华中科技大学：《水力机械原理与设计》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 叶片式流体机械中的能量转换——过流部件的作用原理

水力机械中的能量转换 第三节过流部件的作用原理 过流部件(通流部件)=固定元件 叶轮与环境(机器或相邻级进、出 口)之间的连接,影响叶轮的工作,决 定了整机尺寸与重量。 各部件的相互影响: 叶片式机械的可逆性,流动方向与 性能的关系 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 第三节 过流部件的作用原理 过流部件（通流部件）＝固定元件 叶轮与环境（机器或相邻级进、出 口）之间的连接，影响叶轮的工作，决 定了整机尺寸与重量。 各部件的相互影响： 叶片式机械的可逆性，流动方向与 性能的关系

水力机械中的能量转换 原动机过流部件的作用原理 1、水轮机的引水室 引水室的作用 产生所需的cn 将水流均匀(轴对称)地(经过 导水机构)引入转轮。 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 一、原动机过流部件的作用原理 1、水轮机的引水室 引水室的作用： • 产生所需的cu1 • 将水流均匀（轴对称）地（经过 导水机构）引入转轮

水力机械中的能量转换 分类:开式与闭式 PHC.8. 1. CnHpalbHas KaMepa Typ 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 分类：开式与闭式

水力机械中的能量转换 涡壳作用原理的要点: 1、速度矩不变:cnr=K 进口断面 2、水流均匀进入转轮 Cn T=const q 36 i0=」。cb K「 R b(r) rb r 3、K值由进口断面确定 q K=360 由于半径减小,所以cn增加 r r 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 涡壳作用原理的要点： 1、速度矩不变：cu·r＝K 2、水流均匀进入转轮   = = = i b i b R r R r u Vr i Vi dr r b r K c b r dr q q ( ) ( ) 360  3、K值由进口断面确定：   = 0 b R r Vr 0 dr r b(r) 360 q K 进口断面 由于半径r减小，所以cu1增加

水力机械中的能量转换 固定导叶 时 1.回 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 固定导叶

水力机械中的能量转换 固定导叶: 仅起支承作用,不应对水流产生作用(阻力 小,不改变环量) 在自由流动时 K 2πb tan a=Cm/=const 所以,骨线应为等角螺线 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 固定导叶： 仅起支承作用，不应对水流产生作用（阻力 小，不改变环量） 在自由流动时 r c K u = 2 rb q c V m  = const c c tan u  = m = 所以，骨线应为等角螺线

2、水轮机的导水机构(活动导叶) 作用:调节流量 导叶开口与出流角 开口aom 出流角c度 活动导叶的 翼型形状 负曲率、 对称、 正曲率

2、水轮机的导水机构（活动导叶） 导叶开口与出流角 开口 a0 mm 出流角 0 度 作用：调节流量 活动导叶的 翼型形状： 负曲率、 对称、 正曲率

水力机械中的能量转换 流量调节方程 当导叶出口角一定时,出口速度为 qv mo 2πrab Cu0 cctld Irh ctgal 2 转轮进出口速度矩: u uo qv-ctgoo 2πb Cr,=u, r,-Cm2C8b252=Eo- ay ctgPb2'2 c?\ Cma 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 流量调节方程 当导叶出口角一定时，出口速度为 0 0 V m0 2 r b q c  = 0 0 0 V u0 m0 0 ctg 2 r b q c c ctg   =  = 转轮进出口速度矩： 0 0 V u1 1 u0 0 ctg 2 b q c r c r   = = b2 2 2 2 V u2 2 2 2 m2 b2 2 2 ctg r A q c r = u r − c ctg r = r − 

水力机械中的能量转换 代入欧拉方程式并解出q,可得 520+gHt/o ctga+ ctgβb2 2πb A 调节流量的手段:∞、bo、B2 混流式:c 轴流式:a、+B2 实际的流量调节关系,由试验确定 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 代入欧拉方程式并解出qV，可得 b2 2 2 0 0 t h 2 2 V ctg A r ctg 2 b 1 r gH q  +   +  = 调节流量的手段：0、b0 、 b2 混流式： 0 轴流式： 0 、0＋b2 实际的流量调节关系，由试验确定

水力机械中的能量转换 3、水轮机尾水管 作用 收集水流 回收利用转轮出口水流剩 余的能量 转轮出口(2点)的能量 5 E -2十 pg 2g 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 3、水轮机尾水管 作用： • 收集水流 • 回收利用转轮出口水流剩 余的能量 转轮出口（2点）的能量： 2 2 2 2 2 z 2g c g p E + +  =