葉片式流體機(jī)械概述課件

第一章葉片式流體機(jī)械概述1-1葉片式流體機(jī)械的工作過程1-2葉片式流體機(jī)械的主要性能參數(shù)1-3葉片式流體機(jī)械的機(jī)構(gòu)型式

第一章葉片式流體機(jī)械概述1-1葉片式流體機(jī)械的工作過程葉片式流體機(jī)械中的能量轉(zhuǎn)換，是在帶有葉片的轉(zhuǎn)子及連續(xù)繞流葉片的流體介質(zhì)之間進(jìn)行的。葉片與介質(zhì)間的作用力是慣性力。該力作用在轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片上，因而產(chǎn)生了功（正或負(fù)視力矩和葉輪運(yùn)動(dòng)方向而定）。葉片式流體機(jī)械的組成元件:吸入部分（直錐形，環(huán)形，半螺旋形）1.引流部分蝸殼（導(dǎo)水機(jī)構(gòu)）葉輪2.做功部分（轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)輪渦輪蝸殼（導(dǎo)流器，導(dǎo)葉）3.出流部分尾水管1-1葉片式流體機(jī)械的工作過程以風(fēng)扇或泵為例說明特點(diǎn):特點(diǎn)：①具有一個(gè)帶有葉片的轉(zhuǎn)子;②工作時(shí)介質(zhì)對(duì)葉片連續(xù)繞流;③介質(zhì)作用于葉片的力是慣性力;④部分流體機(jī)械有一個(gè)靜止的葉柵。

以軸流式流體機(jī)械為例說明工作過程:

從上面的討論還可以得出：①葉片式流體機(jī)械介質(zhì)速度圓周分量的變化即葉輪前后介質(zhì)動(dòng)量矩的變化與能量轉(zhuǎn)換過程有緊密的關(guān)系。②介質(zhì)在進(jìn)入或流出流體機(jī)械前后都沒有圓周方向的分量（即介質(zhì)對(duì)轉(zhuǎn)輪軸線的動(dòng)量矩為零）,也就是說介質(zhì)動(dòng)量矩的變化是在轉(zhuǎn)輪內(nèi)產(chǎn)生的。而研究流體機(jī)械就是設(shè)法使能量轉(zhuǎn)換的效率在轉(zhuǎn)輪內(nèi)盡可能的高（在滿足工作的前提下）。以風(fēng)扇或泵為例說明特點(diǎn):以軸流式流體機(jī)械為例說明工作過程:1-2葉片式流體機(jī)械的主要性能參數(shù)表征流體機(jī)械性能的參數(shù)叫性能參數(shù):一、流量q二、水頭，揚(yáng)程，壓力，能量頭，壓縮比三、轉(zhuǎn)速n(rpm)四、功率P及效率五、特性曲線1-2葉片式流體機(jī)械的主要性能參數(shù)一、流量q單位時(shí)間內(nèi)通過機(jī)器的介質(zhì)的量（體積或質(zhì)量）稱為流量。體積流量qvm3/sL/sm3/n質(zhì)量流量qmkg/skg/minkg/h特點(diǎn)：依質(zhì)量守恒定律，流體機(jī)械在穩(wěn)定條件下工作時(shí)，如果忽略機(jī)器內(nèi)部的泄露，通過流體機(jī)械各斷面的質(zhì)量流量是相同的。對(duì)不可壓縮介質(zhì)，qv也將保持不變。對(duì)于可壓縮介質(zhì)，體積隨壓力和溫度的變化而變化，所以，各斷面的體積流量也將是不同的（在質(zhì)量流量qm保持不變）。在通風(fēng)機(jī)中，將體積流量也稱為風(fēng)量。一、流量q二、水頭，揚(yáng)程，壓力，能量頭，壓縮比

是單位質(zhì)量（體積）的介質(zhì)與葉輪所交換的能量，是衡量葉輪做功能力的參數(shù)。此參數(shù)可用機(jī)械進(jìn)入出口斷面單位質(zhì)量（或體積）介質(zhì)所具有的能量的差值來衡量。（一）不可壓介質(zhì)（1）對(duì)于水輪機(jī)（2）對(duì)于泵（3）對(duì)于風(fēng)機(jī)（二）可壓縮介質(zhì)二、水頭，揚(yáng)程，壓力，能量頭，壓縮比（1）對(duì)于水輪機(jī)（二）可泵、水輪機(jī)以液體為工作介質(zhì)，以液柱高表示單位重力的液體具有的能量方便直觀。單位為m(Nm/N=m)。對(duì)于不可壓介質(zhì)，不考慮內(nèi)能的變化，能量差值只有壓力能、位置能、及速度能。

則：對(duì)不可壓介質(zhì)有：水頭與揚(yáng)程的定義如圖1－6。（一）不可壓介質(zhì)泵、水輪機(jī)以液體為工作介質(zhì)，以液柱高表示單位重力的液第一章葉片式流體機(jī)械概述課件（1）對(duì)于水輪機(jī)定義：Hst電站靜水頭，是上下游水位差。由于上下游水面一般均為大氣壓Ps=Pp=1atm，上下游水庫(kù)河道流速一般很小，故電站水頭考慮引水管路損失，故水輪機(jī)水頭和水電站水頭關(guān)系為：H=Hst-H（1）對(duì)于水輪機(jī)考慮引水管路損失，故水輪機(jī)水頭和水電站（2）泵裝置揚(yáng)程HG：表示泵將單位重力液體介質(zhì)從下游容器抽到下游容器所需要做的功。依定義：

一般泵穩(wěn)定工作時(shí),故有為管路損失一般容器的流速很小，故又可定義裝置靜揚(yáng)程為：（2）泵一般泵穩(wěn)定工作時(shí),b)揚(yáng)程H

泵的揚(yáng)程是單位重量的液體泵進(jìn)口能量的增量（H）。揚(yáng)程：指泵本身具有特性的參數(shù)，和抽送液體種類無關(guān)。但和泵所處地方的位置有關(guān)，即和重力加速度有關(guān)，在不同的重力條件下，H值不同，在失重條件下，H無意義，但一般泵用在地球上，g相差不大，故可以。能量頭：如果用質(zhì)量作為液體量的度量，得到一個(gè)與重力無關(guān)的能量指標(biāo)，稱為能量頭（或叫比能，比功）它是單位質(zhì)量液體在流體機(jī)械進(jìn)出口液體具有的能量的差值,h

單位:b)揚(yáng)程H單位:（3）對(duì)于風(fēng)機(jī)工作介質(zhì)是氣體，但由于進(jìn)出口壓力變化很小，工程上仍可以將其流動(dòng)的內(nèi)介質(zhì)視為不可壓縮流體。對(duì)于風(fēng)機(jī)進(jìn)口出口，一般用壓升來表示風(fēng)機(jī)進(jìn)出口斷面上單位體積（1m3）氣體能量差值，記為PtF,單位Pa(N/m2)能量差值包括壓力差值、動(dòng)能差值，故全壓又叫風(fēng)壓。靜壓，通風(fēng)機(jī)的靜壓指全壓與出口動(dòng)能之差。風(fēng)機(jī)一般不用液柱高表示（3）對(duì)于風(fēng)機(jī)靜壓，通風(fēng)機(jī)的靜壓指全壓與出口動(dòng)能之差。（二）可壓縮介質(zhì)

當(dāng)介質(zhì)可壓縮時(shí)，介質(zhì)的能量變化包括宏觀的動(dòng)能及介質(zhì)的內(nèi)能。而內(nèi)能的大小與介質(zhì)的焓值有關(guān)，介質(zhì)流過機(jī)械后焓值的變化量，不僅和葉輪所作的功大小有關(guān)，而且與機(jī)器內(nèi)部的熱力學(xué)過程及熱量傳遞有關(guān)。故在透平壓縮機(jī)中，用能量頭表示單位質(zhì)量(1kg)氣體的能量變化量，故(式中忽略了重力作的功)當(dāng)不考慮損失時(shí)，上式還可寫（h=u+pv）對(duì)于壓縮機(jī)，機(jī)器的工作狀況不僅和進(jìn)出口壓力變化量有關(guān)，還和進(jìn)口壓力絕對(duì)值及熱力學(xué)過程有關(guān)，所以用能量的變化量并不能完全的反映葉輪做功能力，在壓縮機(jī)中用壓縮比表示能量提高的程度。（二）可壓縮介質(zhì)(式中忽略了重力作的功)當(dāng)不考慮損失時(shí)四、功率P及效率功率（P）對(duì)工作機(jī)是機(jī)器輸入功率（kw）功率（P）對(duì)原動(dòng)機(jī)是機(jī)器輸出功率（kw）（1）介質(zhì)不可壓機(jī)器功率機(jī)器都有損失存在，故機(jī)器功率和流體功率有差值，故用來衡量損失大小

對(duì)于原動(dòng)機(jī)對(duì)于工作機(jī)（2）介質(zhì)可壓效率定義更復(fù)雜，這是因?yàn)閮?nèi)能變化使焓值變化，影響了機(jī)器內(nèi)部的熱力學(xué)過程，也改變了機(jī)器工作。四、功率P及效率機(jī)器都有損失存在，故機(jī)器功率和流體功率有差五、特性曲線五、特性曲線1-3葉片式流體機(jī)械的結(jié)構(gòu)型式

一、葉輪的配置方式

二、水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)

三、葉片泵、風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)1-3葉片式流體機(jī)械的結(jié)構(gòu)型式

一、葉輪的配置方式

二、水一、葉輪的配置方式

一、葉輪的配置方式

二、水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)

（一）水輪機(jī)整體結(jié)構(gòu)

1軸流式

2貫流式

3混流式

4斜流式

5切擊式

（二）水輪機(jī)的過流部件

1引水室

2導(dǎo)水機(jī)構(gòu)

3轉(zhuǎn)輪

4尾水管

5噴嘴與噴針二、水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)

（一）水輪機(jī)整體結(jié)構(gòu)

1軸流式

三、葉片泵、風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)

（一）葉片泵、風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)整體結(jié)構(gòu)

1單級(jí)單吸懸臂式離心泵

2單級(jí)離心式風(fēng)機(jī)

3單級(jí)雙吸水平中開式離心泵

4節(jié)段式多級(jí)泵

5廢氣增壓渦輪機(jī)組

6多級(jí)離心式壓縮機(jī)

7航空發(fā)動(dòng)機(jī)用離心壓縮機(jī)

8立式軸流泵

9多級(jí)軸流式壓縮機(jī)

（二）水輪機(jī)的過流部件

1吸入室

2葉輪

3壓水室與擴(kuò)壓元件三、葉片泵、風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)

（一）葉片泵、風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)整第一章葉片式流體機(jī)械概述1-1葉片式流體機(jī)械的工作過程1-2葉片式流體機(jī)械的主要性能參數(shù)1-3葉片式流體機(jī)械的機(jī)構(gòu)型式

第一章葉片式流體機(jī)械概述1-1葉片式流體機(jī)械的工作過程葉片式流體機(jī)械中的能量轉(zhuǎn)換，是在帶有葉片的轉(zhuǎn)子及連續(xù)繞流葉片的流體介質(zhì)之間進(jìn)行的。葉片與介質(zhì)間的作用力是慣性力。該力作用在轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片上，因而產(chǎn)生了功（正或負(fù)視力矩和葉輪運(yùn)動(dòng)方向而定）。葉片式流體機(jī)械的組成元件:吸入部分（直錐形，環(huán)形，半螺旋形）1.引流部分蝸殼（導(dǎo)水機(jī)構(gòu)）葉輪2.做功部分（轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)輪渦輪蝸殼（導(dǎo)流器，導(dǎo)葉）3.出流部分尾水管1-1葉片式流體機(jī)械的工作過程以風(fēng)扇或泵為例說明特點(diǎn):特點(diǎn)：①具有一個(gè)帶有葉片的轉(zhuǎn)子;②工作時(shí)介質(zhì)對(duì)葉片連續(xù)繞流;③介質(zhì)作用于葉片的力是慣性力;④部分流體機(jī)械有一個(gè)靜止的葉柵。

以軸流式流體機(jī)械為例說明工作過程:

從上面的討論還可以得出：①葉片式流體機(jī)械介質(zhì)速度圓周分量的變化即葉輪前后介質(zhì)動(dòng)量矩的變化與能量轉(zhuǎn)換過程有緊密的關(guān)系。②介質(zhì)在進(jìn)入或流出流體機(jī)械前后都沒有圓周方向的分量（即介質(zhì)對(duì)轉(zhuǎn)輪軸線的動(dòng)量矩為零）,也就是說介質(zhì)動(dòng)量矩的變化是在轉(zhuǎn)輪內(nèi)產(chǎn)生的。而研究流體機(jī)械就是設(shè)法使能量轉(zhuǎn)換的效率在轉(zhuǎn)輪內(nèi)盡可能的高（在滿足工作的前提下）。以風(fēng)扇或泵為例說明特點(diǎn):以軸流式流體機(jī)械為例說明工作過程:1-2葉片式流體機(jī)械的主要性能參數(shù)表征流體機(jī)械性能的參數(shù)叫性能參數(shù):一、流量q二、水頭，揚(yáng)程，壓力，能量頭，壓縮比三、轉(zhuǎn)速n(rpm)四、功率P及效率五、特性曲線1-2葉片式流體機(jī)械的主要性能參數(shù)一、流量q單位時(shí)間內(nèi)通過機(jī)器的介質(zhì)的量（體積或質(zhì)量）稱為流量。體積流量qvm3/sL/sm3/n質(zhì)量流量qmkg/skg/minkg/h特點(diǎn)：依質(zhì)量守恒定律，流體機(jī)械在穩(wěn)定條件下工作時(shí)，如果忽略機(jī)器內(nèi)部的泄露，通過流體機(jī)械各斷面的質(zhì)量流量是相同的。對(duì)不可壓縮介質(zhì)，qv也將保持不變。對(duì)于可壓縮介質(zhì)，體積隨壓力和溫度的變化而變化，所以，各斷面的體積流量也將是不同的（在質(zhì)量流量qm保持不變）。在通風(fēng)機(jī)中，將體積流量也稱為風(fēng)量。一、流量q二、水頭，揚(yáng)程，壓力，能量頭，壓縮比

是單位質(zhì)量（體積）的介質(zhì)與葉輪所交換的能量，是衡量葉輪做功能力的參數(shù)。此參數(shù)可用機(jī)械進(jìn)入出口斷面單位質(zhì)量（或體積）介質(zhì)所具有的能量的差值來衡量。（一）不可壓介質(zhì)（1）對(duì)于水輪機(jī)（2）對(duì)于泵（3）對(duì)于風(fēng)機(jī)（二）可壓縮介質(zhì)二、水頭，揚(yáng)程，壓力，能量頭，壓縮比（1）對(duì)于水輪機(jī)（二）可泵、水輪機(jī)以液體為工作介質(zhì)，以液柱高表示單位重力的液體具有的能量方便直觀。單位為m(Nm/N=m)。對(duì)于不可壓介質(zhì)，不考慮內(nèi)能的變化，能量差值只有壓力能、位置能、及速度能。

則：對(duì)不可壓介質(zhì)有：水頭與揚(yáng)程的定義如圖1－6。（一）不可壓介質(zhì)泵、水輪機(jī)以液體為工作介質(zhì)，以液柱高表示單位重力的液第一章葉片式流體機(jī)械概述課件（1）對(duì)于水輪機(jī)定義：Hst電站靜水頭，是上下游水位差。由于上下游水面一般均為大氣壓Ps=Pp=1atm，上下游水庫(kù)河道流速一般很小，故電站水頭考慮引水管路損失，故水輪機(jī)水頭和水電站水頭關(guān)系為：H=Hst-H（1）對(duì)于水輪機(jī)考慮引水管路損失，故水輪機(jī)水頭和水電站（2）泵裝置揚(yáng)程HG：表示泵將單位重力液體介質(zhì)從下游容器抽到下游容器所需要做的功。依定義：

一般泵穩(wěn)定工作時(shí),故有為管路損失一般容器的流速很小，故又可定義裝置靜揚(yáng)程為：（2）泵一般泵穩(wěn)定工作時(shí),b)揚(yáng)程H

泵的揚(yáng)程是單位重量的液體泵進(jìn)口能量的增量（H）。揚(yáng)程：指泵本身具有特性的參數(shù)，和抽送液體種類無關(guān)。但和泵所處地方的位置有關(guān)，即和重力加速度有關(guān)，在不同的重力條件下，H值不同，在失重條件下，H無意義，但一般泵用在地球上，g相差不大，故可以。能量頭：如果用質(zhì)量作為液體量的度量，得到一個(gè)與重力無關(guān)的能量指標(biāo)，稱為能量頭（或叫比能，比功）它是單位質(zhì)量液體在流體機(jī)械進(jìn)出口液體具有的能量的差值,h

單位:b)揚(yáng)程H單位:（3）對(duì)于風(fēng)機(jī)工作介質(zhì)是氣體，但由于進(jìn)出口壓力變化很小，工程上仍可以將其流動(dòng)的內(nèi)介質(zhì)視為不可壓縮流體。對(duì)于風(fēng)機(jī)進(jìn)口出口，一般用壓升來表示風(fēng)機(jī)進(jìn)出口斷面上單位體積（1m3）氣體能量差值，記為PtF,單位Pa(N/m2)能量差值包括壓力差值、動(dòng)能差值，故全壓又叫風(fēng)壓。靜壓，通風(fēng)機(jī)的靜壓指全壓與出口動(dòng)能之差。風(fēng)機(jī)一般不用液柱高表示（3）對(duì)于風(fēng)機(jī)靜壓，通風(fēng)機(jī)的靜壓指全壓與出口動(dòng)能之差。（二）可壓縮介質(zhì)

當(dāng)介質(zhì)可壓縮時(shí)，介質(zhì)的能量變化包括宏觀的動(dòng)能及介質(zhì)的內(nèi)能。而內(nèi)能的大小與介質(zhì)的焓值有關(guān)，介質(zhì)流過機(jī)械后焓值的變化量，不僅和葉輪所作的功大小有關(guān)，而且與機(jī)器內(nèi)部的熱力學(xué)過程及熱量傳遞有關(guān)。故在透平壓縮機(jī)中，用能量頭表示單位質(zhì)量(1kg)氣體的能量變化量，故(式中忽略了重力作的功)當(dāng)不考慮損失時(shí)，上式還可寫（h=u+pv）對(duì)于壓縮機(jī)，機(jī)器的工作狀況不僅和進(jìn)出口壓力變化量有關(guān)，還和進(jìn)口壓力絕對(duì)值及熱力學(xué)過程有關(guān)，所以用能量的變化量并不能完全的反映葉輪做功能力，在壓縮機(jī)中用壓縮比表示能量提高的程度。（二）可壓縮介質(zhì)(式中忽略了重力作的功)當(dāng)不考慮損失時(shí)四、功率P及效率功率（P）對(duì)工作機(jī)是機(jī)器輸入功率（kw）功率（P）對(duì)原動(dòng)機(jī)是機(jī)器輸出功率（kw）（1）介質(zhì)不可壓機(jī)器功率機(jī)器都有損失存在，故