流體機械原理

1、.：.； 第二章 葉片式流體機械的能量轉(zhuǎn)換2-1流體在葉輪中的運動分析一、幾個概念及進(jìn)出口邊符號確定 流體機械葉片外表普通是空間曲面，為了研討流體質(zhì)點在 葉輪中的 運動規(guī)律，必需描畫葉片。葉片在柱坐標(biāo)下是一曲面方程 ，但解析式普通 不能夠獲得。工程上借助幾個面來研討：根本概念平面投影： 平面投影是將葉片按工程圖的做法投影到與轉(zhuǎn)軸垂直的面上。軸面子午面：經(jīng)過轉(zhuǎn)輪上的一點和轉(zhuǎn)輪軸線構(gòu)成平面：一個轉(zhuǎn)輪有無數(shù)個軸面，但是每個軸面一樣軸面投影：它是將葉片上每一點繞軸線旋轉(zhuǎn)一定角度投影到同一軸面上的投影，叫軸面投影。流線跡線軸面流線進(jìn)出邊符號確定：本書規(guī)定 P代表高壓邊 P對風(fēng)機，泵，緊縮機，普通S代表低

2、壓邊 出口邊對水輪機進(jìn)口邊 S對風(fēng)機，泵，緊縮機，普通是進(jìn)口邊，對水輪機是出口邊二、葉輪中的介質(zhì)運動1速度的合成與分解：流體機械的葉片外表是空間曲面，而轉(zhuǎn)輪又是繞定軸旋轉(zhuǎn)的，故通常用圓柱坐標(biāo)系來描畫葉片方式及流體介質(zhì)在轉(zhuǎn)輪中的運動。在柱坐標(biāo)中，空間速度矢量式可分解為圓周，徑向，軸向三個分量。 將Cz,Cr合成得Cm, Cm位于軸面內(nèi)和圓周方向垂直的面，故又叫軸面速度。2絕對運動和相對運動：在流體機械的葉輪中，葉片旋轉(zhuǎn)，而流體質(zhì)點又有相對轉(zhuǎn)輪的運動，這樣根據(jù)實際力學(xué)知識質(zhì)：葉輪的旋轉(zhuǎn)是牽連運動。流體質(zhì)點相對于葉輪的運動叫相對運動，其速度叫相對速度，這樣，流體質(zhì)點的絕對速度為 這兩速度的合成，即

3、其中 是葉輪內(nèi)所研討的流體質(zhì)點的牽連速度在流體機械的靜止部件內(nèi)，沒有牽連速度，相對運動的軌跡和絕對運動重合。用速度三角形，表示上述關(guān)系，即得：依速度合成分解，將C分解為沿圓周方向的分量Cu及軸面上的分量Cm， 從速度三角形知：Cm=Wm 或葉輪內(nèi)，每一點都可作出上述速度三角形。 和 的夾角稱為相對流動角介質(zhì)為液體，叫液流角；介質(zhì)為氣體，叫氣流角和夾角 叫絕對流動角。葉片骨線沿流動方向的切線和u方向的夾角叫葉片安放角。作速度三角形很重要，但最重要的是葉輪進(jìn)出口的速度三角形。三、幾個概念 流面：在葉輪機械中，空間流線繞軸線旋一周構(gòu)成的回轉(zhuǎn)面叫流面。對于一個葉輪又無數(shù)個流面。徑流式：流面可以近似看成

4、一個平面。軸流式：流面可以近似看成一個圓柱面，展開后是平面。混流式：流面是一個曲錐面，不可展開。有時為了研討方便，近似看成一個圓錐面。圓錐可以展開。 軸面流線：流面與軸面的交線叫軸面流線。一個轉(zhuǎn)輪有無數(shù)條軸面流線過流斷面過流斷面面積 在軸面上作一曲線與軸面流線正交，該曲線繞軸線旋轉(zhuǎn)一周而構(gòu)成的回轉(zhuǎn)面稱軸面流動的過流斷面。該斷面面積決議了軸面速度的平均值。過流斷面面積： 2-2葉片式流體機械的根本方程描畫可緊縮粘性介質(zhì)的三元非定常流動，用N-S方程，能量方程，延續(xù)性方程和形狀方程來研討顯得復(fù)雜。 這節(jié)從一元實際出發(fā)導(dǎo)出比較簡單的根本方程式包括歐拉，能量方程及伯努力方程進(jìn)出口速度三角形：從水頭、揚

5、程等定義看，要研討葉片與介質(zhì)的能量交換，研討葉片進(jìn)出口的流動非常重要。以純徑向葉輪為例來研討。知：n, qv(一) 任務(wù)機的進(jìn)出口速度三角形 1. 進(jìn)口：a). b). 進(jìn)口處軸面液流過流斷面面積 由于葉片存在阻塞。排斥系數(shù)： 于是真實 c). Cu1和1確實定 Cu11的數(shù)值取決于吸入室的類型和葉輪前能否有導(dǎo)流器。假設(shè)無導(dǎo)流器，對于直錐形，彎管形，環(huán)形吸入室，Cu1=0，1=900對于有導(dǎo)流器及半螺旋形吸入室，Cu1的值依吸入室尺寸或?qū)Я魅~片的角度定。 在圖中可知：隨，等參數(shù)的變化而變化。假設(shè)參數(shù)組合使得=，那么流體進(jìn)入葉片無沖擊，稱無沖擊入口進(jìn)口。出口圓周速度出口軸面速度出口流動角 普通以

6、為，在葉片數(shù)無限多假定下介質(zhì)流動的相對速度方向一定于葉片相切，但在葉片數(shù)有限情況下，如何畫呢？目前難以確定，得求助于其他條件 二原動機的進(jìn)出口速度三角形： 以水輪機為例闡明：還擊式水輪機：a). 進(jìn)口速度三角形 Cu1和1知依導(dǎo)水機構(gòu)，活動導(dǎo)葉任務(wù)情況定b). 出口速度三角形： 當(dāng)，這時的出口情況叫法向出口。這種水輪機，在一定流量下，法向出口流速小，帶走的能量小，水輪機效率高。2沖擊式水輪機：特點：沖擊式水輪，水流不充溢葉間流道，具有一個自在外表，故軸面速度和Cm和流道尺寸無直接關(guān)系。進(jìn)口 A0為噴嘴出口面積 Cm1=0 此時速度三角形退化為一條直線 出口 (為何以后講)二、歐拉方程的推導(dǎo)：

7、假設(shè)：葉片上的葉片數(shù)無窮多，葉片無限薄，葉輪內(nèi)流動是軸對稱的，并且相對速度的方向與葉片相切；相對流動是定常的； 軸面速度在過流斷面均勻分布。運用動量矩定量推導(dǎo)：取控制體如虛線所示，單位時間流出控制面的流體動量矩為，流入的動量矩為，由于流動定常，控制面內(nèi)的動量矩不變，因此，依動量矩定理有： 作用力控制體的外力有： 作用力控制面子內(nèi)外兩個圓柱上壓力，對軸線的力矩為零。 a) 葉輪對轉(zhuǎn)軸的力矩 葉輪對控制體內(nèi)流體的作用力 b) 葉輪蓋板對流體的正壓力，此力矩為零 c) 由于流體的粘性產(chǎn)生的切應(yīng)力對軸的力矩為了對任務(wù)機、原動機一致，故為上式。，假設(shè)不思索葉輪內(nèi)的水力損失：即葉片后流體的功率或者流體從葉

8、片獲得的功率應(yīng)等于M即 即：=Pth/=上即為葉片式流體機械的歐拉方程幾點解釋：上式中，Hth, hth, Pth分別稱為實際水頭，實際能量頭，實際全壓，是指在沒有損失情況下，每單位量重力，質(zhì)量，體積流體從葉片獲得的能量或者傳給葉片的能量。如 指法向進(jìn)口或出口 有：=Pth/=歐拉方程用速度環(huán)量表示： =Pth/= 式中 Z葉片數(shù) 繞單個葉片環(huán)量推導(dǎo)方程時引入Cm在過水?dāng)嗝婢鶆蚍植?，葉輪體徑向，但實踐上歐拉方程的推導(dǎo)與假設(shè)無關(guān)，以上假設(shè)是為了便于推導(dǎo)。假設(shè)不是進(jìn)出在同一半徑，Cm沿進(jìn)出口邊值不同將值代入。葉片無窮多假定，出口速度三角形易得，實踐葉片數(shù)有限，不一定等于，為何后講由歐拉方程可見：葉

9、輪和流利交換的能量，取決于葉輪進(jìn)出口速度矩的差值和的乘積。為了有效轉(zhuǎn)換能量，再徑流式和混流式機器中希望rprs，所以任務(wù)機多是離心式，原動機向心。軸流式 rp=rs hth=u(Cup-Cus)=Cuu用相對速度表示: 故有 hth=式中第一項為哪一項介質(zhì)經(jīng)過葉輪后動能的變化量，第二三項是介質(zhì)靜壓能或焓值的變化。葉片式流體機械建立了介質(zhì)進(jìn)出口運動參數(shù)和葉片與介質(zhì)傳送能量大小之間的關(guān)系三、能量方程與伯努力方程 1能量方程 葉片對介質(zhì)做功，將改動介質(zhì)具有的能量，包括內(nèi)能和宏觀的動能、勢能。能量方程就是建立介質(zhì)的能量與葉片做功的關(guān)系。在熱力學(xué)中知開口熱力系的穩(wěn)流的能量方程： 流體機械單位質(zhì)量介質(zhì)得到

10、或輸出的功率，對葉輪而言，=這時不思索損失 對于緊縮機=-ws 對于普通流體機械，介質(zhì)與外界根本上無熱量交換，故q=0。對于緊縮機可，除有冷卻安裝的外，也忽略介質(zhì)經(jīng)過機殼與外界的能量交換。這是由于在緊縮機中，氣體緊縮時，熱焓的變化比緊縮機對外的熱量交換相比大得多，故可以為q=0。對于固定元件：=0故得 =0假設(shè)不思索重力即進(jìn)出口位能差較小有： =0用于固定元件上式只用于可壓介質(zhì)，對于不可壓介質(zhì)不思索內(nèi)能變化。留意：能量方程是在質(zhì)量守恒的前提下得到的。即介質(zhì)在緊縮機內(nèi)滿足延續(xù)條件。 方程中出現(xiàn)的是hth, 即不思索流動損失，但當(dāng)思索流動損失時此方程仍適用，這是由于流動損失最終以熱量方式傳給介質(zhì)。

11、使溫度升高，而介質(zhì)的溫升，會反映到焓值的變化中，介質(zhì)氣體。因此，并不破壞能量的平衡。 hth應(yīng)了解為葉輪對介質(zhì)作的功，但是實踐上葉輪的走漏損失和圓盤的損失也是葉輪與介質(zhì)之間傳送的能量，但這些能量損失不是經(jīng)過葉片與介質(zhì)之間傳送的。故并未包括在歐拉方程式hth值中。2伯努力方程 葉片式流體機械，壓力是一個重要參數(shù)但能量方程中沒出現(xiàn)壓力值希望用一個方程將其聯(lián)絡(luò)上 依熱力學(xué)第一定律，氣體內(nèi)能增量等于傳給氣體的總熱量與技術(shù)功之和介質(zhì)壓力作的功對于單位質(zhì)量介質(zhì)。 A熱功當(dāng)量又 故得 其積分方式： 此時，熱量有兩部分：一部分是外界傳給介質(zhì)熱量 +q ,另一部分時介質(zhì)流動損失的量轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的熱量-q。于是得：

12、=將上式和開口系能量方程合并得：對于固定元件：=0對不可壓介質(zhì)： 故=0四葉片式流體機械設(shè)計實際概述： 實際上給定了qv,H,n 等參數(shù)后利用歐拉方程可求得進(jìn)出口速度三角形，也就求得了與之相應(yīng)得葉片幾何外形。但實踐上，幾何外形與速度分布關(guān)系復(fù)雜。故引入了假設(shè)。假設(shè)不同得到了不同的設(shè)計實際及設(shè)計方法。目前有三個實際：一元實際：用無限葉片數(shù)假設(shè)，軸面速度沿過流斷面均勻分布。在此假設(shè)下，流動形狀只是軸面流線長度坐標(biāo)的函數(shù)。故叫一元實際。二元實際：放棄上述假設(shè)之一。例如混流式，Cm沿過流斷面不是均與分布。此可用歐拉方程求得Cm。假設(shè)不思索粘性，用軸對稱有勢流動求Cm，假設(shè)思索粘性，計算較難。也有依閱歷

13、給出Cm的分布，較“一元半實際。軸流式或徑流式，Cm根本沿過流斷面分布，用流膂力學(xué)實際解環(huán)列或直列葉柵，也是二元實際。三元實際：三元，直接研討三維流動。自吳提出兩類流面概念，計算實際及方法已獲得進(jìn)展，成為流體動力學(xué)一個分支，目前求無粘性歐拉方程已非常成熟。借助一種湍流方式，利用N-S方程求解葉輪內(nèi)有粘性流動也有很大進(jìn)展。2-3 過流部件的作用原理普通講過流部件指一切流體經(jīng)過的部件，但是此處那么是指除葉輪以外的一切部件，即固定元件。由歐拉方程知：為使葉輪完成一定量的能量轉(zhuǎn)換，葉輪前后的速度必滿足一定條件。即 葉輪前過流部件應(yīng)按葉輪要求的速度大小、方向?qū)⒔橘|(zhì)引入葉輪，進(jìn)入葉輪軸對稱； 多級流體機械

14、，那么應(yīng)將葉輪番出的介質(zhì)按要求速度引入下級。級間普通要求軸對稱，使速度能減小，壓力能提高； 葉輪最后一級出口，除要求軸對稱外，還要求出口流體無環(huán)量。從能量轉(zhuǎn)換的角度，葉輪是最重要的部件，但過流部件對整機性能有較大的影響。同時，各過流部件不是獨立的，又相互影響，應(yīng)綜合思索。原動機過流部件的作用原理：以水輪機為例闡明：1.水輪機引水室： 由歐拉方程知：為了使轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)換一定的能量Hth，必使水流在進(jìn)入葉輪前具有一定的環(huán)量Cup，為減小水輪機出口動能損失Cu2=0 ，引水室的作用是呵斥這個環(huán)量，并將水流均勻的軸對稱經(jīng)導(dǎo)水機構(gòu)引入轉(zhuǎn)輪. 開式引水室(明槽引水室): 水力性能好,但尺寸大,只用于低水頭小功率

15、機組種類 鋼板焊接 閉式 蝸殼 鑄造(用于小機組) 普通圓形混凝土(水頭較低) 普通為梯形,為制造方便對水輪機引水部件要求: 保證導(dǎo)水葉片進(jìn)口圓周均勻進(jìn)水,液流呈對稱 液流進(jìn)入導(dǎo)葉之前構(gòu)成一定的環(huán)量引水部件水力損失小,此外思索強度,剛度現(xiàn)分析引水室踵液體的流動規(guī)律: 取引水室中液流一微小質(zhì)點,它在平面上饒水輪機軸旋轉(zhuǎn)運動.并以為引水室中流體是軸對稱有勢流動: 列伯努力方程: 思索到是平面運動 z=0 且流體質(zhì)點能量不隨半徑變化(能量守恒) 即 從另一個角度思索，流體質(zhì)點繞軸旋轉(zhuǎn)將產(chǎn)生離心力R式中 故得有離心力呵斥單位面積壓力 此就是壓力 即 積分得：lnvur=c1 即r=const此闡明蝸殼

16、內(nèi)液流要滿足上述條件，必以r=const運動，即速度矩等于常數(shù)。另一種方法： 首先仍以為平面勢流這是以軸面a 和b 有限的取出一個斷面為微元流線長,對分別出來 得部分,列水輪機軸的動量矩方程: 為所列面的外法線方向假設(shè)忽略液流磨擦,即以為液流不受任何外力作用,即 =0 在其他面上=0,只需fa 及fb上有,且兩個外法線方向相反故得: 又: 沿流線上液流微元的質(zhì)量流量故得: (vur)b-( vur)a=0由于 a-b的恣意性: 故得: vur=const=k上即為液流自在運動方程,與液流不受任何外力作用,液流按此規(guī)律運動.由流膂力學(xué)可知: ,可見引水室能構(gòu)成一定數(shù)值的速度矩. K是蝸殼常數(shù) ,

17、由蝸殼尺寸決議.由此知,在蝸殼中vu和r成反比,水流由壓力管經(jīng)蝸殼進(jìn)入轉(zhuǎn)輪時,半徑減小,速度增大,壓力降低,水輪機蝸殼將一部分壓力能轉(zhuǎn)換為速度能.水流徑向速度: 周向: 故固定導(dǎo)葉的骨線是等角螺旋線.由于液流均勻進(jìn)入導(dǎo)葉,任一斷面過流量k值確定 假設(shè)進(jìn)口斷面參數(shù)一定后,蝸殼外形一定,故式稱為蝸殼的包角,其值對蝸殼的功能于尺寸有影響,設(shè)計是依流量即水頭定(比轉(zhuǎn)數(shù)一定)固定導(dǎo)葉型線方程蝸殼型線方程液流角：型線方程：從右得： 設(shè)R=R3時，得，二導(dǎo)水機構(gòu)活動導(dǎo)葉 作用：調(diào)理水輪機的流量 徑向式：導(dǎo)葉軸線和水輪機軸線平行 類型： 軸向式：導(dǎo)葉軸線和水輪機軸線垂直 斜向式：導(dǎo)葉軸線和水輪機軸線既不垂直也

18、不平行 正曲率 安裝方式： 負(fù)曲率 對稱任務(wù)原理：概念：導(dǎo)葉出口邊骨線和圓周方向的夾角稱為導(dǎo)葉出口角。假設(shè)導(dǎo)葉數(shù)無窮多，實際上導(dǎo)葉出口角就是導(dǎo)葉的出流角 ，導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動時，就改動了導(dǎo)葉出流角， 即改動了水輪機的流量，但丈量不易，實踐不用 而用導(dǎo)葉開度 來表征導(dǎo)葉任務(wù)位置的參數(shù)。是指一個導(dǎo)葉出口邊到相鄰導(dǎo)葉外表的最小間隔 ，單位mm 對活動導(dǎo)葉，導(dǎo)葉出口水流的軸面速度Cm應(yīng)叫徑向速度，普通書上叫軸面速度，易和葉輪的軸面速度混淆 b0為導(dǎo)葉高圓周速度： 又由于從導(dǎo)葉出口到轉(zhuǎn)輪進(jìn)口，水流沒遭到葉片的作用，堅持速度矩不變，故有：轉(zhuǎn)輪出口速度矩： A2-轉(zhuǎn)輪出口面積葉片數(shù)較多？將Cu1 ,Cu2帶入歐拉方程

19、得： 實際上調(diào)理流量，可調(diào) ，b2此方程為水輪機流量調(diào)理方程，由上可見， 改動 , b2 等參數(shù)，均可改動流量。調(diào)理流量的方法：水輪機普通改動調(diào)理流量；在轉(zhuǎn)漿式水輪機軸流、斜流，同時采用改動 及 方法；也有在水輪導(dǎo)水機構(gòu)前安裝圓筒閥來調(diào)理流量本質(zhì)調(diào)b2，這種調(diào)理方法易在圓筒閥后引起漩渦區(qū)，由于漩渦大大損失不大。此方法用軸流可以，用于混流，漩渦區(qū)易分散到轉(zhuǎn)輪中，導(dǎo)致機組效率偏低，但有優(yōu)點，可降低電站造價，停機時能有效防止導(dǎo)葉即轉(zhuǎn)輪漏水。 水輪機的尾水管作用： 將轉(zhuǎn)輪中流出的水流搜集起來送入下游河流； 回收利用轉(zhuǎn)輪出口水流的剩余能量依圖，水輪機轉(zhuǎn)輪出口單位重力水流具有的能量為：列2-5伯努力方程，

20、5點靜壓力：得：顯然，由于尾水管作用，使P2減小了， 假設(shè)無尾水管，此點壓力為Pa ；減小部分一是由已到下游水面的高度差 Z2引起，稱靜力真空；由2-5的動能差引起扣除損失叫動力真空，尾水管作用主要減小動力真空。故定義動力真空和葉輪出口動能之比為尾水管的回能系數(shù)或恢復(fù)系數(shù)，是衡量尾水管作用的目的。 另尾水管以出口動力真空的方式將轉(zhuǎn)輪出口能量的一部分變成作用力轉(zhuǎn)輪的壓力能P2減小，使轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口壓力差增大又由上式見，尾水管要回收能量必是一個分散管。上面討論C2 ,C5指軸面速度，但普通轉(zhuǎn)輪出口帶有CU.該分量對應(yīng)動能值，尾水管難以回收。CU大 ，能夠引起尾水中心壓力降低，甚至出現(xiàn)渦帶空化，另一方面

21、，渦帶在尾水管中不穩(wěn)定，會引起機組振動，故空化和震動對水輪機平安運轉(zhuǎn)要挾很大，因此，設(shè)計時，應(yīng)滿足 CU2=0，即法向出口， 但假設(shè)稍帶環(huán)量，水流在尾水管中圓周運動產(chǎn)生的離心力，有助于減小尾水管邊壁的分別傾向，故嚴(yán)厲講，在最優(yōu)工況下，水輪機轉(zhuǎn)輪出口不是法向，而是稍帶正環(huán)量。四噴嘴及噴管 它是沖擊式 原動機水輪機、汽輪機、燃?xì)廨啓C的重要元件，介質(zhì)經(jīng)過后，壓力及溫度降低，速度提高，獲得動能，動能在葉輪中變?yōu)闄C械能輸出：不可緊縮介質(zhì)：以切擊式和斜擊式水輪機為例。在沒有損失情況下，其出流的速度應(yīng)為 ，但是由于有損失的存在，實踐速度小于該值，用速度系數(shù)表示那么為：水輪機水頭假設(shè)射流器直徑為， 那么流量為

22、可緊縮介質(zhì)在汽輪機和燃?xì)廨啓C中，噴嘴為噴管，且普通為葉柵方式。以下圖為汽輪機噴管表示圖，我們將其視為一個錐管來研討其中的流動過程。在噴管中，亞音速和超音速具有完全不同的情況。本書不討論超音速。以“0 表示噴管進(jìn)口，“1 表示出口，依能量方程：此對于任何流動過程均成立，但不同流動過程中焓的變化量不同。假設(shè)假定在噴管內(nèi)流動是絕熱等熵的，那么有：由此可見：當(dāng)背壓P1減小，C1增大即出口速度增大，但當(dāng)C1到達(dá)當(dāng)?shù)匾羲?，速度到達(dá)極大值。假設(shè)此時P1再降，那么C1不添加。C1到達(dá)音速時的壓力叫臨屆壓力，記Pcr , (臨界壓力比) 經(jīng)過噴嘴的質(zhì)量流量為：并思索到，得： 可見當(dāng)出口速度到達(dá)極大值時，流量也到

23、達(dá)極大值。但實踐流動過程有損失，所以實踐的出口速度比理想情況下的速度小，可以用等熵焓來表示：二、任務(wù)機過流部件的作用原理：一吸入室：在風(fēng)機和緊縮機中也叫吸氣室或進(jìn)氣箱 直錐形：水力性能好，能給葉輪提供均勻，軸向入流但受構(gòu)造限制，普通用單級臂式構(gòu)造 彎管形：水力性能比直錐形差，普通用于系統(tǒng)管路有要求時 肘形管：用于大型立式泵多用于軸流 類型及特點 環(huán)形： 用于多級泵，緊縮機中，入口不是均勻軸對稱流動，為了改善流動，可設(shè)導(dǎo)向隔離肋板。 以上4種吸入室 半螺旋形：在雙吸或多吸泵中用，在多級緊縮機中也用。吸入有環(huán)量作用：引流; 保證葉輪進(jìn)口軸對稱半螺旋形：吸入室由蝸殼及非蝸殼部分組成。 其中0-這段符

24、合對數(shù)螺旋線規(guī)律，即液流在其中運動時，Vur=const 其他部分那么不然。在螺旋部分符合Vur=const，也符合一切在蝸殼的規(guī)律，當(dāng)采用此吸水室，由測試知，CU10,即使得葉輪能量頭降低。這點應(yīng)予以思索。二壓水室與擴壓元件任務(wù)機后的擴壓元件由幾部分組成：在不同機器中，稱號也不同。作用：保證葉輪軸對稱流動并將搜集到的介質(zhì)送入出口或下一級；消除介質(zhì)具有的環(huán)量；將圓周速度對應(yīng)的動能轉(zhuǎn)化為壓力能。 蝸殼：離心泵及風(fēng)機中用 種類 無葉擴壓器 導(dǎo)葉與葉片擴壓器 導(dǎo)流器蝸殼：離心泵及風(fēng)機中用其內(nèi)流流動規(guī)律和水輪機一樣，顯然，蝸殼的速度矩應(yīng)等于葉輪出口的速度矩。 搜集，軸對稱 作用，特點： 將v2/2轉(zhuǎn)換

25、為P消除Vu 即環(huán)量 梯形 類型以截面外形分 矩形 圓形蝸殼型線方程：從右圖知： 當(dāng)R=R3時， 得 型線方程，由此可見角影響蝸殼尺寸大小任一截面流量：有時蝸殼位于無葉擴壓器之后，故速度矩應(yīng)是Cu4r42.無葉擴壓器 主要用于緊縮機流體從葉輪番出進(jìn)入其， 質(zhì)點進(jìn)入擴壓器后，速度為流動角為，擴壓器出口為C4，流動角為 故依質(zhì)量守恒定律： 假設(shè)b3=b4，不思索密度變化， = 及摩擦力，流體質(zhì)點將做等角螺旋線運動，即：= 無葉擴壓器主要靠添加直徑D0來減小氣流速度提高壓力即c和半徑成反比：r增大，c減小，于是依速度降低量設(shè)計D4，當(dāng)思索摩擦的時候，的值很小，故思索也可近似看成等角螺旋線 。特點：構(gòu)

26、造簡單，造價低，任務(wù)穩(wěn)定范圍大，對工況不敏感。當(dāng)Ma 數(shù)大時，效率下降不多直徑達(dá)，機組尺寸大。流體質(zhì)點運動路長，摩擦損失達(dá)，設(shè)計工況下，效率低，對于 值小的即小流量，高能量頭效率更低。添加部分:無導(dǎo)葉擴壓器進(jìn)出口寬度b3 ,b4對性能的影響普通b3=b2+(1-2)mm假設(shè) b3 b2很多，那么流體從葉輪番出后不能馬上充溢擴壓器進(jìn)口段的空間，產(chǎn)生渦流，帶來損失。 b4 b3時 Cm4 b3時，流道寬度逐漸增大，這時 及流動角 逐漸減小，流體流動路程添加，損失加大，使得擴壓器效率減小，壓頭下降。當(dāng)b4 b3時,無葉擴壓器為收斂型地,此時逐漸增大,流體流路程短,摩擦損失小,也減小了分別損失,但是收

27、斂太大也不好.引薦收斂角為20-40,當(dāng)2 小時,取大值.導(dǎo)葉與葉片式擴壓器葉片擴壓器,多級泵中的徑導(dǎo)游葉在離心式緊縮機中叫葉片式擴壓器.它是在無葉擴壓器中設(shè)置假設(shè)干個葉片而成.在裝了葉片后,就近似使氣流按葉片的方向運動,流體的運動軌跡與葉片外形一致.普通情況下,葉片安放角 4 3 ,流動角不斷增大.在有葉擴壓器中,延續(xù)性定律適用,但由于葉片與流體的相互作用,Cur 不再堅持常數(shù),由延續(xù)性定律得;假設(shè)b4 = b3， 故得：由上式見:當(dāng)r3 ,r4 一樣時,由于葉片擴壓器4 3 其速度的減小比無葉擴壓器大,即葉片式擴壓器擴壓度比無葉擴壓器大，反之?dāng)U壓度相等，葉片擴壓器D4/D3比無葉擴壓器小,

28、即葉片擴壓器途徑短,摩擦損失小,設(shè)計工況的效率高.設(shè)計工況下高3%-5%. 葉片擴壓器 D3不能夠和 D2重合D3 D2 ,這段間隙主要目的是改善從葉輪番出流體的不均勻性,改善進(jìn)入葉片式擴壓器內(nèi)的流動情況.同時可改善葉片擴壓器進(jìn)口氣流脈動產(chǎn)生的噪音,這段實踐相當(dāng)于一段無葉擴壓器.對高能量的葉輪,氣流出口速度高,采用這樣一段無葉段使氣流速度降低.普通,葉片擴壓器進(jìn)口Ma3 最好小于0.7-0.8. D3/D2=1.08-1.15,當(dāng) Ma2大時，間隙大些.即D3/D2 大些。 缺乏:由于葉片存在,變工況時沖擊損失大,效率下降多,當(dāng)沖角大到一定值,產(chǎn)生劇烈的分別,導(dǎo)致緊縮喘振.實驗證明:緊縮機在小

29、流量工況下任務(wù)時,首先在葉片擴壓器中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)繞流,引起緊縮機喘振.故葉片擴壓器性能曲線陡,穩(wěn)定工況范圍小. 在高 Ma 數(shù)下,采用葉片式擴壓器,會使損失大 擴壓器葉片數(shù)普通為16-22片,而導(dǎo)葉正葉片普通為4-6片彎道:下一級葉輪進(jìn)口,在擴壓器后設(shè)過渡流道及葉片.這在緊縮機中叫彎道或回流器,在泵中叫反導(dǎo)葉.在彎道中普通無葉片,下面分析彎道 中流體的運動規(guī)律.流體在彎道中氣流應(yīng)遵照延續(xù)性定律和動量矩定律.即: 普通假設(shè)：r4=r5 ，假設(shè)取b4=b5 那么有： = = C4=C5但由于流體在彎道中做1800轉(zhuǎn)彎 , 故液體在彎道中的運動可看作 由兩個部分組成: a)按 做圓周運動,b)繞5點的轉(zhuǎn)

30、彎運動.流體繞5 點做轉(zhuǎn)彎運動,由于離心力影響,轉(zhuǎn)彎后運動速度Cm 在 A處有最大值 ,在 B處有最小值 ,(受離心力影響,外壁 大,r大，故Cm小) 而回流器進(jìn)口 一樣,故在5-5上 ,A點合成速度大于B 點, ,這種方向不均性,導(dǎo)致 的不均勻,普通導(dǎo)致 5-5截面上的平均 增大.假設(shè)思索摩擦, 呵斥 的增大,故實踐上 (一些實驗闡明,無葉擴壓器彎道中,轉(zhuǎn)彎后氣流角大約增大80,葉片式約40) 回流器的作用:回流器的作用是氣體以所需方向進(jìn)入下一級,起整流作用.回流器中有葉片,以保證流體以一定方向進(jìn)入下一級,普通 即保證 回流器葉片中心,普通為圓弧形,或用一段圓弧與出口處一段直線相連.其葉片有

31、等厚度和變厚度兩種.葉片數(shù) 為12-18.四、導(dǎo)流器指泵、風(fēng)機和緊縮機葉輪前繞其軸線旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)向葉片，在泵及風(fēng)機中叫“前導(dǎo)葉 。它是用來調(diào)理流量。導(dǎo)流器可以是徑向，也可以是軸向，但它們的任務(wù)原理一樣，在導(dǎo)流器出口到也論進(jìn)口，仍以為 堅持不變于是代入歐拉方程得： 當(dāng)qv及不變時，u2Cu2不變，轉(zhuǎn)葉片，可改動能量頭揚程或壓力值，從而調(diào)了流量?？偨Y(jié)：在任務(wù)機中，流體從吸入室的進(jìn)口到出口，流體普通有一定加速 在原動機中，引流部件進(jìn)口到出口，流體加速 .都是為了損失小在任務(wù)機中，葉片對介質(zhì)做功，使其壓力與絕對速度都添加，且速度添加主要是Cu2 添加。而在葉間流道中，相對速度是減小的，為了充分利用能量故葉

32、輪番道分散.在原動機中，介質(zhì)對葉片做功，使其壓力及動能(絕對速度)都減小,在相對速度添加,葉片流道是收縮的.在任務(wù)機中,從葉輪番出液體具有較高動能,希望進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為壓力能,故流道分散在原動機中,希望能回收部分從葉輪番出的動能,故也是分散管.由于收縮流道水力損失小,所以,在一樣條件下,任務(wù)機損失小,效率較低.另一緣由,任務(wù)機擴壓流動發(fā)生在高壓側(cè),絕對速度很大,原動機發(fā)生在低壓側(cè),(即尾水管中)損失比原動機尾水管大,由于這個差別,也使任務(wù)機效率低,在一樣的條件下q,H,n設(shè)計方法不同.2-4 流道中介質(zhì)形狀參數(shù)的變化上幾節(jié)經(jīng)定性討論了流體機械 (原動機、任務(wù)機)中速度、壓力變化。但這些變化之間的關(guān)

33、系如何？ 任務(wù)機：進(jìn)水管 v減小 p增大 葉輪 w減小 p增大蝸殼 v減小 p增大 原動機：引水：v減小 p增大 葉輪 w減小 p增大 幾個名詞：滯止溫度： 滯止溫度也叫總溫在介質(zhì)和外界沒有熱交換的情況下，流動著的流體無論能否有損失，其速度被滯止到零時的溫度。 我們知道，熱焓CpT 和動能C2/2g 為流體的總能量，也就是講流體的能量取決于T,C 。假設(shè)流動著的流體與速度滯止到零的流體有一樣的能量，那么可以用一個溫度參數(shù)T* 表示總能量。 T*就叫滯止溫度，它是流體的形狀參數(shù)，相應(yīng)于滯止溫度的滯止焓為:h*=CPT*于是依能量方程：由上可見：當(dāng)流體的滯止焓滯止溫度添加時，流體必然與外界存在能量

34、的交換。在絕能流中不和外界有能量交換，流體的總能量不變，即滯止焓不變。假設(shè) 為常數(shù)，那么滯止溫度不變。滯止壓力：又稱總壓力 p* ：它是指在對外沒有熱交換的前提下，流體的動能全部無損地變?yōu)閴毫δ軙r，流體的壓力，也就是流體在無對外熱交換，無損失地滯止到速度為零時的流體介質(zhì)壓力。滯止壓力對應(yīng)滯止溫度對外無熱量交換 ，就絕熱：即 由上得： 即可知對 有 靜壓，靜溫：相應(yīng)P,T 叫靜壓，靜溫由于P,T是形狀參數(shù)，故，也是形狀參數(shù)，依伯努力方程：當(dāng)忽略可壓性，在絕能流和沒有損失時有：由上式得：= 此式闡明：當(dāng)不思索可壓性，在絕能的無損失流中，不變 ； 在思索損失的絕能流中，即總壓減小。由； 當(dāng)流體的滯止

35、焓或滯止溫度添加時，流體必和外界存在著能量的交換。當(dāng)輸入功時，滯止溫度升高； 在絕能流中不和外界交換能量流體的總能量不變，即滯止焓不變。假設(shè) 為常數(shù)，那么滯止溫度不變。對不可壓介質(zhì)，無意義，且知 =由伯努力方程故對不可壓介質(zhì)， 本質(zhì)是全壓總壓。但對液體介質(zhì)，普通思索重力故有 為總水頭當(dāng)思索損失時總壓頭或總水頭與損失關(guān)系或 對于靜止部件在葉輪中 泵 水輪機 由上可見：對不可壓介質(zhì)， 本質(zhì)是介質(zhì)的有效總能量緊縮級中溫度壓力變化級中溫度變化固定元件中=const , =, =由于， 知：對靜止元件=0，故=const經(jīng)過葉輪：是葉輪輸入總功，包括圓盤摩擦損失和走漏損失 這樣各截面實踐介質(zhì)溫度 利用能

36、量方成可直接求得任一級的氣流溫度。 壓力變化思索用損失方法來準(zhǔn)確計算壓力很困難，但將級中過程視為多變過程，(pvm=const)這樣能以一定精度計算各截面壓力設(shè) 為各截面與進(jìn)口截面in-in 壓力比值，kpi作為各截面介質(zhì)密度和進(jìn)口介質(zhì)的密度之比，那么有: 于是當(dāng)知道各截面溫度，就可求得各截面的壓力及介質(zhì)密度。水輪機中速度與壓力的變化2-5 變工況的流動分析概念1.設(shè)計工況：流體機械德任務(wù)參數(shù)qv,H,n,及特性參數(shù) R,k,pin,Tin 決議了機器的任務(wù)情況，工況。當(dāng)這些參數(shù)是設(shè)計值時，稱為設(shè)計工況。是非設(shè)計值的叫非設(shè)計工況。2.最優(yōu)工況：當(dāng)機器效率最高是，叫最優(yōu)工況。其參數(shù)叫最優(yōu)工況參數(shù)

37、，實際上設(shè)計工況應(yīng)是最優(yōu)工況，但由于目前還不能準(zhǔn)確計算流動，其機器內(nèi)流動規(guī)律或參數(shù)取值還不能準(zhǔn)確反映流動情況，故不一致。3.非設(shè)計工況下機器的性能將下降。嚴(yán)重時引起振動，空化等景象不同工況下任務(wù)機內(nèi)流動 進(jìn)口速度三角形沖角 ， 當(dāng)叫無沖擊但無沖擊進(jìn)口不一定是在最優(yōu)工況下出口速度三角形 ，普通：在無限葉片數(shù)下在最優(yōu)工況下，壓水室及葉片式擴壓器葉片進(jìn)口應(yīng)滿足無沖擊進(jìn)口條件。Cm2成正比，當(dāng)qv增大，增大，Cu2減??；反之亦然對于緊縮機：進(jìn)出口qv不同，但不影響繪圖。當(dāng)n發(fā)生變化時：規(guī)定流量不同前提下討論可調(diào)葉片角度規(guī)定 在設(shè)計工況位置時，=0使得 朝增大方向轉(zhuǎn)動為正，即 0，否那么，0顯然 當(dāng)流量

38、增大時，朝0方向轉(zhuǎn)動葉片能減小負(fù)沖角i，從而減小沖擊損失。在葉輪出口，轉(zhuǎn)動葉片可使得 在qv增大時堅持不變，防止壓水室和擴壓器中的沖擊損失。故轉(zhuǎn)動葉片能擴展轉(zhuǎn)輪的高效任務(wù)范圍。原動機任務(wù)以水輪機為例2-6 流體機械內(nèi)的能量平衡流體機械內(nèi)的損失類型機械損失：軸承、軸封處的摩擦引起的損失以為和水力參數(shù)無關(guān)a)摩擦損失b)圓盤損失：轉(zhuǎn)輪抑制蓋板的摩擦阻力容積損失走漏損失容積損失是由于經(jīng)過間隙的走漏而引起的流量損失 是輪蓋地密封部分從高壓區(qū)走漏到低壓區(qū)。是體積流量泄露到外部。 這些容積損失：在水輪機中，是水流流過水輪機，但沒經(jīng)過轉(zhuǎn)輪，故水流對轉(zhuǎn)輪沒做功。在泵、風(fēng)機中：流量 在內(nèi)部不斷循環(huán)，不斷從葉片獲

39、得能量，耗費在節(jié)流損失上；流量是從葉輪中能量匯流到外面，所獲得能量也就損失掉了。3. 流動損失水力損失或，指具有粘性的介質(zhì)在流過流體機械中引起的損失。流動損失包括：a)摩擦損失，b) 分別損失或分散損失c) 沖擊損失 d)二次流損失 e)其它損失流動損失分析1.機械損失流體機械腔體內(nèi)的流動規(guī)律為了研討腔體內(nèi)的運動規(guī)律：在右圖中，取厚 dr的流體運用動量矩定理，流體動量矩對時間的導(dǎo)數(shù)等于作用于流體上的外力對同一中心力矩M 由高斯定理: :質(zhì)量流量 ：動量S組成：葉輪外表S1，腔體外表S2,外層外表Sa,內(nèi)層外表Sb設(shè)這兩外表外法線方向速度分別為得在紊流條件：腔內(nèi)液體的圓周速度 在腔體外表上為零。

40、在葉輪外表到達(dá)u ，中間部分近似為常數(shù).那么：這時以為：那么得：與流體不可壓時：故得： M1是葉輪外表力矩；M2是泵膂力矩；M3是Sa外表力矩；M4是Sb外表力矩由于：M3 和M4 與M1 和M2相比很小，故忽略：故在紊流下： 代入即得：分析：當(dāng) qm=0 ,得：Wu=w/2 這是流體在腔體做剛體運動，且角速度為葉輪旋轉(zhuǎn)角速度的一半。當(dāng)qm 0 vur=const 求解腔體內(nèi)壓力分布: 當(dāng)q=0 vr=0 vu=v 故：又由于 當(dāng)r=r2,p=Hp 得：圓盤摩擦損失的計算： 盤上的損失：當(dāng) r1=0 左右兩側(cè)：輪沿上的：總可見：k 和外表粗糙度有關(guān)， 根本上和R2 的5次方成正比， 的三次方成

41、正比應(yīng)指出 并沒有完全損失,在開式腔體的流體機械中,能回收一部分能量.因在開式腔中,離心力使一部分高能液體(接近壁面)的微團(tuán)進(jìn)入壓水室,提高泵的揚程,回收了一部分能量,故泵普通設(shè)計成開式泵腔. 回收能量:普通口環(huán)有走漏,故腔體內(nèi)液體運動處于剛體 和vur=const 之間:假設(shè)走漏液的旋轉(zhuǎn)速度在泵入口處為圓周速度的一半,(是頸部速度的一半),那么依動量矩定理:又: 兩者之差:假設(shè)進(jìn)口無預(yù)旋: 可見:走漏的液體能并沒有完全損失,而是在口環(huán)將液體部分能量帶進(jìn)葉輪由于走漏時揚程改動:有走漏時不思索時:可見,由于走漏存在,揚程降低,這也闡明,走漏液從葉輪 中得到能量并沒有全部損失,其中部分能量用減小實

42、際揚程及水力功率方式回收了。2.流動損失 a)磨擦損失,R是水力半徑,是Re和(管壁相對粗糙度)的函數(shù),當(dāng)ReRecr 時, 只是的函數(shù) ,流體機械普通流動ReRecr,所以減小 對提高 影響不大.R,水力半徑,設(shè)計盡量使水力半徑大,即潮濕周邊長.b)分別損失:主要發(fā)生在沿流動方向壓力升高(逆向壓力梯度)的情況下.發(fā)生于泵,風(fēng)機,緊縮機的擴壓元件中,水輪機的壓水管.減小分別損失,要控制分散的分散程度. 可緊縮介質(zhì) 60-70對分散角要求: 當(dāng)是圓形 不可壓介質(zhì) 80-120 不可壓介質(zhì)用 A2/A1 表示分散度對于復(fù)雜外形流道: 可壓的思索到的變化,用進(jìn)出口速度比 (對葉輪)對葉輪而言還定義了

43、分散因子D (wsmax ws2 ws1分別表示葉片低壓面最大,出口,進(jìn)口速度)沖擊損失在葉輪和擴壓器(有葉)中,當(dāng)液流地進(jìn)口流動角和葉片安放角不同時,即有沖角,即產(chǎn)生沖擊損失.沖擊損失也是在葉片外表產(chǎn)生了分別.將液流進(jìn)口速度分解成無沖擊進(jìn)口和圓周兩個方向,其中圓周速度用wish 表示,此速度表示沖擊損失大小,故wish的大小和Cm0-Cm0pt成正比,即和流量差qv-qvopt 成正比即安放角小于液流角.在此情況下,流體進(jìn)入葉柵前的速度為 ,進(jìn)入葉柵后,介質(zhì)速度在葉片作用下轉(zhuǎn)變成,流動角變成 但依延續(xù)性定理(忽略葉片厚度),應(yīng)堅持不變,故有如圖示速度變化量wsh4.二次流動主流區(qū)中,液體葉片

44、彎曲呵斥離心力和壓力相平衡,但在邊境流內(nèi),壓力和主流區(qū)一樣,但速度小很多,其構(gòu)成的離心力,所以不能和主流流動構(gòu)成的壓力梯度相平衡,這使得邊境元內(nèi)的流動質(zhì)點向壓力梯度相反方向流動,此流動和主流流動運動的方向垂直,故稱為二次流. 5.其它損失 a)小流量時葉輪出口的二次回流:當(dāng)流量很小時,依實踐泵的揚程很高,闡明流體機械任務(wù)機做功才干很強,單位分量流體獲得的能量大,葉輪任務(wù)面及反面速度差大,回流大。b)混流葉輪, A流線和B流線出口半徑不同,為了在設(shè)計工況下?lián)P程一樣,普通 ,這使得流線特性曲線不同,普通 大 ,平坦。故 A,B兩條流線的Q-H曲線斜率不同，在設(shè)計工況下，兩者揚程一樣。在設(shè)計揚程一樣

45、時，但在小流量工況下，假設(shè)A,B兩條流線的流量相等，那么揚程不同，而實踐上壓水室的壓力在某一流量下A,B兩處揚程一樣，于是B流線有能夠出現(xiàn)負(fù)流量，而構(gòu)成二次回流。c)葉輪蓋板及葉片端部的分別損失：2-6 流體機械的效率可壓和不可壓介質(zhì)能量損失有區(qū)別。雖然兩種介質(zhì)都有能量損失，且均轉(zhuǎn)化為熱量。但作用不同。可壓：T和熱力學(xué)過程有關(guān)，相互影響，且一部分熱能可以轉(zhuǎn)化為機械能。不可壓：介質(zhì)的熱量和流動過程無關(guān)，也不能再轉(zhuǎn)化為功。一、不可壓定義： 經(jīng)過葉輪番量實際流量 實際水頭，揚程 在機器進(jìn)出口測得流量，水頭對水輪機：輸入 除去走漏進(jìn)入轉(zhuǎn)輪： 扣除水力損失，單位重力液體傳給葉片能量: 轉(zhuǎn)輪得到功率： 扣

46、除和傳給軸的：故 ： 對泵及風(fēng)機：輸入 ：P除去和，實踐傳給葉片的功率 由于流動損失：由于走漏： 最后得到的功率：也能得到： 假設(shè)思索到機械傳動效率： ：傳動效率對風(fēng)機講，有的情況下還思索到，出口管路不能利用風(fēng)機的出口動能，故還有靜壓總效率： ( ) (靜壓指全壓減去進(jìn)口動能)二、可壓介質(zhì)： 對于輸運可壓介質(zhì)的緊縮機或緊縮機的級，可測得進(jìn)出口的流量和壓力，并不能獨一確定有效功率，氣體緊縮過程與動力學(xué)過程有關(guān)。1.緊縮機的功率 ：葉輪對單位質(zhì)量氣體所做的功 ：級的質(zhì)量流量：走漏的質(zhì)量流量：圓盤摩擦損失緊縮機中又叫輪阻損失，用表示定義 ：走漏損失系數(shù) 輪阻損失系數(shù) ：實際上氣體從級葉輪得到的功率這

47、樣：走漏損失分?jǐn)偟絾挝挥行Ы橘|(zhì)的能量 輪阻損失分?jǐn)偟絾挝挥行Ы橘|(zhì)的能量于是葉輪傳送給單位介質(zhì)的能量 于是當(dāng)級間流量為時，葉輪的總功率 走漏損失功率： 輪阻損失功率：對于軸流式壓氣機，處置方式稍有不同，通常將輪轂的外表摩擦損失及葉端間隙損失相當(dāng)于走漏均歸入流動損失，而不單獨計算。2.緊縮機及緊縮機組的效率 普通用下標(biāo)1，2分別表示緊縮機或級的進(jìn)出口截面，假設(shè)能測得此兩截面下P和C就能求出。用緊縮元解得有用功和總耗功之比那么緊縮機或級的效率。但緊縮過程不同，其有用功計算值不同。 eq oac(,a) 多變過程：壓力由P1添加到P2所需的多變緊縮功和實踐總耗功之比： 此用0-15代入 因從能量方程知

48、： 因?qū)τ诙嘧冞^程有： ， 將此式帶入： 普通和前邊相比很小，可以忽略 又因 故 ： 故得 ： 可見只需測得 就能算得。在設(shè)計緊縮機時通常根據(jù)模型級的數(shù)據(jù)求類似產(chǎn)品的多變效率來確定要設(shè)計級的多變效率。 eq oac(,b) 絕熱過程效率定熵：壓力由P1添加到P2所需的定熵緊縮功與實踐總耗功之比： 為定熵過程的終點溫度。與略去速度頭項有： 普通多變指數(shù) 1mk , 故在進(jìn)出口壓力一樣的條件下， 圖2-70可看出壓力比相差不大時，和很相近。 eq oac(,c) 等溫效率：壓力由P1添加到 P2所需的等溫緊縮功和實踐耗功之比。從熱力學(xué)知：等溫緊縮耗功最小，故等溫效率最高。 eq oac(,d) 多

49、變緊縮效率：多變緊縮功和葉輪的實際能量頭之比 流動效率反映了全流損失的大小。在流動效率一定時，由上式可見：多變效率隨升高，升高而減小。下面分析多變效率：從12ad 等熵緊縮功 從 62ad 定壓過程所吸收的熱量 該值就是從P1P2 的絕熱緊縮功?？梢姡褥鼐o縮功其大小就是此面積。但從TS圖上可知：多變過程緊縮功應(yīng)為。那么是什么呢？先看：由于實踐過程是多變過程，終點時2。面積是由于損失包括流動損失、泄露損失和圓盤損失而產(chǎn)生的熱量。由那么由于介質(zhì)參與了摩擦熱，那么氣體溫度升高。那么按多變過程將介質(zhì)壓力從P1添加到P2,那么需比絕熱過程多做功，也叫熱阻損失。那么是緊縮過程的總耗功。忽略動能增量3、重

50、熱景象與中間過程 eq oac(,a) 重?zé)峋跋螅河捎趯嵺`緊縮過程是多變過程，這樣在計算絕熱等熵緊縮功時，總機的絕熱功和按每節(jié)計算的絕熱等熵壓功之和不相等，叫重?zé)峋跋蟆Ｆ渚売墒怯捎诙嘧冞^程中，級中的能量損失使得介質(zhì)溫度升高，使后一級任務(wù)受影響?？煞治鋈缦拢?以三級緊縮機為例: 0表示一級進(jìn)口，1表示一級出口。余此類推。那么0123表示實踐的多變緊縮過程。0123表示整機絕熱等熵緊縮過程。它的緊縮功為，它的大小為 b0123cdb這塊面積。單級絕熱緊縮功為?，F(xiàn)分析：由于第一級損失，因氣體溫度升高使一級出口溫度由T1變?yōu)門1 。于是第二級絕熱緊縮過程由12變?yōu)?2，這兩個絕熱緊縮過程緊縮功不同，其

51、差值為 定義重?zé)嵯禂?shù) 對軸流緊縮機 =1.021.04 eq oac(,b) 中間冷卻： eq oac(,1)當(dāng)緊縮比大，終點溫度高，一樣緊縮比所得緊縮功大，從將能耗角度需將溫度。 eq oac(,2)當(dāng)易燃， 易炸氣體，不允許介質(zhì)超越某溫，也需冷卻。 eq oac(,3) 知等溫緊縮過程功最小，故希望能是等溫。這樣冷卻時在現(xiàn)實中不能實現(xiàn)，故采用中間冷卻。即經(jīng)過一定級后，冷卻采用冷卻器。當(dāng)不思索冷卻過程升力損失時，？等壓線冷卻到要求溫度，上圖是冷卻到T0 。緊縮過程按實踐的多變過程。這樣，緊縮功為bofghicdo這塊面積？。 eq oac(,4) 實踐冷卻也有壓力損失。例第二級進(jìn)口壓力不再是

52、P2 ,而是比P2小，冷卻？太多，對節(jié)能也不一定有利。故應(yīng)有合理的冷卻次數(shù)。閱歷闡明：當(dāng)緊縮機整機進(jìn)口緊縮比=3.55,冷卻次數(shù)Z=1; =59,Z=23, =1020,Z=35, =2035,Z=47 eq oac(,5) 兩個冷卻器之間的級叫段。2-7 有限葉片數(shù)的影響一、有限葉片數(shù)對能量轉(zhuǎn)換的影響 當(dāng)采用無限葉片數(shù)假設(shè)時，此時經(jīng)過速度三角形，這樣經(jīng)過歐拉方程求得實際能量頭為 但實踐葉片數(shù)有限，由于流體慣性，使回流體旋轉(zhuǎn)缺乏。下面以軸流式流體機械為例證明：對于軸流式，用s點及p點代表無窮葉片數(shù)情況，代表有限葉片數(shù)情況。1對任務(wù)機，當(dāng)葉片數(shù)無窮時，葉片使來偏轉(zhuǎn)到即。s進(jìn)口p出口當(dāng)葉片數(shù)有限時

53、，由于液體流邊寬，流體的慣性，使液流旋轉(zhuǎn)缺乏，葉片使來流偏轉(zhuǎn)到。結(jié)果： eq oac(,a) 此時兩種情況速度出口差值為 此值方向為方向 eq oac(,b) 實踐液流角 eq oac(,c) 依歐拉方程： 由于 故 此如今叫滑移。也叫功率縮減。2對原動機 P為進(jìn)口，S點出口，使出口液流從S點挪動到S點是在慣性作用下此時， eq oac(,a) 此時的方向指向的方向 eq oac(,b) eq oac(,c) 對原動機 又 故 此景象也叫滑移或叫功率縮減。以上闡明： eq oac(,1) 滑移是由葉柵稠密度下降，引起葉輪做功才干減弱 eq oac(,2) 滑移不是損失這點特別重要 eq oac

54、(,3) 在離心葉輪中還有一種景象引起一同滑移，這種景象叫軸向旋渦 。下面分析： 在離心葉輪中，按一元實際，葉輪中速度應(yīng)符合在同一水?dāng)嗝嫔舷鄬λ俣萕相等。但由于流體的慣性和葉輪的旋轉(zhuǎn)，除慣性外，還有漩渦。此漩渦向量平行于軸線，故叫軸向旋渦。這樣，葉輪內(nèi)相對運動實踐屬貫穿流和漩渦流的疊加。其結(jié)果在葉片中P：葉片任務(wù)面壓力面W下降，反面吸力面W上升。這樣，葉片兩面相對速度有差值。依伯努力方程，這樣壓力面壓力高，反面壓力低，這也是葉片壓力矩的來源。這時軸向旋渦的影響，在葉輪出口：漩渦方向和葉輪方向相反，疊加將使得和相比偏了，即相對速度產(chǎn)生滑移。同樣使功率縮減。同樣： 和方向相反如何思索滑移對性能等的

55、影響在進(jìn)口：軸向旋渦和葉輪旋轉(zhuǎn)方向一致，使得 ，而葉輪作用是將力矩傳給液體，添加速度矩，但這種旋轉(zhuǎn)是液體二次折回葉輪，因有一定的速度矩，故不從葉輪接受力矩，故不影響Hth。普通對任務(wù)機設(shè)計式仔細(xì)計算，而原動機，以為將給予修正2-40即可，并不計算。為何？主要是粘性作用。下面予以分析：上圖中：“12代任務(wù)機葉片 “黑代表原動機葉片 它們兩者運動方向一樣，出口流動方向一樣， 彎曲方向相反 ，葉片間距一樣，出口安放角一樣，用*代表出口前參數(shù)，*代表剛出口參數(shù)。普通由于粘性作用，在葉片出口附近凹面上出現(xiàn)死水區(qū)。該死水區(qū)減少過流面積，由于面積減少，使得w增大。及由上知：也使得，添加了。但在出口后，沒有死水區(qū)，由