第六节 流体机械内的能量损失及效率

7、雷诺数和马赫数对流动损失的影响 进口马赫数与损失的关系 Macr Mamax；阻塞工况
Mamax与i的关系
Macr与i的关系
总结
Ma＜Macr时，与Ma关系不大；
Macr＜Ma＜Mamax时，与Ma关系密切； Ma＞Mamax时，急剧增大
二、容积（泄漏）损失
内部泄漏与外部泄漏 间隙两端的压差 离心式通风机、压缩机和泵的典型密封结构
加速与减速冲击 工作机
原动机
冲击速度的大小:
wsh∝qV－qVopt
其他部件中的冲击损失 减小冲击损失的措施 非设计工况下尾水管中由cu2引起的损失
4、二次流损失 二次流的概念
ac
5、其他流动损失 出口动能损失（余速损失） 不稳定相对（绝对）运动的损失 面积突然变化 6、按流动损失与流量的关系分类 第一类，正比于流量的平方 第二类，正比于流量与最优流量的差的平方
略去动能差，有
pol
m 1 lg p 2 p 1 m 1 lgT 2 T 1 1
能量头之间的关系
hpol htot pol hth (1 V r )pol
绝热效率
1 p 2 RT 1 1 1 p 1 (1 V r )hth
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
多变效率
h pol htot
m 1 p2 m m RT 1 1 m 1 p 1 (1 V r )hth
pol
m R (T 2 T 1 ) m 1 c22 c12 R (T 2 T 1) 1 2
第六节 流体机械内的能量损失及效率
P M pq V
流体机械的能量的分类： 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 本质上是压力损失
叶端损失
2、泄漏损失（容积损 失）qV（qm）： 流量损失 冲击式水轮机的容积 损失。 3、机械损失P：轴承、 轴封的摩擦损失Pm和 圆盘损失Pr 力矩或功率损失
三、圆盘摩檫损失（轮盘损失）
Pr K u 23 D22
开式与闭式泵腔
四、流体机械的效率
（一）不可压缩介质 能量平衡图
qVth、Hth、Pth的定义
效率的定义：
qVth
1
V
qV
qVth qV
Hth、pth H＋H
h
1 H H th HH th
P Pth＋P

m
流动效率： Байду номын сангаас
h pol hth
(1 V r ) pol
整机效率、机组级效率和级效率
3、重热现象与中间冷却 重热现象 重热系数
h a
adi
hadtot
原动机中的重热现象
冷却的理由与冷却 次数的确定
1、降低功耗 2、介质特性
3、用户要求
4、结构许可
双轴H型压缩机示意图
一、流动损失
根本原因：介质的粘性
损失大小：流动的微观结构，分类
损失的计算与优化设计 1、摩擦损失 沿程损失
g H
f
l c2 h f d 2
阻力系数： 与雷诺数和管壁相对粗糙度的关系，试验测定
2、分离损失 边界层分离的原因 （逆压梯度）和影响
分离的控制：
1、扩散角：可压＜6～7，不可压＜8～12 2、扩压度：可压w1／w2＝A22／A11，不可压A2／A1 3、扩散（扩压）因子
1 P P Pth P
泵
qV＋qV qV＋qV
qV th
1
qV
风机
qVth

qV
qVth
qV
PtF＋p
1 p p ptF
th
pth
Pth＋P Pth P Pth－P
PP th
1 P P
1
qV
水轮机 qV－qV

qVth
qV
H－H
1 H H H th H
D w s max w s 2 w s1
其他的分离损失，转弯、面积突变等
3、冲击损失 进口冲击引起叶片表面的流动分离，但冲 击损失与流量的关系不同于分离损失 冲击速度w1sh
w1 w10 w1sh
冲击损失
H sh sh
hsh sh
w 12 sh 2g
w w w
w 12 sh 2


ad
h ad htot
c22 c12 R (T 2 T 1) 1 2

1
R (T 2 ad T 1 )
ad
FA FA F B FC
FA FC FA F B FC
pol
等温效率：
hT T htot
p2 p1 (1 V r )hth p 1v 1 ln
1 P P
th
总效率；内部损失与外部损失；内效率；机械传动效率； 圆盘效率；全压效率与静压效率
（二）可压缩介质
为什么与不可压缩介质不同？
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
htot hth hV hr (1 V r )hth
Ptot qm (1 V r )hth