共80頁。4、圓周分速度的變化及其意義：原動機：cu=0導葉cu葉輪cu=0工作機：

cu=0葉輪cu導葉cu=0第七頁，共80頁。結論：葉輪進、出口cu的變化與葉輪所轉換的能量成正比；機器進口處通常沒有cu機器出口處，通常不希望有cu通過動葉與靜葉的配合，可以滿足以上要求第八頁，共80頁。5、反擊式（反動式）流體機械：軸流式、徑流式和混流式（斜流式）第九頁，共80頁。第十頁，共80頁。5、反擊式（反動式）流體機械：軸流式、徑流式和混流式（斜流式）原動機靜葉：c↑，p↓，但p>0；葉輪（轉輪）中，c↓，p↓工作機葉輪（轉輪）中，c↑，p↑，靜葉中，c↓，p↑第十一頁，共80頁。5、沖擊式（沖動式）流體機械：（切擊式（軸流）、斜擊式和雙擊式）原動機靜葉：c↑，p↓至

p=0；葉輪（轉輪）中，c↓，p不變工作機無沖擊式?。?！第十二頁，共80頁。第十三頁，共80頁。第十四頁，共80頁。第十五頁，共80頁。第十六頁，共80頁。部分進汽（部分進水）第十七頁，共80頁。水輪是否屬于我們所討論的葉片式流體機械？第十八頁，共80頁。第二節(jié)葉片式流體機械的主要性能參數性能參數：一、流量q：單位時間內流過機器的介質的量（體積或質量）二、能量（水頭、揚程、壓力、能量頭、壓縮比）：單位數量介質與機器所交換的能量

1、液體（不可壓縮）介質2007-08-29II第十九頁，共80頁。第二十頁，共80頁。電站水頭與電站靜水頭：水輪機水頭（凈水頭）與電站（毛）水頭引水損失第二十一頁，共80頁。泵的裝置揚程裝置靜揚程揚程之間的關系第二十二頁，共80頁。水頭與揚程表示每一牛頓（單位重量）的液體通過機器時發(fā)生的能量的變化量問題1：水頭與揚程的定義中的“單位數量”是什么？問題2：水頭與揚程的定義能否用在“神舟六號”上？可以引入一個與重力無關的定義，只需將“重量”改為“質量”，這個定義稱為能量頭第二十三頁，共80頁。2、不可壓縮氣體介質（通風機）風壓（全壓與靜壓）第二十四頁，共80頁。3、可壓縮氣體介質（壓縮機）能量頭與壓縮比第二十五頁，共80頁。幾個能量參數之間的關系三、轉速n四、功率P與效率原動機輸出功率工作機輸入功率對不可壓縮流體，定義流體功率第二十六頁，共80頁。效率可表示為（不可壓）或者問題：對可壓縮介質，效率的定義應該有什么考慮？第二十七頁，共80頁。第三節(jié)葉片式流體機械結構形式簡介第二十八頁，共80頁。過流部件（通流部件）和結構部件第二十九頁，共80頁。問題：單個葉輪的流量和能量頭有沒有限制？一、葉輪的配置方式，多級與多流，級的概念第三十頁，共80頁。背靠背第三十一頁，共80頁。二、水輪機的結構（一）水輪機的整體結構立式與臥式1、軸流式水輪機第三十二頁，共80頁。轉輪尾水管蝸殼活動導葉固定導葉導水機構第三十三頁，共80頁。2、貫流式水輪機：全貫流式：活動導葉發(fā)電機轉子轉輪葉片尾水管第三十四頁，共80頁。活動導葉發(fā)電機轉輪尾水管燈泡式第三十五頁，共80頁。第三十六頁，共80頁。軸伸式活動導葉轉輪發(fā)電機尾水管第三十七頁，共80頁。3、混流式水輪機蝸殼尾水管轉輪活動導葉固定導葉導水機構第三十八頁，共80頁。4、斜流式水輪機第三十九頁，共80頁。5、沖擊（切擊）式水輪機轉輪噴嘴噴針調節(jié)機構第四十頁，共80頁。（二）水輪機的過流部件1、引水室：以合適的速度將水流均勻引入轉輪閉式＝蝸殼＋固定導葉第四十一頁，共80頁。開式引水室＝明槽第四十二頁，共80頁。2、導水機構活動導葉拐臂連桿控制環(huán)＝活動導葉＋控制傳動機構控制流量、調節(jié)功率第四十三頁，共80頁。徑向（圓柱）、斜向（圓錐）和軸向（圓盤）導水機構導水機構的分類：第四十四頁，共80頁。3、轉輪：混流式上冠下環(huán)葉片第四十五頁，共80頁。軸流式第四十六頁，共80頁。斜流式第四十七頁，共80頁。切擊式第四十八頁，共80頁。三者的相互位置與關系第四十九頁，共80頁。4、尾水管：收集和排出水流，回收能量5、噴嘴與噴針折向器第五十頁，共80頁。折向器噴針第五十一頁，共80頁。三、葉片泵、風機與壓縮機的結構（一）葉片泵、風機與壓縮機的整體結構用途廣泛，結構種類繁多泵與通風機：能量頭接近，壓力相差很大，由壓力引起的結構不同泵與壓縮機：壓力接近，能量頭相差很大，由能量頭引起的結構不同介質可壓縮性的影響冷卻問題介質可壓縮性的影響多級結構的不同第五十二頁，共80頁。1、單級單吸懸臂式離心泵葉輪泵體（蝸殼）泵蓋懸架（軸承支架）軸第五十三頁，共80頁。第五十四頁，共80頁。2、潛水污水泵潛水電機葉輪蝸殼第五十五頁，共80頁。3、單級離心風機蝸殼軸承座葉輪前導葉第五十六頁，共80頁。4、單級雙吸水平中開式離心泵葉輪泵體軸第五十七頁，共80頁。第五十八頁，共80頁。第五十九頁，共80頁。第六十頁，共80頁。5、廢氣增壓渦輪機組壓縮葉輪燃氣渦輪壓縮機蝸殼第六十一頁，共80頁。6、節(jié)段式多級泵葉輪導葉進水段出水段中段第六十二頁，共80頁。第六十三頁，共80頁。7、雙殼泵外殼內殼（中段）第六十四頁，共80頁。8、多級離心式壓縮機13456782第六十五頁，共80頁。第六十六頁，共80頁。9、航空發(fā)動機用離心和軸流式壓縮機第六十七頁，共80頁。9.蝸殼式多級泵（水平中開式多級泵）123第六十八頁，共80頁。第六十九頁，共80頁。11、立式軸流泵葉輪吸入室葉輪室導葉出水彎管第七十頁，共80頁。第七十一頁，共80頁。11、多級軸流式壓縮機第七十二頁，共80頁。（二）葉片泵、風機和壓縮機的過流部件1、吸入室：直錐形彎管形肘管形環(huán)形半螺旋形將水流按所需的速度均勻引入葉輪處于葉輪的低壓側第七十三頁，共80頁。2、葉輪離心葉輪后蓋板(輪盤)前蓋板(輪蓋)葉片第七十四頁，共80頁。第七十五頁，共80頁。軸流葉輪輪轂葉片第七十六頁，共80頁。斜流葉輪輪轂體葉片轉葉機構第七十七頁，共80頁。3、壓水室與擴壓元件蝸殼無葉擴壓器環(huán)形室徑向導葉導葉＋蝸殼空間導葉第七十八頁，共80頁。過流部件總結原動機引水部件：工作機吸入室：將水