第05章 调速及平衡(波动)
速度波动调节
机械设计基础——机械的调速和平衡
2 机械平衡的目的
减少或消除惯性力
机械设计基础——机械的调速和平衡
3 机械平衡的分类
回转构件的静平衡
FI m
对长径比＜1/5的构件，作单面 平衡
回转构件的动平衡
FI1 FI3 FI2
对长径比＞1/5的构件，作双面 平衡
动平衡结论
产生动不平衡的原因是合惯性力、合惯性力偶矩均不为零 （特殊情况下，合惯性力为零，而合惯性力偶矩不为零） 动平衡的条件：转子上各个质量所产生的空间惯性力系的 合力及合力偶均为零
对于动不平衡的刚性转子，只要分别在选定的两个平面内 各加适当的平衡质量，就能达到完全平衡。即要使转子达 到动平衡，所需加的平衡质量的最少数量为2。故动平衡又 称双面平衡
根据飞轮的转动惯量确定飞轮的具体结构尺寸
机械设计基础——机械的调速和平衡
5-2 机械的平衡
一、机械平衡的目的及内容
二、回转构件的平衡计算
三、回转构件的平衡实验
机械设计基础——机械的调速和平衡
一、机械平衡的目的及内容 1 惯性力及其影响 2 机械平衡的目的 3 机械平衡的分类 4 机械平衡的方法
JF
Amax 2 m (Je J F )
[ ]
Amax
JF
2 m
Amax
Je
[]
J F Je
分析：(1)
900Amax JF 2 m 2 n2 [ ]
Amax、ωm=const.→JF -δ成反比 -----不宜选取过小的[δ] -----不能完全消除系统周期性速度波动 (2) JF 、ωm=const. → Amax -δ成正比 ----- Amax 愈大机器速度波动愈严重 (3) Amax 、δ=const. → JF -ω2m成反比 -----为减少JF,飞轮宜安装在转速较高的轴上
生态学第05章 种群增长
第五章 种群增长种群数量大小和增长速度是种群生态学中的重要问题，也是社会极为关切的问题。
种群增长模型即是以数学模型定量描述种群数量的动态变化，重点是探讨哪些因素决定种群大小，哪些参数决定种群对自然和人为干扰的反应速度。
§1. 非密度制约的种群增长种群在“无限”的环境中，即假定环境中空间、食物等资源是无限的，因而种群数量的增长不受种群密度的限制，即非密度制约性增长（density-independent growth ），这类种群的增长呈指数增长（exponential growth ）。
在数学表达上，指数增长又与世代重叠与否有关，世代不重叠的种群增长为离散型增长，以差分方程描述，而世代重叠的种群增长为连续型增长，以微分方程描述。
一、世代不重叠种群的离散型指数增长模型假设：①种群增长是无限的；②世代不重叠；③没有迁出与迁入；④不具年龄结构，即各年龄组的出生率与死亡率均视为相等。
以N 表示种群数目（大小、密度），t 表示世代时间，λ表示周限增长率（即指种群在一个世代时间内的增长率）。
则 N t+1=λN 或 N t = N 0λt当λ>1时, N t+1 > N t , 种群增长；λ=1时，N t+1 = N t , 种群稳定；0<λ<1时，N t+1 < N t , 种群下降；λ= 0时，N t+1= 0，下一代灭绝。
二、世代重叠种群的连续型指数增长模型假设：①种群增长是无限的；②世代重叠；③没有迁入和迁出；④不具年龄结构（各年龄组出生率、死亡率均相等）。
r 为瞬时增长率（每员增长率或内禀自然增长率）：既不随时间而变化，又不受种群密度的影响，其最大值r m 是物种固有的受遗传特性控制的生殖潜能。
则：,1r d t dN N =即⎰⎰+=c r d t dN N 1当 t = 0 时，N o = e c ·c r · o = e c所以 N t = N o e r t当 r > 0时，N t > N o ，种群增长； ,ln c rt N rN dtdN t +==rtc c rt t e e eN ⋅==+r = 0时，N t = N o ，种群稳定；r < 0时，N t < N o ，种群下降。
船舶电站第05章船舶同步发电机频率及有功功率自动调整
根
据
相
敏
原
理
构
成
的
Ibc
1 Ki
(IB
IC )功 率变换源自器功率变换器矢量图
U2 U4
Ul
U3
Φ
U1
Φ
Ul
根据相敏原理构成的功率变换器
3.调整器
调整器又称执行元件，它是根据功率差与频率差综合信 号，或运算环节送入信号的极性和大小，变换成相应的 脉冲调整信号，作用到调速器的伺服电动机进行二次调 节，实现频率和有功功率的自动调节。
对有差调速特性的调速器来说， 必须迸行 二次调节。
调速器二次调节
单机手动调频
第三节 并联运行的同步发电机 之间有功功率的分配
当两台发电机组并联运行时，各机组的频率都是相同的 。有功功率的分配取决于各机组的调速特性。
1号机组的功率增量为
P1
f1 KC1
2号机组的功率增量为
P2
f KC2
式中: Kc1，Kc2 ---1号 、2号机的调差系数； Δf---频率变化量。
代入上式，经整理后得：
U SC
E0 fN
f
E0 f
fN
fN
从上式可看出，输出只与电网电压的频率差成正比，而与电压 的大小无关。
2.功率变换器（测功器）
功率变换器：用来测量发电机输出的有功功率，并将测 得的有功功率值变换成与之成正比的直流电压信号，即
UP KP • P
式中: Up--功率变换器输出直流电压V; Kp--功率变换系数V/kW; P--发电机实际输出的有功功率，kW.
一次调节与二次调节
频率的一次调节
当柴油发电机组输出功率变化时,依靠柴油机调 速器的固有特性自动改变油门的开度，实现频 率与机组间功率的分配及平衡的过程。
Gao05_波动
c 1 0 0 2.9979667 108 m/s
介质中：
u
1
3、电磁波能量密度和能流密度 （1）电磁波能量密度 单位体积中电场能量密度
1 we 0 E 2 2 wm 1 0 H 2 2
单位体积中磁场能量密度
理论和实验均证实，在任何时刻，空间中任何一点，两者相等
若 x 一定，波线上该处质元的 d E 随 t 周期变化； 若
t 一定，此时波线上各质元的 d E
随 x 周期变化。
(3) 各质元 dE 随 x 、t 变化，说明能量不断流过质元。 结论： 波的能量特征 — 介质中参与波动的各质元的动能与势 能同相且相等，机械能不守恒。每一质元不断地从前一质元 吸收能量而向后一质元释放能量。能量以波动形式传播，波 动是能量传播的一种方式。
u
那么
1 T 1 T x 1 I S EHdt E0 H 0 cos 2 [ (t ) ]dt E0 H 0 T 0 T 0 u 2
4、电磁波谱
ν
1020
γ 射线
λ
10－12 1A 10－9 1nm 10－6 1 μ m
○
X射线 1015 1 THz
1
(m)
(2) 以I1表示单个士兵喝声的声强，则
I1 90 10 lg I0
解上式，得 I1 = 10-3 (W/m2)
由于
I 100 3 10,0000 I1 10
即飞将军大喝一声相当于10万士兵同时齐声大喊。
三、次声波和超声波
1、次声波（频率低于20 Hz的声波）
产生：自然界中，海上风暴、火山爆发、陨石坠落、海啸、电 闪雷鸣、波浪击岸、水中漩涡、龙卷风、极光、地震；
第05章_电力系统频率及有功功率的自动调节(7-8)
三、如何运用CPS标准来评价控制性能 • 当 100%≤CPS1<200%时，即0<CF≤1时，则有 这说明在这段时间内，该控制区的控制行
为对电网频率质量是不利的，但仍符合 Σ( ACE AVE − min ⋅ ΔFAVE − min ) < ≤1 2 CPS10 标准的要求，也就是说其影响程度未 − 10 B ⋅ n ⋅ ε 1 超过所允许的范围。此时。需同时满足 ACE十分 即 CPS2 Σ标准。如不能满足，则需将 ( ACE AVE − min ⋅ ΔFAVE − min ) 为正， 钟平均值偏离CPS2标准的部分（大于L10 但 的部分），与ACE对电网频率影响的部分 （CPS1 偏离200% 部分，即 2-CPS1）结合 ⋅ Δ ( ACE F ) ∑ AVE − min AVE − min 2 ≤ ε 1 起来进行评价。 − 10 B ⋅ n
13
四、CPS系列标准较A系列标准的优越性
• A1,A2标准未涉及电网频率控制的目标，因 而应用在频率控制目标不同的电网中时，需 要做一些人为的调整。而CPS标准中对频率 的控制目标都有明确的规定，因此可应用于 各种频率控制目标的电网。ε 1和ε 10的数 值充分体现了电网之间的差异。美国最小的 互联电网得克萨斯电网（1998年最高负荷 48588MW）的ε 1=0.020HZ, ε 10=0.0073Hz;而华东电网（1998年最高负荷 32050MW）的ε 1=0.035HZ, ε 10=0.025Hz
△F
Eminth<|ACE| < Emaxth时，认为|ACE| 相对于△F来说并不大，无需改变现 有的ACE，令 PCPS ＝ －PP |ACE| > Emaxth时，认为|ACE|相对于 △F来说已很大，应减少|ACE| ，减 少的程度只要达到Emaxth即可。令 PCPS ＝ － Emaxth * △F/ |△F|
05第五章 湍流
第五章 湍流
第一节 湍流的特点、起因及表征 湍流的特点、 一、湍流的特点
∂u′ 1 θ ∂u′ ∂ 1 θ ∂ u′ x x Q dθ = ∫ u′ dθ = x = 0 = ∫ x ∂x θ 0 ∂x ∂x θ 0 ∂x
∂u′y 同理： 同理： = 0， ∂y
(2)
∂u′ ∂u 1 θ ∂ux ∂ 1 θ z ∂ux = 0 又Q x = ∫0 ∂x dθ = ∂x θ ∫0 uxdθ = ∂x ∂z ∂x θ
(
) (
)
第二节 湍流时运动方程与雷诺应力
三、雷诺应力
∂ux ∂ux ∂ux ∂ ∂ ∂ ′ 2 + τ yx − ρ ⋅ u′ u′y + τzx − ρ ⋅ u′ u′ ux + uy + uz = ρ ⋅ X + τ xx − ρ ⋅ ux x x z ∂x ∂y ∂z ∂x ∂y ∂z
(
)
ux =
∫u dθ θ
x 0
1
θ
（2）脉动量 时均速度和瞬时速度之差称为脉动速度 时均速度和瞬时速度之差称为脉动速度 其值可正可负）： （其值可正可负）：
u′ = u x − u x x
（3）瞬时量
____
u′ = 0 x
瞬时速度等于时均速度与脉动速度之和。 瞬时速度等于时均速度与脉动速度之和。 瞬时量 =时均量 + 脉动量 ux
机械设计基础 第五章机械的调速和平衡
S
静平衡架
例：曲轴的平衡
平 面 衡
T' l'
l l'' rb r''b mb
T&;'
等效条件
′ Fb
m'b
′ Fb′
Fb′ + Fb′′ = Fb l Fb′l′ = Fb′′ ′′
′ ′ ′′ ′ mbrb + mbrb′ = mbrb ′ ′ ′′ ′ mbrb ⋅ l′ = mbrb′⋅ l′′
图中为一长转子，质量分布在1 图中为一长转子，质量分布在1，2，3三个平面内
F''2 II F2 F'2 I mI rI 1 r1 m1 F'1 l'1 l'2 F1 l'3 l''1 l''2 l''3 3 m2 2 r2 F3 r3 m3 F''3 F''1 rII mII ω
1、将质量m1， 将质量m1， m1 m2，m3代换到 代换到I m2，m3代换到I 平面和II II平面 平面和II平面 2、在I平面和 II平面各自做 II平面各自做 力的平衡
第五章
结束
ωmax −ωmin 机器运转速度不均匀系数： 机器运转速度不均匀系数： δ = ωm
衡量机器运转的不均匀程度
如知： 和 如知： δ和ωm
便可求的
ωmax = ωm (1+ )
2
δ
ωmin = ωm (1− )
2
δ
2 2 2 ωmax −ωmin = 2δωm
由式
ωmax −ωmin δ= ωm
机器运转愈平稳
机械原理教案机械的运转及速度波动调节
机械原理教案机械的运转及速度波动调节
一、教学目标
1.了解机械的运转原理；
2.了解机械的速度波动调节方法；
3.能够根据实际情况运用机械原理进行相关计算。
二、教学重点
1.机械的运转原理；
2.机械速度波动的调节方法。
三、教学难点
1.机械速度波动的调节方法。
四、教学准备
1.教案；
2.电脑、投影仪；
3.笔记本；
4.教具。
五、教学过程
1.引入新知识（10分钟）
教师通过展示一台运转中的机械，让学生观察其运转状态和速度波动情况。
然后引导学生思考，为什么机械能够运转？为什么机械的速度会发生波动？
2.讲解机械运转原理（40分钟）
教师通过PPT讲解机械运转的原理，包括输入动力、传动机构、工作装置和输出物四个要素，并结合实例进行说明。
3.讲解机械速度波动调节方法（40分钟）
教师通过PPT讲解机械速度波动调节方法，包括调节输入动力、调节传动机构、调节工作装置和调节输出物四个方面，并结合实例进行说明。
4.实例演练（30分钟）
教师提供一些机械速度波动调节的实例，让学生运用所学知识进行解答和计算。
五、课堂小结（10分钟）
教师对本节课的要点进行总结，并布置相关作业。
六、课后作业
1.完成课堂上的实例演练；
2.预习下节课内容。
七、教学反思
通过本节课的教学，学生对机械的运转原理和速度波动调节方法有了初步的了解，能够应用机械原理进行相关计算。
但是在教学过程中，可能
会有部分学生对机械原理还有些陌生，需要加强与实例结合进行讲解的方式，提高学生的学习兴趣和参与度。
机械调速和平衡
3 转子的动平衡 不平衡质量的分布不可能都在 同一个回转面内，可任选两个 垂直与回转轴的平面作为平衡 平面，在这两个平衡平面上附 加平衡质量，使得转子分布质 量的惯性力合力为零；同时使 惯性力的合力偶距为零，称为 转子的动平衡。又称为双面平 衡。 结论：静平衡转子不一定是动平衡的；动 平衡转子则一定是静平衡的。
3. 制动阶段(过渡阶段)
制动阶段：从机器的动力源被切断，直至机器主 轴的角速度为0。输入功恒为0，机器完全靠起 动阶段积蓄的能量来维持运动。 特点：机器的动能在不动地减少，系统作减速运 动。 因机器动能的减少量等于生产阻力与损耗阻力 所作功之和，实际操作中采用增加损耗阻力的 方法，加快制动阶段的停车进程。
三、刚性转子的平衡实验 转子的静平衡实验 转子的动平衡实验
一定时， ② 当J与 ωm一定时，Amax 与 δ成 与 成 正比，即最大盈亏功越大， 正比，即最大盈亏功越大，机械 运转越不均匀。 运转越不均匀。
J
O 图5-2 J –δ曲线 曲线
δ
一定时， 与 ③ 当 Amax 与 δ 一定时，J与 ωm的平方成反 比。因此，为了减小飞轮的转动惯量，宜 因此，为了减小飞轮的转动惯量， 将飞轮安装在高速轴上。 将飞轮安装在高速轴上。但有些机械考虑 到主轴刚性较好， 到主轴刚性较好，仍将飞轮安装在机械的 主轴上。 主轴上。 当飞轮的转动惯量求出后， 当飞轮的转动惯量求出后，可根据有关 资料确定飞轮直径、 资料确定飞轮直径、宽度和轮缘厚度等尺 寸。在实际机械中，有时用增大带轮或齿 在实际机械中， 轮尺寸和质量的方法， 轮尺寸和质量的方法，使其兼起飞轮的作 用，这种带轮或齿轮同时也就是飞轮。 这种带轮或齿轮同时也就是飞轮。
2 飞轮设计的基本原理 飞轮设计的基本问题：根据机械实际所需 的平均速度ωm和许用【δ】值，确定飞轮的 转动惯量 J 。 一般机械中，其它构件的动能与飞轮相比， 通常较小，因此可近似地用飞轮的动能代 替整个机械的动能。这样，飞轮动能的最 大变化值应等于机器的最大盈亏功，即：
电力系统分析第05章电力系统有功功率平衡与频率调整
¾ 目标函数 ¾ 约束条件：
n
∑ F = Fi ( PGi ) i =1
∑ ∑ PGi − PLi = 0
¾ 等微增率准则的表达式
dF1 ( PG1 ) = dF2 ( PG2 ) = .... = dFn ( PGn ) = λ
dPG1
dPG 2
dPGn
18
3.最优分配方案的求解步骤
对于机组较少的情况，可以用解方程组的方法求解，机 组较多，可以迭代求解
算。
5) 直到满足条件。
19
例5-1同一发电厂内两套发电设备共同供电，耗量特性分别为
F1 = 3 + 0.25PG1 + 0.0014PG21 F2 = 5.0 + 0.25PG2 + 0.0018PG22
它们可发有功功率上下限分别为PG1max=100MW, PG1min=20MW,
PG2max=100MW, PG2min=20MW,求承担150MW负荷时的分配方案 解：两台发电设备的耗量微增率分别为
第五章 电力系统有功功率 平衡与频率调整
1
第五章电力系统有功功率平衡与频率调整
电力系统的调频问题实质上是正常运行时有功功率的平衡问题。 ¾ 发电机的输入功率、输出功率和系统的总负荷相等，发电机匀速运
转。 ¾ 当系统中发出的有功功率与负荷消耗的有功功率不平衡时，就会反映
为频率的变化。
当电力系统发生某种扰动（负荷减小），发电机输出的功率瞬间 减小。但发电机的输入功率是机械功率，不能瞬间变化。扰动后瞬间 发电机的输入功率大于输出功率，发电机转子将加速，电力系统的频 率上升。
投切增减负荷不增 加能耗，时间短 (4)有强迫功率，视不 同水电厂而定
调峰机组
流体力学第5章管内不可压缩流体运动
p 32vl 32 0.285 6 50 273600N / m2
d2
0.12
• （3）管路中的最大速度： • （4）壁面处的最大切应力：
umax 2v 2 6 12m / s
max
p 2l
r0
273600 0.05 2 50
136.8N
/ m2
5.2 湍流流动及沿程摩擦阻力计算
Re数越大——粘性底层的厚度越薄；流速越低，
第5章 管内不可压缩流体运动
5.1 管内层流流动及粘性摩擦损失
• 【内容提要】 本节主要讨论流动阻力产生的原因及分类 ，同时讨论两种流态及转化标准
并且在此基础上讨论圆管层流状态下流速分布、流量计算、切应力分布、沿 程水头损失计算等规律。
5.1.0概述（阻力产生的原因）
1、阻力产生的原因 （1）外因 • ①断面面积及几何形状 • ② 管路长度 L：水流阻力与管长成正比。 • ③管壁粗糙度：一般而言，管路越粗糙，水流阻力越大。
• 【内容提要】 • 本节简要介绍紊流理论及湍流沿程阻力系数的计算
5.2.1 湍流漩涡粘度与混合长度理论
• 湍流的产生
5.2.1 湍流漩涡粘度与混合长度理论
• 湍流的产生 • ① 层流在外界环境干扰的作用下产生涡体（湍流产生的先决条件）。 • ② 雷诺数大于临界雷诺数（湍流产生的必要条件）。
5.2.1 湍流漩涡粘度与混合长度理 论
5.1.1 层流与湍流流动
2、流态的判别：
（3）雷诺数
（无量纲数）
Re dv dv 式中，ρ—流体密度；v—管内流速；d—管径；μ—动力粘性系数；—运动粘性系
数
5.1.1 层流与湍流流动
2、流态的判别： （3）雷诺数 • ① 雷诺数Re是一个综合反映流动流体的速度、流
机械原理_速度波动与调节
研究的内容及目的研究单自由度机械系统在外力作用下的真实运动规律确定原动件的真实运动规律，为机构运动分析作准备因为原动件的运动规律决定了单自由度机械系统的所有运动构件的运动规律。
故确定了原动件的运动规律，则其他各构件运动规律经运动分析可知。
研究机械运转速度波动产生的原因及其调节方法降低机械的速度波动的幅度机械系统的运转从开始到停止的全过程可分为三个阶段机械原动件的角速度随时间变化情况根据动能定理：启动阶段EE E W W W W G f r d ∆=-=±--0EE E W W c d ∆=-=-0空载起动作用在机械系统上的外力在任一时间间隔内所作的功，应等于机械系统动能的增量。
0 0E E W W W f d r >>=加速运动—原动件的速度由零逐渐上升至正常工作的ωm 速度稳定运转阶段的状况有：匀速稳定运转：ω＝常数tω稳定运转周期变速稳定运转：ω(t)=ω(t+T)起动非周期变速稳定运转停止ωmt ω稳定运转起动停止匀速稳定运转时，速度不需要调节后两种情况由于速度的波动，会产生不良后果,需要调节稳定运转阶段T ωm i tω稳定运转起动停止ωm 1ωm 2机械的运转过程及特征速度波动产生的不良后果：在运动副中引起附加动压力，加剧磨损，使工作可靠性降低引起弹性振动，消耗能量，使机械效率降低影响机械的工艺过程，使产品质量下降载荷突然减小或增大时，发生飞车或停车事故为了减小这些不良影响，就必须对速度波动范围进行调节速度波动调节的方法:对周期性速度波动，可在转动轴上安装一个质量较大的回转体（俗称飞轮）达到调速的目的对非周期性速度波动，需采用专门的调速器才能调节本章主要讨论周期性速度波动用飞轮调速方法周期性变速稳定运转: 00=-=-E E W W c d 运动周期(运动循环)在一个运动循环以及整个稳定运转阶段中，输入功等于阻抗功(总耗功)c d W W =但在一个周期内任一时间间隔中，输入功与总耗功不一定相等匀速稳定运转：在任一时间间隔中c f rd W W W W =+=每一个运动周期的始末速度相等ωm t ω稳定运转起动停止稳定运转阶段机械的运转过程及特征实际机械中，大部分机器都具有周期性运动循环的特性一个运动循环，对应机器主轴的一转(冲床)两转(四冲程内燃机)数转(轧钢机)几分之一转(铣床)稳定运转阶段停车阶段0 =d W 驱动力撤去为快速停车，机器通常加有制动装臵0<-=-E E W W c d —原动件的速度从正常工作速度下降到零启动、停车一般为过渡阶段，通常机械是在稳定运转阶段工作为研究机械系统的真实运动规律，必须首先建立机械系统运动方程式—外力与运动参数间的函数关系式例曲柄滑块机构（简单机械系统）根据(质点系)动能定理：各外力的功等于动能的增量。
《汽轮机原理》讲稿第05章汽轮机调节-少学时资料
图63
第四节 中间再热汽轮机的调节
一，中间再热汽轮机调节的特点
（一）中间容积的影响：
中间再热汽轮机有再热器、再热管道这一巨大的中间容积，机 组甩负荷之后，即使高压调节阀全关，但是，中间容积的储汽足 以使机组超速（40~60) %。为了解决这一问题，需设置中压调节 阀。这样一来，在机组甩负荷之后，同时关闭高、中压调节阀， 是机组停止运行。
《汽轮机原理》
汽轮机自动调节
第一节 汽轮机自动调节系统
一，汽轮机自动调节系统的任务：
1，汽轮机为什么必需具备自动调节系统？
电能不能大量储存，火电厂发出的电力必须随时满足用户要求，即在数量、 质量要求同时满足用户要求。 （1）数量要求：用户对发电量的要求。这就是要求电力负荷根据用户要求来调 整发电大小，以满足用户要求。 （2）供电质量要求：供电质量就是指频率和电压。其中，电压可以通过变压器 解决。电网频率则直接取决于汽轮机的转速。转速高则频率高，转速低则频 率低。
图40
3，并列运行的机组功率变化与速度变动率的关系： 在一次调频时，机组功率变化的相对值与其速度变动率成反
比。即速度变动率大的机组，功率变化小；速度变动率小的机 组，功率变化大。
4，速度变动率的选定：
（1）对于承担基本负荷的机组，希望运行稳定，速度变动率应取 大一些，一般为(4~6)%；
（2）对于承担尖峰负荷的机组，希望增强对负荷的适应性，速度 变动率应取小一些，一 般为(3~4)%。
（3）配汽机构： 配汽机构是接受放大后的信号，调节汽轮机 的进汽量，改变机组功率。 • 另外，还有同步器等
调节系统的静态特性曲线
汽轮机调节系统的静态特性曲线是由转速感受机构、中间放大 机构和执行机构的静态特性曲线所组成，如图7---36、 图7---37所 示。其中，将调速器、中间放大机构和执行机构的静态特性曲线 分别画在直角坐标系的第二、三、四象限，将调节系统的静态特 性曲线画在直角坐标系的第一象限，组成四象限图。
05第五章 室内蒸汽供暖系统
按照蒸汽干管布置形式不同
按照立管布置形式不同
1、按照蒸汽压力不同
供汽的表压力高于70KPa时，称为高压蒸汽供暖； （高压蒸汽供暖的压力一般由管路和设备的耐压强度 确定。适用于工业建筑。） 供汽的表压力等于或低于70KPa时，称为低压蒸汽供 暖；（蒸汽压力降低时饱和温度也降低，凝水二次汽 化量小，运行可靠、卫生条件好。适用于要求较低的 民用建筑及工业建筑。） 当系统中的压力低于大气压力时，称为真空蒸汽供暖。 （卫生条件好，系统复杂。因需要使用真空泵装置， 在我国很少使用。）
③ 凝水重新汽化，产生“二次蒸汽”。
引起系统中出现所谓“跑、冒、滴、漏’’问 题。
蒸汽供暖系统比热水供暖系统在设计和运行管 理上较为复杂。
3、蒸汽供暖系统中的散热器热媒平均温度高
在热水。高温水130/70 ℃供暖系统的
散热器热媒平均温度为（130+70）/2=100 ℃；
2、按照回水动力不同
重力回水蒸汽供暖系统，凝水靠位差自流回水。
机械回水蒸汽供暖系统，凝水靠凝结水泵回水，系 统较大。 （高压蒸汽系统均采用机械回水方式）
余压回水蒸汽供暖系统，疏水器后有足够的压力输 送凝水。
3、按照凝水管形式不同
干式凝结水蒸汽供暖系统，非满管流。
湿式凝结水蒸汽供暖系统，满管流（断面充满水）。
6、单管下供下回式低压蒸汽供暖系统
6、单管下供下回式低压蒸汽供暖系统
建筑顶层无供汽干管，比较美观，安装简便，造价低。 缺点是需要敷设地沟，只适合于三层以下的建筑。 为了将凝结水顺利流回立管，散热器支管与立管的连接 点必须低于散热器出口水平面，散热器支管上的阀门应 采用球形阀或旋塞阀。 采用单根立管节省管道，但立管中汽、水逆向流动，故 立、支管的管径都需粗一些。 在每个散热器上必须安装自动排气阀。一旦停止供汽时， 散热器内形成负压，自动排气阀迅速补入空气，凝结水 排除干净，下次启动时，不会产生水击。
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三、飞轮设计的基本原理 1. 飞轮调速原理 飞轮：转动惯量很大的转动构件。 有飞轮
无飞轮
1 E ＝ J 2 2
Wd＞Wr 盈功动能 E储存于飞轮，使 ； Wd＜Wr 亏功动能 飞轮释放能量，使 ； 飞轮作用：机械速度变化时的储能和释放能量使 减小； 瞬时过载时，可利用飞轮释放的能量克服，减小原动机功率。 飞轮转动惯量越大， 越小，克服短期过载能力越强，飞轮作用越明显。
机器速度的波动会使运动副中产生 附加动压力，降低机器的工作效率和可 靠性，影响零件的强度和寿命，因此必 须设法对其加以限制。
起动
制动
m
T
T
t
稳定运转 停车
速度波动的类型 1) 周期性速度波动：速度的变化是有规律的周期性的。 调节方法：加飞轮（转动惯量很大的回转体），可调节速度波动，克服短时过载。
2) 非周期速度波动：速度的变化是不规律的、突发的，没有一定的波动周期。 调节方法：加调速器。 二、机械运转的平均速度和不均匀系数 1、平均速度 若已知机器主轴角速度的变化规律 = f ( t ), 则在一个周期（T）内角速度的实 际平均值可由下式确定： T 0 dt
调速器工作原理图
油箱供油
发动机燃烧室
2、飞轮设计
飞轮设计的基本问题是确定飞轮的转动惯量 J ，使机器运转时不均匀系数在许用 的范围之内。
设计飞轮时，忽略其它零件的影响，近似的认为飞轮的动能就是整个机器的动能： 飞轮处于max时，动能达到最大值Emax ; 飞轮处于min时，动能达到最大值Emin ; 机器在一个周期内动能的最大变化量为
第五章 机械的调速和平衡
[基本要求] 1. 了解掌握机械速度波动产生的原因及调节方法 2. 了解掌握回转件不平衡的原因及平衡方法 3. 掌握飞轮设计的基本原理 4. 掌握静平衡、动平衡的基本原理
§5.1 机械速度波动及调节
一、速度的波动、分类及调节方法
机器是在外力作用下（所有的驱动 力和工作阻力）运转的。除个别机械的 驱动力所做的功在每段时间内与阻力所 做的功相等（如排风扇）、主轴始终保 持均匀转动外，对大部分机器来讲，驱 动力所做的功在每一瞬时并不总等于阻 力所做的功，会出现多余或不足，称为 “盈亏功”，它将引起机器动能的增减， 导致机器速度发生波动。
2 2 2 Emax = Amax Emax Emin 1 J（ max min ） J m
2
最大盈亏功： 飞轮转动惯量： J
Amax 2 m [ ]
=
900 Amax
结论：1）不能取值太小，否则 J 会很大；2）飞轮宜安装在高速轴 上。
n2
m =
T
在实际应用当中，由于 的变化规律往往不易求得，或是一些很复杂的表达式， 故在实际工程中常用的表达式为； max + min ….. (1) m =
2
max - min = m max = m (1+ 2 ) 由（1）、（2）式可得 { min = m (1- ) 2