《流体机械原理》课程教学课件（讲稿）第七讲 流体机械能量与损失分析

第七讲流体机械能量与损失分析 Energy transfer and loss 1、流体机械能量分析Energy transfer 2、容积损失Leakage1oss 3、机械损失Mechanical loss 4、水力损失Hydraulic1oss 5、效率Efficiency 2008-5-1

2008-5-1 1 第七讲 流体机械能量与损失分析 流体机械能量与损失分析 Energy transfer and loss Energy transfer and loss 1、流体机械能量分析 流体机械能量分析 Energy transfer Energy transfer 2、容积损失 Leakage loss Leakage loss 3、机械损失 Mechanical loss Mechanical loss 4、水力损失 Hydraulic loss Hydraulic loss 5、效率 Efficiency Efficiency

1、流体机械能量分析 Energy transfer S 机械损朱“ 机械损失 △P 圆盘损失 pgOth Ht-Ph 圆盘损失 pgOH pgO H E6pAP= 水力损失 水轮机 么H2 泵 容积损失

2008-5-1 2 1、流体机械能量分析 流体机械能量分析 Energy transfer Energy transfer 机械损失 机械损失 圆盘损失 圆盘损失 容积损失 水力损失 水轮机 泵

2.1、容积损失-水轮机(q) ●通过旋转件和固定件之间的间隙泄漏而导致损失 ● 泄漏量的大小与作用在间隙两端的压力差及间隙的大 小、形状有关。 q=MA2gH=LmD2gH=k DH ●减少泄漏的方法： 设置密封装置，密封装置随介 质、压力的不同而不同 2008-5-1 0

2008-5-1 3 2.1、容积损失-水轮机（q） z 通过旋转件和固定件之间的间隙泄漏而导致损失 z 泄漏量的大小与作用在间隙两端的压力差及间隙的大 小、形状有关。 q A gH mD gH kqD H 21 2 = µ 2 = µ 1 2 = z 减少泄漏的方法： 设置密封装置，密封装置随介 质、压力的不同而不同

2.2、容积损失-单级水泵(q) 单级泵的损失 q fuv2gh 其中，为密封处 △9M 的过流面积，h1 为密封环两端的 压力差 泄漏损失与圆盘损失 2008-5-1 4

2008-5-1 4 2.2、容积损失-单级水泵（q） 单级泵的损失 其中，f为密封处 的过流面积，h1 为密封环两端的 为密封环两端的 压力差 2gh1 q = fµ

2.3、容积损失-多级水泵 (q2) 泄漏量不流经转轮的： 4=54W2g3 该部分泄漏损失实际上 是圆盘摩擦损失，不包 含在容积损失里面。 2008-5-1 5

2008-5-1 5 2.3、容积损失-多级水泵（q2） 泄漏量不流经转轮的 泄漏量不流经转轮的: 该部分泄漏损失实际上 该部分泄漏损失实际上 是圆盘摩擦损失，不包 是圆盘摩擦损失，不包 含在容积损失里面。 含在容积损失里面。 2 2 2 q = f µ 2gh

2.4、容积损失-多级水泵 (q3） 泄漏量流经转轮的： q f2gh Q+92 2008-5-1 图3-11经过一级转轮的泄漏 6

2008-5-1 6 2.4、容积损失-多级水泵（q3） 泄漏量流经转轮的 泄漏量流经转轮的: 3 3 2gh3 q = f µ

2.5、容积损失-平衡孔、平衡鼓等处 2008-5-1

2008-5-1 7 2.5、容积损失-平衡孔、平衡鼓等处 平衡孔、平衡鼓等处

2.7、密封结构 套口式 (径向间隙) a） b】 对口式 (轴向间隙) c) e) 各种形式的密封环 b) 通风机的密封间隙 ● 密封效果： a→b→c→d-→e(最好) 2008-5-1

2008-5-1 8 2.7、密封结构 套口式 （径向间隙） 对口式 （轴向间隙） z 密封效果： a→b→c→d→e(最好）

2.6、容积效率 对水轮机 对泵 实际流入转轮的流量（有效 实际流入叶轮的流量（理论流 流量 量 2h=Q-△Q O=Q+AO ΔQ:泄漏量 Q来流的实际流量 △Q泄漏量 Q泵出口的实际流量 容积效率为1， 2h=1- AO ·容积效率为1v Q 2=1-A .相对容积损失 △Q/Q 相对容积损失 △Q/Q 2008-51

2008-5-1 9 2.6、容积效率 对水轮机 ·实际流入转轮的流量（有效 实际流入转轮的流量（有效 流量） ΔQ :泄漏量 Q :来流的实际流量 来流的实际流量 ·容积效率为ηv ·相对容积损失 Q Q th = −∆Q 1 th v Q Q Q Q η ∆ = = − ∆Q Q ·实际流入叶轮的流量（理论流 实际流入叶轮的流量（理论流 量） ΔQ 泄漏量 Q 泵出口的实际流量 泵出口的实际流量 ·容积效率为ηv · 相对容积损失 Q Q th = +∆Q 1 v th th Q Q Q Q η ∆ = = − 对泵 ∆Q Q

3、水力损失（△h) 介质的粘性是导致流动损失的根本原因 水力损失包括： -粘性引起的沿程摩擦损失， -分离损失， -进出口冲击损失， 一类与流量平方成正比 - 二次流损失等 D2g hr oc 1o2 一 类与流量偏离最优流量的差 水力损失可以分为 的平方成正前 h,=5 △Q2 2g 2008-5- 200851

2008-5-1 10 3、水力损失（Δh） 水力损失包括： 水力损失包括： –粘性引起的沿程摩擦损失， 粘性引起的沿程摩擦损失， –分离损失， –进出口冲击损失， 进出口冲击损失， –二次流损失等 2008-5-1 10 介质的粘性是导致流动损失的根本原因 介质的粘性是导致流动损失的根本原因 一类与流量平方成正比 一类与流量平方成正比 水力损失可以分为 水力损失可以分为 2 2 f L V h D g = λ 2 f h Q ∝ λ 一类与流量偏离最优流量的差 一类与流量偏离最优流量的差 的平方成正比 2 2 f Q h g ξ∆ =