能源与动力装置基础——叶片式工作机 XXXX
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叶片式流体机械概述
利用先进控制技术和传感器技术，实现叶 片式流体机械的智能控制和远程监控，提 高运行效率和可靠性。
大型化
多样化
为了满足不断扩大的工业需求，叶片式流 体机械向着更大规模和更高参数的方向发 展。
针对不同行业和领域的需求，开发具有特 定功能和用途的叶片式流体机械，拓展应 用领域。
技术挑战
高效能设计
提高叶片式流体机械的能效和性能，需要 解决复杂流场、热场、振动等问题，实现
分类
按工作原理
叶片式流体机械可以分 为离心式、轴流式、混 流式和漩涡式等类型。
按用途
按转速
叶片式流体机械可以分 为泵、鼓风机、压缩机、
水轮机等类型。
叶片式流体机械可以分 为低速、中速和高速等
类型。
按驱动方式
叶片式流体机械可以分为 电动机驱动、汽轮机驱动 、柴油机驱动等类型。
02
叶片式流体机械的工作原 理
离心式的工作原理
离心式流体机械利用叶轮的高 速旋转产生离心力，使流体获 得能量。
叶轮内的流体在离心力作用下， 沿径向甩出，通过扩压器将流 体的动能转化为压力能。
离心式流体机械的效率与转速 和叶轮直径成正比，因此提高 转速和增大叶轮直径是提高效 率的有效途径。
轴流式的工作原理
轴流式流体机械利用叶轮的旋转产生推力，使流体沿轴向流动。
压缩机
叶片式流体机械中的压缩机用于压 缩气体，为工业生产提供动力。
能源领域
燃气轮机
水轮机
燃气轮机是一种将热能转化为机械能 的能源设备，其核心部分是叶片式流 体机械。
水轮机用于将水能转化为机械能或电 能，其核心部分也是叶片式流体机械。
风力发电机
风力发电机中的风力涡轮机（也称为 风力发电机组）利用风能发电，其中 的重要组件是叶片式流体机械。
《能源动力装置基础》02a
c wu
(2—7）
其中，c为绝对速度，w为相 对速度，u为圆周速度。
图2—17
图2—18
16
图2-19为速度三角形。C和w可分解为圆周分量和周向分量。即
cm wm u cu wm
（2—8）
图2-19
17
第三节 叶轮机械的基本方程式
一、叶轮进出口速度三角形：
对于叶轮旋转机械，流体相对于绝对坐标系的速度用绝对速度c表示， 关于相对坐标系的速度用相对速度w表示，流体随叶轮一起旋转的速度称 圆周速度u，三者的关系为
cuw
上式如图2-12所示。图中（如泵、风机、压缩机、反击式水轮机等），绝对 速度c和圆周速度u的正向夹角为，相对速度w和圆周速度u的反向夹角为 ，下标1、2分别表示进、出口处。 但在涡轮机中， 表示相对速度w和 圆周速度u的正向夹角，而相对速度w和圆周速度u的反向夹角为*。其进 出口速度三角形如图2-13b所示。
4
• 多级离心泵（图2-4） 图2-4为4级离心泵，有4个叶轮、吸入室、涡壳和4个径向导叶和反
导板组成。多级机器的功率大。 双吸单级离心通风机、鼓风机和多级离心压缩机和泵结构类似。
5
2. 轴流式原动机（图2—5）
3. 图2—5所示为单级汽轮机 示意图。具有一定压力、温度的 蒸汽首先在喷嘴中膨胀加速，其 压力降低、温度降低，速度增加。 将热能转换成高速汽流的动能； 然后进入动叶通道，汽流受到动 叶形状的阻碍，改变方向，产生 对叶片的作用力，推动叶轮旋转 做功。完成能量转换过程。
2
• 工作过程：工作机由电动机带动旋转，在叶片作用下，形成吸入力， 使叶轮中的流体获得能量，进入涡壳，此时流体速度降低，压力升高， 然后从扩散管流出。由于叶轮连续运转，流通就不断地由叶轮吸入和排 出，转轴的机械能就不断地转换为流体的压力能和速度能。
(2—7）
其中，c为绝对速度，w为相 对速度，u为圆周速度。
图2—17
图2—18
16
图2-19为速度三角形。C和w可分解为圆周分量和周向分量。即
cm wm u cu wm
（2—8）
图2-19
17
第三节 叶轮机械的基本方程式
一、叶轮进出口速度三角形：
对于叶轮旋转机械，流体相对于绝对坐标系的速度用绝对速度c表示， 关于相对坐标系的速度用相对速度w表示，流体随叶轮一起旋转的速度称 圆周速度u，三者的关系为
cuw
上式如图2-12所示。图中（如泵、风机、压缩机、反击式水轮机等），绝对 速度c和圆周速度u的正向夹角为，相对速度w和圆周速度u的反向夹角为 ，下标1、2分别表示进、出口处。 但在涡轮机中， 表示相对速度w和 圆周速度u的正向夹角，而相对速度w和圆周速度u的反向夹角为*。其进 出口速度三角形如图2-13b所示。
4
• 多级离心泵（图2-4） 图2-4为4级离心泵，有4个叶轮、吸入室、涡壳和4个径向导叶和反
导板组成。多级机器的功率大。 双吸单级离心通风机、鼓风机和多级离心压缩机和泵结构类似。
5
2. 轴流式原动机（图2—5）
3. 图2—5所示为单级汽轮机 示意图。具有一定压力、温度的 蒸汽首先在喷嘴中膨胀加速，其 压力降低、温度降低，速度增加。 将热能转换成高速汽流的动能； 然后进入动叶通道，汽流受到动 叶形状的阻碍，改变方向，产生 对叶片的作用力，推动叶轮旋转 做功。完成能量转换过程。
2
• 工作过程：工作机由电动机带动旋转，在叶片作用下，形成吸入力， 使叶轮中的流体获得能量，进入涡壳，此时流体速度降低，压力升高， 然后从扩散管流出。由于叶轮连续运转，流通就不断地由叶轮吸入和排 出，转轴的机械能就不断地转换为流体的压力能和速度能。
航空叶片机原理
航空叶片机原理
航空叶片机是一种常见的航空发动机，其工作原理是通过叶片的旋转来产生推力，从而推动飞机前进。
在航空领域，航空叶片机的原理是非常重要的，下面将详细介绍航空叶片机的工作原理。
航空叶片机的工作原理可以分为以下几个方面来解释。
首先，航空叶片机通过
燃烧燃料产生高温高压的气体，然后这些气体被喷射到叶片机的叶片上。
叶片机的叶片被设计成了一种特殊的形状，当高速气流通过叶片时，会产生一个向后的推力，这个推力就是推动飞机前进的动力来源。
其次，航空叶片机的叶片旋转的速度非常快，这样就可以产生足够的推力来推
动飞机前进。
叶片机的叶片通常由轻质但又非常坚固的材料制成，这样可以确保叶片在高速旋转的情况下不会发生损坏，从而保证飞机的安全飞行。
另外，航空叶片机的叶片旋转的方向也是非常重要的，通常来说，叶片的旋转
方向是根据发动机的设计来确定的。
有些航空叶片机的叶片是顺时针旋转的，而有些是逆时针旋转的，这样可以根据飞机的需要来选择最合适的叶片旋转方向，从而达到最佳的推进效果。
最后，航空叶片机的工作原理也与空气动力学有关，当高速气流通过叶片时，
会产生一个向后的推力，这个推力就是推动飞机前进的动力来源。
叶片机的设计和制造都需要考虑到空气动力学的原理，以确保叶片可以产生足够的推力来推动飞机前进。
总的来说，航空叶片机的工作原理是通过叶片的旋转来产生推力，从而推动飞
机前进。
这种工作原理是航空领域的基础知识，对于理解飞机的工作原理和设计飞机都有着非常重要的意义。
航空叶片机的原理是航空工程领域的重要内容，希望通过本文的介绍，可以更加深入地了解航空叶片机的工作原理。
热能与动力工程概论教学作者吕太叶片式流体机械修改
型式：直锥管形、弯管形、半螺旋形及环形等形状
1）引水室 作用：是按需要的速度（大小、方向）将水流引入转轮 形式：开式（或明槽式）、闭式两种。 开式结构水力损失小，但尺寸大，用于小型水电站。 闭式又称蜗壳式。
2）导水机构 作用：控制和调节水轮机流量，改变水轮机的出力，导水机 构、活动导叶还用来改变水流方向，适应转轮进口要求的水流 条件。
动作： 电调速器——导叶接力器——控制环——连杆——转臂——导 叶绕自身轴旋转——改变水流方向及过水断面面积。
4）尾水管 作用：将转轮出口水流引至下游，并利用转轮出口水流的部 分能量。
形式：直锥形（水力性能好，开挖大）、肘形管式。
5）喷嘴与喷针 喷嘴与喷针用于冲击式水轮机，喷嘴形成冲击射流，喷针用来 调节流量。
2020/4/27
12
第一节 叶轮机的结构和应用范围
3、叶片泵、风机与压缩机的结构 （1）单级单吸悬臂式离心泵 优点：结构简单、零件通用性好 缺点：受力情况不好、占地面积大
5）切击式水轮机
小型的有双击式、斜击式水轮机。水流在压力作用下由喷 嘴高速射出，形成动能水流并冲击水斗式叶片，将动能传 递给叶片做功。水流切线方向进入叶片，所以称为切击式。
2020/4/27
10
第一节 叶轮机的结构和应用范围
第三章 叶片式流体机械
（2）水轮机的过流部件 引水室、导水机构、转轮、尾水管组成水轮机的过流系统。
2020/4/27
5
第一节 叶轮机的结构和应用范围
多级配置串联：
第三章 叶片式流体机械
多级配置并联：
2020/4/27
6
第一节 叶轮机的结构和应用范围
第三章 叶片式流体机械
2、水轮机的结构
能源与动力综合
与工况无关能源与动力装置基础能源与动力装置基础叶片式工作机实际的特性曲线能源与动力装置基础能源与动力装置基础叶片式工作机相似定律比转速一相似理论?原型试验?模型试验?实验结果的推广?数值试验1相似条件几何相似运动相似动力相似工况相似物性相似能源与动力装置基础能源与动力装置基础叶片式工作机2相似准则斯特劳哈尔数000tclsr雷诺数0000?lcre2000cpeu欧拉数弗劳德数000lgcfr马赫数00p200cma3不完全相似在现有的技术条件下不可能也不必要保证上述相似准则都保持相等能源与动力装置基础能源与动力装置基础叶片式工作机4单位参数对不可压缩介质只要保证sr和eu相等即可sr流量系数?ndqv3?22ucm?224udqv?eu压力系数22uptft22ndh222ugh功率系数35ndp23241000udp000tclsr2000cpeu能源与动力装置基础能源与动力装置基础叶片式工作机5相似换算不可压缩介质相似工况速度三角形等角工况mpmpmvpvnnddqq332m2m2p2pmpndndhh2m2m2p2pmpmtfptfndndpp322m322p3m5m3p5pmmppmmpmpududpndndpp能源与动力装置基础能源与动力装置基础叶片式工作机以上三个相似定理主要用于两台相似的机器之间的性能参数换算也可以用于同一台机器在转速变化时的相似工况之间的参数换算
2
2
ws wp
2 2
2
2
2
2
动能：
h d gH d
pd
cp cs
2
2
pp up us
2 2
势（静压）能： 反作用度：
h p gH p
ws wp
2 2
2
2
ws wp
2 2
2
2
2
2
动能：
h d gH d
pd
cp cs
2
2
pp up us
2 2
势（静压）能： 反作用度：
h p gH p
ws wp
2 2
航空叶片机原理
航空叶片机原理航空叶片机是航空发动机的重要组成部分，其工作原理对于飞机的性能和安全具有重要影响。
本文将介绍航空叶片机的工作原理，包括叶片机的结构、工作过程和性能特点。
首先，让我们来了解一下航空叶片机的结构。
航空叶片机通常由叶片、轴、外壳和进气口等部件组成。
叶片是叶片机的核心部件，其形状和材料对于叶片机的工作效率和稳定性有着重要影响。
轴是连接叶片的主要部件，它传递动力并使叶片旋转。
外壳则起到封闭和保护叶片机内部部件的作用，同时也对气流的流动起到一定的影响。
进气口则是叶片机从外部获取空气的入口，对于叶片机的工作效率也有着重要影响。
接下来，我们来了解一下航空叶片机的工作过程。
当飞机起飞或加速时，空气通过进气口进入叶片机内部。
叶片机内的叶片受到空气的作用力而旋转，产生推进力，推动飞机前进。
叶片机的工作过程是通过空气动力学原理来实现的，主要包括动能转换、动量转移和压力变化等过程。
叶片机的工作效率和性能取决于叶片的设计和材料、叶片机的结构和气流的流动状态等因素。
最后，让我们来讨论一下航空叶片机的性能特点。
航空叶片机具有高效、稳定、可靠和灵活等特点。
高效是指叶片机能够将动能转换为推进力的能力，其工作效率对于飞机的燃油消耗和航程具有重要影响。
稳定是指叶片机在各种工况下都能够保持良好的工作状态，不会产生振动和失速等现象。
可靠是指叶片机在长时间高速运转下不会产生故障，能够保证飞机的安全飞行。
灵活是指叶片机能够根据飞机的工况和要求进行调整，以满足不同的飞行需求。
总之，航空叶片机作为航空发动机的重要组成部分，其工作原理对于飞机的性能和安全具有重要影响。
通过了解叶片机的结构、工作过程和性能特点，我们可以更好地理解叶片机的工作原理，为飞机的设计和运行提供参考和指导。
华科大能源与动力装置基础课件第2章 叶片机械(透平机械)
能源动力
u1=лd1n/60=335.1m/s,
u2=(d2/d1)u1=134.04m/s；
u1>u2 是径流式机械，一般为膨胀的原动机。
c1=387m/s， c2=200m/s， α2=95°， β1=90° 。
4. 绝对速度分量：
c2
c
2 u
c
2 r
cz2
cu2 cm2
能源动力
cm = cr? cm = cz ?
解:⑴边u1=πD1n/60=91.1m/s; u2=πD2n/60=133.6m/s;
⑵ u边上的高c1m=c1r= qv /(πD1b1)=39.79m/s
c2m=c2r= qv /(πD2b2)=32.06m/s
⑶ c1u=0 或α1=90o，进口为直角速度三角形 β2=β2b =50o，或W2u =c2r ctg β2=27.35m/s 或c2u=u2-c2r ctg β2=106.25m/s
反向
u正向Biblioteka 2. 标量关系：β
◆ cu=c·cos(α)=u - cm ·ctg(β)
W
c
◆ α—绝对速度c与周向速度u的夹角 β
α
u
◆ β—相对速度w与周向速度u的反(正)方向夹角
3、一般由下面三个条件画出：
能源动力
底边u: u=2πrn/60
底边u上的高cm: cm =qm /(ρF)
cm= wm =哪个分量 ?
二、级（定义和表示）
能源动力
定义 一个旋转叶轮 + 固定元件(扩压器或
导叶或喷嘴、蜗壳等) 或者动叶栅+静叶栅
分类 常用径流级
轴流级
1、 径流级（常用子午面和径向面表示）
叶片式流体机械的工作原理
（2）如果用质量作为液体量的度量，则可以得到一个与重力无 关的能量指标，称为能量头。
• 3.转速：转速n是水轮机转轮或泵叶轮的旋转速度，单位常用转
每分r／min(rpm)。
• 4.功率P：功率对工作机而言是指机器的输入功率，对原动机而
言则指输出功率，记为P，单位为kW。
• 5.效率：能量转换中不可避免地会产生损失。对于原动机，
• 流体机械的能量转换过程不可避免地伴随着能量损失，在叶片式 流体机械中，其能量损失主要包括水力损失（流动损失）、容积 损失（泄露损失）和机械损失这三类。各类能量损失的大小用相 应的效率来衡量。
1.流动损失
• 定义：流动损失，也称水力损失ΔH (或Δh、Δp)，是指具有粘性的 介质在流过流体机械的过程中引起的损失。包括摩擦损失、冲击 损失、分离损失、二次流损失等。
hth
vp2
vs2 2
up2
us2 2
ws 2
wp2 2
• 此式为欧拉方程式的一个常用的形式，称为第二欧拉方程式。
2.能量方程与伯努利方程
• 除了带有内冷却的压缩机以外，通常忽略介质通过机壳与外界交
换的热量，即认为q=0。对叶轮而言，有，对固定元件，则有ws
＝0，于是对叶轮而言，能量方程为：
hth
[h2
h1
v22
v12 2
g(Z2
Z1 )]
• 对于固定元件而言，能量方程为：
h2
h1
v22
v12 2
g(Z2
Z1)
0
• 实际上，对于可压缩介质，通常不考虑重力的作用，上两式分别 成为：
hth
[h2
h1
v22
v12 2
]
和
• 3.转速：转速n是水轮机转轮或泵叶轮的旋转速度，单位常用转
每分r／min(rpm)。
• 4.功率P：功率对工作机而言是指机器的输入功率，对原动机而
言则指输出功率，记为P，单位为kW。
• 5.效率：能量转换中不可避免地会产生损失。对于原动机，
• 流体机械的能量转换过程不可避免地伴随着能量损失，在叶片式 流体机械中，其能量损失主要包括水力损失（流动损失）、容积 损失（泄露损失）和机械损失这三类。各类能量损失的大小用相 应的效率来衡量。
1.流动损失
• 定义：流动损失，也称水力损失ΔH (或Δh、Δp)，是指具有粘性的 介质在流过流体机械的过程中引起的损失。包括摩擦损失、冲击 损失、分离损失、二次流损失等。
hth
vp2
vs2 2
up2
us2 2
ws 2
wp2 2
• 此式为欧拉方程式的一个常用的形式，称为第二欧拉方程式。
2.能量方程与伯努利方程
• 除了带有内冷却的压缩机以外，通常忽略介质通过机壳与外界交
换的热量，即认为q=0。对叶轮而言，有，对固定元件，则有ws
＝0，于是对叶轮而言，能量方程为：
hth
[h2
h1
v22
v12 2
g(Z2
Z1 )]
• 对于固定元件而言，能量方程为：
h2
h1
v22
v12 2
g(Z2
Z1)
0
• 实际上，对于可压缩介质，通常不考虑重力的作用，上两式分别 成为：
hth
[h2
h1
v22
v12 2
]
和
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能源与动力装置基础
一、叶轮
功能：将机械功传递给流体 结构：离心、轴流、斜流（混流）、横流
离心又分前弯、后弯、径向；多叶；单吸、 双吸；闭式、半开式
能源与动力装置基础
三种不同出口角βb2的叶轮比较
能源与动力装置基础
二、吸入室（集风器、进风口） ——叶轮前部件
功能：为叶轮进口组织所要求的均匀流场 （速度大小和方向）
th
“叶片的” mhv 总效率：
能源与动力装置基础
对于风机和泵
内部损失：流动损失、容积损失和机械损失中的 圆盘摩擦（轮阻）损失。
外部损失：为轴承和密封等处的机械摩擦损失。
内功率：
内效率：
Pi P Pm
圆盘（轮阻）效率：
i
Pf gqvH qvptF
机Pi 械传P动i 效率P：i
r
Pi
Pr Pi
(1 V
r )pol
整机效率、机组级效率和级效率
能源与动力装置基础
工况与变工况时机器的工作
工况——机器的工作状况
与介质进口状态（例如R、 和机器进口处的 p、T 等）和机器工作参数（qV、H( pf )、n等）有关；
（实际工况还与系统有关）
n n 1
R (T2
T1 )
1
R (T2
T1 )
c22
2
c12
略去动能差，有 n
pol
n 1Leabharlann 1 lg p2 lg T2
p1 T1
1
能量头之间的关系
h pol h tot pol h th (1 V r )pol
能源与动力装置基础
绝热效率
ad
h ad h tot
1
RT1
型式：a）最好，流动没有转弯,悬臂 叶轮采用; 其他型式流场不容易均匀， 损失也比较大
特点：加速流动，与外界没有能量交换
能源与动力装置基础
能源与动力装置基础
进口导流器（前导叶）
能源与动力装置基础
三、压水室与扩压元件——叶轮后部件
扩压器(导叶):减速、提高压力
无叶 有叶
弯道回流器(反导叶)：为下一级进口引导组织所 要求的流场
= 2 vdp (压缩机) 1
能源与动力装置基础
（三）转速n （四）功率P
工作机
输入功率
对不可压缩流体，定义流体功率
Pf hqm gqVH qVptF
效率可表示为（不可压）
P
Pf P
能源与动力装置基础
（四）效率与损失
损失分类
1、流动损失（水力损失）H（或h、p）
摩擦损失、冲击损失、分离损失、二次流损失、 叶端损失
能源与动力装置基础
问题1：扬程的定义中的“单位数量”是什么？
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2：扬程的定义能否用在“神舟”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
h
p
2
p1
c22
c12 2
g(z2
z1)
gH
能源与动力装置基础
能源与动力装置基础
《能源与动力装置基础——叶轮机械基本理论》
3、可压缩气体介质（压缩机） 能量头与压缩比
压缩机工质是气体，进出口动能、位能差可以忽略；
h
2 1
vdp
1 2
(c
2 2
c12 )
p2
p1
能源与动力装置基础
几个能量参数之间的关系
有效能量头h
= gH(泵) =pf/ρ (通风机)
m
P Pm P
Pi P
能源与动力装置基础
静压总效率：
sF
psFq v P
psF ptF
静压内效率：
sF,i
psFq v Pi
psF ptF
i
能源与动力装置基础
工质为可压缩时效率的定义
为什么与不可压缩介质不同？
h
2 1
vdp
1 2
(c22
c12 )
hi
1、压缩机级的功率
引入泄漏损失系数和轮阻损失系数 V 和 r，有
第三章 叶片式工作机
以不可压流体为主，即研究 泵与通风机 为主
能源与动力装置基础
应用范围
能源与动力装置基础
ф=q/nD3 ψ=gH/n2D2
ψ=0.07~0.4 ψ=0.04~0.06
ψ=0.006~0.09
能源与动力装置基础
第一节 叶片式工作机的结构形式和应用范围
过流（通流）部件:
叶轮 吸入室（集风器、进风口） 扩压器（导叶），弯道回流器（反导叶），蜗壳
p2 p1
1
(1 V r )hth
1
1 R(T2ad
1
R (T2
T1 )
T1) c22 c12
2
ad
FA
FA FB
FC
pol
FA FC FA FB FC
能源与动力装置基础
等温效率：
T
hT h tot
p1v1
ln
p2 p1
(1 V r )hth
流动效率：
h
h pol h th
h tot h th hV hr (1 V r )h th
Ptot qm (1 V r )h th
2、压缩机和压缩机级的效率
有用功的计算
标准过程：绝热、等温、多变
能源与动力装置基础
多变效率
pol
h pol h tot
n
n
1
RT1
p2 p1
n 1
n
1
(1 V r )h th
《能源与动力装置基础——叶轮机械基本理论》
2、不可压缩气体介质（通风机）
风压（全压与静压）
通风机全压ptF：定义为其进出口的全压差Δ ptF， 对于气体，位能差可以忽略；
p tF
p2
p1
c
2 2
c12 2
psF
p2 p1
注意
c
2 2
c12
2
c
2 2
2
p2
p1
c12 2
静压不等于p2－p1 ，是全压与出口动能 之差。
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
能源与动力装置基础
泵的装置扬程
HG
pp ps
g
cp2 cs2 2g
zp
zs
H
装置静扬程
Hst
pp ps
g
zp
zs
扬程之间的关系
?
H HG Hst H
本质上是压力损失
2、容积损失qV
本质上是流量损失 3、机械损失
本质上是力矩(功率）损失
能源与动力装置基础
介质不可压缩时效率的定义
泵 风机
qVth
V
qV＋qV
qV q V th
Hth、pth H＋H
h
H H th
P
m
Pth＋P
Pth P
q q P P qV＋qV
V
Vth
ptF＋p
ptF p th
Pth＋P
回流器一定有叶片？(一般都装有导流叶片，使气体均匀地沿轴向进入下一级工 作轮。 )；速度变化不大
蜗壳：收集沿叶轮或扩压器圆周的流体并送到机 器的出口
非轴对称；稍有加速
能源与动力装置基础
涡壳 回流器
无叶扩压器
回流器 叶片扩压器
后导叶
能源与动力装置基础
第二节 主要性能参数和特性曲线
性能参数：
（一）流量q
一、叶轮
功能：将机械功传递给流体 结构：离心、轴流、斜流（混流）、横流
离心又分前弯、后弯、径向；多叶；单吸、 双吸；闭式、半开式
能源与动力装置基础
三种不同出口角βb2的叶轮比较
能源与动力装置基础
二、吸入室（集风器、进风口） ——叶轮前部件
功能：为叶轮进口组织所要求的均匀流场 （速度大小和方向）
th
“叶片的” mhv 总效率：
能源与动力装置基础
对于风机和泵
内部损失：流动损失、容积损失和机械损失中的 圆盘摩擦（轮阻）损失。
外部损失：为轴承和密封等处的机械摩擦损失。
内功率：
内效率：
Pi P Pm
圆盘（轮阻）效率：
i
Pf gqvH qvptF
机Pi 械传P动i 效率P：i
r
Pi
Pr Pi
(1 V
r )pol
整机效率、机组级效率和级效率
能源与动力装置基础
工况与变工况时机器的工作
工况——机器的工作状况
与介质进口状态（例如R、 和机器进口处的 p、T 等）和机器工作参数（qV、H( pf )、n等）有关；
（实际工况还与系统有关）
n n 1
R (T2
T1 )
1
R (T2
T1 )
c22
2
c12
略去动能差，有 n
pol
n 1Leabharlann 1 lg p2 lg T2
p1 T1
1
能量头之间的关系
h pol h tot pol h th (1 V r )pol
能源与动力装置基础
绝热效率
ad
h ad h tot
1
RT1
型式：a）最好，流动没有转弯,悬臂 叶轮采用; 其他型式流场不容易均匀， 损失也比较大
特点：加速流动，与外界没有能量交换
能源与动力装置基础
能源与动力装置基础
进口导流器（前导叶）
能源与动力装置基础
三、压水室与扩压元件——叶轮后部件
扩压器(导叶):减速、提高压力
无叶 有叶
弯道回流器(反导叶)：为下一级进口引导组织所 要求的流场
= 2 vdp (压缩机) 1
能源与动力装置基础
（三）转速n （四）功率P
工作机
输入功率
对不可压缩流体，定义流体功率
Pf hqm gqVH qVptF
效率可表示为（不可压）
P
Pf P
能源与动力装置基础
（四）效率与损失
损失分类
1、流动损失（水力损失）H（或h、p）
摩擦损失、冲击损失、分离损失、二次流损失、 叶端损失
能源与动力装置基础
问题1：扬程的定义中的“单位数量”是什么？
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2：扬程的定义能否用在“神舟”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
h
p
2
p1
c22
c12 2
g(z2
z1)
gH
能源与动力装置基础
能源与动力装置基础
《能源与动力装置基础——叶轮机械基本理论》
3、可压缩气体介质（压缩机） 能量头与压缩比
压缩机工质是气体，进出口动能、位能差可以忽略；
h
2 1
vdp
1 2
(c
2 2
c12 )
p2
p1
能源与动力装置基础
几个能量参数之间的关系
有效能量头h
= gH(泵) =pf/ρ (通风机)
m
P Pm P
Pi P
能源与动力装置基础
静压总效率：
sF
psFq v P
psF ptF
静压内效率：
sF,i
psFq v Pi
psF ptF
i
能源与动力装置基础
工质为可压缩时效率的定义
为什么与不可压缩介质不同？
h
2 1
vdp
1 2
(c22
c12 )
hi
1、压缩机级的功率
引入泄漏损失系数和轮阻损失系数 V 和 r，有
第三章 叶片式工作机
以不可压流体为主，即研究 泵与通风机 为主
能源与动力装置基础
应用范围
能源与动力装置基础
ф=q/nD3 ψ=gH/n2D2
ψ=0.07~0.4 ψ=0.04~0.06
ψ=0.006~0.09
能源与动力装置基础
第一节 叶片式工作机的结构形式和应用范围
过流（通流）部件:
叶轮 吸入室（集风器、进风口） 扩压器（导叶），弯道回流器（反导叶），蜗壳
p2 p1
1
(1 V r )hth
1
1 R(T2ad
1
R (T2
T1 )
T1) c22 c12
2
ad
FA
FA FB
FC
pol
FA FC FA FB FC
能源与动力装置基础
等温效率：
T
hT h tot
p1v1
ln
p2 p1
(1 V r )hth
流动效率：
h
h pol h th
h tot h th hV hr (1 V r )h th
Ptot qm (1 V r )h th
2、压缩机和压缩机级的效率
有用功的计算
标准过程：绝热、等温、多变
能源与动力装置基础
多变效率
pol
h pol h tot
n
n
1
RT1
p2 p1
n 1
n
1
(1 V r )h th
《能源与动力装置基础——叶轮机械基本理论》
2、不可压缩气体介质（通风机）
风压（全压与静压）
通风机全压ptF：定义为其进出口的全压差Δ ptF， 对于气体，位能差可以忽略；
p tF
p2
p1
c
2 2
c12 2
psF
p2 p1
注意
c
2 2
c12
2
c
2 2
2
p2
p1
c12 2
静压不等于p2－p1 ，是全压与出口动能 之差。
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
能源与动力装置基础
泵的装置扬程
HG
pp ps
g
cp2 cs2 2g
zp
zs
H
装置静扬程
Hst
pp ps
g
zp
zs
扬程之间的关系
?
H HG Hst H
本质上是压力损失
2、容积损失qV
本质上是流量损失 3、机械损失
本质上是力矩(功率）损失
能源与动力装置基础
介质不可压缩时效率的定义
泵 风机
qVth
V
qV＋qV
qV q V th
Hth、pth H＋H
h
H H th
P
m
Pth＋P
Pth P
q q P P qV＋qV
V
Vth
ptF＋p
ptF p th
Pth＋P
回流器一定有叶片？(一般都装有导流叶片，使气体均匀地沿轴向进入下一级工 作轮。 )；速度变化不大
蜗壳：收集沿叶轮或扩压器圆周的流体并送到机 器的出口
非轴对称；稍有加速
能源与动力装置基础
涡壳 回流器
无叶扩压器
回流器 叶片扩压器
后导叶
能源与动力装置基础
第二节 主要性能参数和特性曲线
性能参数：
（一）流量q