水力机械第二章12讲解
第二章 水轮机结构
1.上冠
转轮上冠：用来实现与主轴的锥度配合和连接。转轮上冠 除了具有支承叶片的作用外，还与下环一起构成过流通道。 上冠形似圆锥体，其上部中间为上冠法兰，此法兰的上面 与主轴相连；上冠下面固定泄水锥；在上冠的锥面上固定 有均匀分布的叶片；在上冠法兰的外围开有几个减压孔， 在其外侧面装有减压装置；上冠外缘装有上转动止漏环。 上冠型线的形状对转轮的性能影响较大（直线形和曲线 形） 。
能源动力工程学院 何宝海
第二节 混流式水轮机转轮的结构
一、混流式水轮机转轮的组成 二、混流式水轮机转轮的结构形式
能源动力工程学院 何宝海
一、混流式水轮机转轮的组成
右图为不同比转速的混 流式水轮机轴面投影。 比转速（ns）不同，转 轮形状不同。
一般来说，水轮机适应 水头愈高，它的比速愈 低。转轮的轴向尺寸越
梳齿式：转动部分与固定部分呈犬牙交错配合。止漏效果好，但抗磨
性能差。常与缝隙式配合使用，要求水平安放间隙不要小于1mm（稳 定性）。同心度不易保证，间隙 不易测量，安装不方便一般应用于 H>200m、水质清洁的电站。
阶梯式：具有迷宫和梳齿式的优点，止漏效果好，止漏环与转轮的同
心度好，安装测量比较方便。
能源动力工程学院 何宝海
第一节 概 述
混流式和轴流转桨式水轮机的结构，按照装配系统分为六大部分： 1.埋入部分：包括蜗壳、座环、尾水管、机坑里衬、基础环、转 轮室等。 2.导水机构：包括底环、顶盖、导叶及其传动机构、控制环、支 持盖等。 3.转动部分：包括转轮、主轴、轴承、密封、受油器等。 4.辅助部分：包括接力器、真空破坏阀、补气阀、漏油箱、排水 装置等。 5.布置部分：包括调速器油管路和回复机构、机坑内的水、气管 路。 6.工具部分：包括工具、备件等。
五年级下册科学课件-第12课 水力发电站1 ｜鄂教版(共16张PPT)
水流大小一样，冲击小水轮位置一样 水位高低
改变 方法
杯底上孔大小一样的两个杯子（里面装同样 多的水），一个杯子高些，一个杯子低些。
猜想
不改变的 条件
要改变的 条件
小水轮转动的快慢与水流量大小有关 水位ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ低一样，冲击小水轮位置一样
水流量大小
改变 一个杯底上的孔大，一个杯底上的孔小，让水 方法 的流量不一样。两个杯子一样高。
坝顶长3035米 高185米 正常蓄水位175米
水流立大功
以前的人用 它推动石磨、 推动纺纱机。
猜想 小水轮转动的快慢与水冲击小水轮的位置有关
不改变 的条件
水位高低一样，水流量一样
要改变 的条件
水流量大小
改变 两个杯子装一样多的水，杯底的孔一样。一个 方法 落水点离轴近一些，一个落水点离轴远一些 。
结论：
水轮转动的快慢与水位的高低、 水流量大小、水冲击水轮的 位置等因素有关 。
水流以高速度冲击水轮机，带动 水轮机和发电机的旋转， 从而产 生电力。
•12.水力发电站
水力发电的主要过程
大坝
蓄水 池
排水管道
水轮
发电 机
小水轮转动的快慢与哪些因素有关？
猜想一：小水轮转动的快慢与 水位高低 有关
猜想二：小水轮转动的快慢与 水流量大小有关
猜想三：小水轮转动的快慢与 水冲击小水轮的位置 有关
猜想
小水轮转动的快慢与水位高低有关
不改变 的条件
要改变 的条件
第二章_水力发电原理
HW N0 HQ 9810 QH ( N m / s ) 9.81QH ( kw ) t 从上式可知，水流出力的单位可用kW表示，即为功率的单位。
2.1 水力发电的基本原理及特点
2.1.4 水电站的主要参数
二.电站出力和发电量
水流中的能量，必须首先通过水力机械转变 为机械能，再通过发电机，把机械能转变为电能， 才能加以利用。在这种能量转换过程中，不可避 免的要产生能量损失。因此，上式计算出的水流 能量为理论出力，而水流可以被利用的出力还要 打一折扣。这个折扣就是“效率”,以η表示，则 水流的可利用出力为 N=9.81QHη (kW)
厂房和挡水坝并排建在河床中，共同挡水，故厂房也有抗滑 稳定问题； 厂房高度取决于水头的高低。 引用流量大、水头低电站的主要特征。
葛州坝水电站
河床厂房 泄 洪 闸 开关站
河床厂房
船 闸
大江冲沙闸
1号船闸 二江泄水闸
大江 大江电站 二江电站 二江 西坝
富春江河床式电站
泄 洪 闸 河床厂房
2.1 水力发电的基本原理及特点
水电站的出力和发电量的计算
发电量：一定时段内水电站发出的电能总量，单 位为kW· h.
E NT
一般用年发电量和多年平均发电量来表示。
三. 水电站动能参数(水能计算)
设计保证率与保证出力 设计保证率P：水电站正常发电的保证程度；80%-98%，具体 见表1-1。
保证出力N保：水电站相当于设计保证率的枯水时段发电的平均 出力。
表1-1 水电站设计保证率参考值
电力系统中水电 容量的比重（%） 水电站设计保证 率（%）
25以下
25-50
水力学部分章节知识点
绪论1、密度是指单位体积液体所含有的质量 量纲为[M/L3]，单位为kg/m32、容重是指单位体积液体所含有的重量 量纲为[F/L3]，单位为N/m3一般取ρ水=1000 kg/m3，γ水=9800N/m3=9.8kN/m3第一章 水静力学1、静水压强的特性：①静水压强垂直指向受压面②作用于同一点上各方向的 静水压强的大小相等2、3、绝对压强——以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强，用p ′表示（绝对压强恒为正值）相对压强——以当地大气压作为零点计量的压强，用p 表示。
（相对压强可正可负） 4、真空——当液体中某点的绝对压强小于当地大气压强pa ， 即其相对压强为负值时，称为水力意义上的“真空”真空值（或真空压强）——指绝对压强小于大气压强的数值，用pk 来表示 5、压强的单位：1个工程大气压=98kN/㎡ =10m 水柱压=735mm 水银柱压6、压强的测量①测压管②U 形水银测压计③差压计7、静水压强分布图的绘制规则：1.按一定比例，用线段长度代表该点静水压强的大小 2.用箭头表示静水压强的方向,并与作用面垂直 8、平面的静水总压力的计算 ①图解法②解析法9、作用于曲面上的静水总压力（投影） 第二章 液体运动的流束理论1、迹线——某液体质点在运动过程中，不同时刻所流经的空间点所连成的线。
流线——是指某一瞬时，在流场中绘出的一条光滑曲线，其上所有各点的速度向量都与该曲线相切。
/流管——由流线构成的一个封闭的管状曲面 微小流束——充满以流管为边界的一束液流总流——在一定边界内具有一定大小尺寸的实际流动的水流，它是由无数多个微小流束组成2、水流的分类（1）按运动要素是否随时间变化①恒定流——运动要素不随时间变化②非恒定流——运动要素随时间变化（2）按同一流线上各质点的流速矢是否沿流程变化①均匀流——同一流线上流速矢沿流程不发生变化②非均匀流 a 、渐变流b 、急变流 3、均匀流的重要特性（1）过水断面为平面，且过水断面的形状和尺寸沿程不变(2) 同一流线上不同点的流速应相等，从而各过水断面上的流速分布相同，断面平均流速相等(3) 均匀流（包括非均匀的渐变流）过水断面上的动水压强分布规律与静水压强分布规律p z C gρ+=0p p ghρ=+相同，即在同一过水断面上各点的测压管水头为一常数推论：均匀流（包括非均匀的渐变流）过水断面上动水总压力的计算方法与静水总压力的计算方法相同。
第二章 叶片泵基本理论
第二章 叶片泵基本理论2.1 泵的主要性能的参数1 流量 流量是泵在单位时间内输送出去的液体量(体积或质量)体积流量用q 表示，单位是：m 3／s ，m 3／h ，l ／s 等。
质量流量用m q 表示，单位是：t ／h ， kg ／s 等。
流量和体积流量的关系为 ρq q m =2 扬程 H 扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处(泵进口法兰)到泵出口处兰)能量的增值。
也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。
其单位是m N /m N =⋅，即被抽送液体的液柱高度、习惯简称为米。
根据定义、泵的扬程可以写为s d E E H -= （2-1）式中：d E —在泵出口处单位重量液体的能量(m)；s E —在泵进口处单位重量液体的能量(m)。
单位重量液体的能量在水力学中称为水头，通常由压力水头、速度水头和位置水头三部分组成，即d 2d d d z 2g v g p E ++=ρ，s 2s s s z 2gv g p E ++=ρ，得22d s d d d s p p v v E z z g 2g()ρ--=++- （2-2）式中 p d 、p s ——泵出口、进口处液体的静压力v d 、v s ——泵出口、进口处液体的速度z d 、z s ——泵出口、进口到任选的测量基准面的距离图1—1是计算泵扬程的简图。
泵的扬程表征泵本身的性能，只和泵进、出口法兰处的液体的能量有关，而和泵装置无直接关系。
但是，利用能量方程，可以用泵装置中液体的能量表示泵的扬程。
3 转速n转速是泵轴单位时间的转数，单位：r ／min4 汽蚀余量 NPSH汽蚀余量又叫净正吸头，是表示汽蚀性能的主要参数。
5 功率和效率泵的功率通常指输入功率。
即原动机传到泵轴上的功率，故又称轴功率。
用P 表示。
泵的有效功率又称输出功率，用P e 表示。
它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。
因为扬程是泵输出的单位重量液体从泵中获得的有效能量，所以扬程是质量流量及重力加速度的乘积，就是单位时间内从泵中输出液体所获得的有效能量——泵的有效功率。
第二章排水管渠水力学计算
2、有利于管道内的通风； 3、便于管道的疏通和维护管理。
（2）设计流速
——与设计流量和设计充满度相应的污水平均流速。
最小设计流速：是保证管道内不发生淤积的流速， 与污水中所含杂质有关；国外很多专家认为最小流 速为0.6-0.75m/s，我国根据试验结果和运行经验确 定最小流速为0.6m/s。
规定：管径200mm的最小设计坡度为0.004；管径 300mm的最小设计坡度为0.003；管径400mm 的最小设计坡度为0.0015。
§2-3 污水管道的水力计算
四、污水管道的埋设深度
管道的埋设深度有两个意义：
决定污水管道最小覆土厚度 的因素有哪些？
地面荷载
冰冻线的要求
地面 管道
覆 土 厚 度埋
管道的埋设深度和覆土厚度 管道的埋设深度是指沟底的内壁到地面
的距离。
管道的埋设度对整个沟道系统的造价和 施工影响很大，沟道愈深，则造价愈贵， 施工期愈长。
所以，管道的埋设深度小些好，并有一
个最大限值，这个限值称做最大埋深。
沟道的最大埋深需要根据技术经济指标
及施工方法决定。
在干燥土壤中，沟道最大 埋深一般不超过7-8m；在 多水、流沙、石灰岩地层
管段的衔接
窨井上下游的管段在衔接时应遵循下述 原则：
①尽可能提高下游管段的高程，以减少 埋深，从而降低造价，在平坦地区这点 尤其重要；
②避免在上游管段中形成回水而造成淤 积；
③不允许下游管段的沟底高于上游沟段 的沟底。
管段的衔接方法通常采用： 沟顶平接 水面平接 沟底平接（在特殊情况下需要采
下游沟底高程07502007502m例2已知最大流量为510ls最小流量为120只15弯头倒虹管上游管流速10ms下游管流速124考虑采用三条管径相同而平行敷设的倒虹管线每条倒虹管的最大流量为5103170ls查水力计算表得倒虹管管径d400mm水力坡度i00065流速v137ms此流速大于允许的最小流速09ms也大于上游沟管流速10时只用一条倒虹管工作此时查表得到流速为10倒虹管沿程水力损失值
水力机械第二章12
式中
v w u
v wu
——绝对流速（相对于大地） ——相对速度（水流质点相对于转轮 叶片从流道进口移动到出口） ——牵连（圆周）速度（水流质点随 转轮一起旋转）
绝对速度 v 与牵连速 度 u 之间的夹角a ，称为 绝对速度的方向角；相对 速度 w 与牵连速度 u 之间 的夹角 b ，称为相对速度 的方向角。
三、转速n
水轮机转速是指水轮机转轮每分钟内旋转的次数， 单位为r/min。 水轮机在稳定运行时的转速是固定不变的，称为水 轮机额定转速，并与发电机的同步转速相等。
机组丢弃全部负荷同时调速系统失灵时，导水叶不 能关闭，水流能量使转轮转速增加达到的最大值， 称为飞逸转速nrun，飞逸转速可达额定转速的1.8~ 3.0倍。 机组发生飞逸时，离心力非常大，它对机组的设计、 制造，对机组支撑结构及水电站厂房的振动都有较 大的影响。
以水流流线为母线绕水轮机主轴轴线旋转所形成的 若干回转面，称之为水流流面。 将流线与转轮叶片相割的流面展开，便可得到由 一系列叶片
翼型（即为
流面切割
叶片所得到
的剖面）所 组成的叶栅
剖面图。
混流式 轴流式
为了便于研究反击式水轮机转轮中复杂的水流运 动，做了如下假定：
（1）水流为理想流体； （2）转轮中水流的相对运动为定常运动（稳定流）； （3）叶片数无穷多，且叶片厚度无限薄（叶片翼型剖 面可以简化成无厚的骨线）；
已知条件
Di n
60
（1）u1和u2的大小和方向
u1 u2
方向：圆周切向方向
式中，Di 为同一流面上的转轮叶片进、出口计算点 所在圆直径，m。
（2）vm1和vm2的大小和方向
第二章 流体输送机械
26
N一定
24
22
20
18
16
14
12
10
η
H P
80
70 60
50
8 40 6 30 4 20 2 10 00
0 20 40 60 80 100120 qv m3/s
离心泵的特性曲线
1.流量的影响
1)qv
, He
; qv
0,
H
也只能达到一定值。
e
2）qv ，Pa ；qv 0，Pa最小， 离心泵启动时，应关闭出口阀门。
ha
p1
g
u12 2g
pV
g
有效气蚀余量：与吸入管路条件有关，与泵的结构尺寸无关。
必需汽蚀余量(Δhr)：表示液体从泵入口流到叶轮内最低压 力处的全部压头损失。
泵入口处压头
p1
g
u12 2g
有效汽蚀余量ha 必需汽蚀余量hr
叶轮压力最低处压头 pk
g
饱和蒸汽压头
pV
g
必需汽蚀余量越小，泵越不易发生汽蚀现象。
※泵向管路提供能量用以提高流体的势能和克服管路阻力损失。
2.2.3离心泵的流量调节和组合操作
管路特性方程：
H H0 Kqv2
泵的特性方程： He (qv ) C Dqv2
泵------供方 管路------需方
H
两特性曲线的交点即 为泵的工作点。
qV 工作点
2.流量调节
方法：改变管路特性曲线；
Q
4）离心泵的组合操作
A. 泵的并联
两台相同的离心泵并联，理论上讲在同 样的压头下，其提供的流量应为单泵的 两倍。
H H并 流量增加，使管路流动阻力增加 H
水泵基本参数及特性曲线讲解
4.射流泵 5.轴流泵装置模型 6.离心泵装置 7.离心泵的起动过程 （抽真空启动、闸阀的 操作） 8.离心泵主要性能参数 的测量与计算
3.水环真空泵
第二章 25
复习
叶片泵工作原理 离心泵泵体结构及基本零件
叶轮(叶片、流道)、泵壳、泵轴、轴承、填料盒 （填料、水封管、水封水）、减漏环、连轴器、 轴向力平衡措施、泵座
2
一、泵的定义
定义：
将其它形式的能量转化为机械能并传递给被输送介质的 动能和压能的一种机械
背景知识：
泵是我国三大耗能机械产品（汽车、机床、水泵）之一， 水泵效率提高1%即相当于我国新建了一座300MW发电 厂。 我国风机、泵的总用电占全国用电量的31%，占工业用 电的约50%，各工业部门机泵用电量均占60%以上。 例如：电力72.43%；化肥76%；炼油58.15%；油田 63.3%
T 2
M Q (C
cos 2 R2 C1 cos1 R1 )
式中： QT 、HT ——通过叶轮的理论流量、扬程
第二章 40
2.3 理想流体假定下的理论功率： 2.4 功率的另一表达式→基本方程：(2-14)
NT gQT H T
HT M
NT M
u 2 C2u u1C1u HT g
gQT
第二章
41
三、基本方程式的讨论
3.1 减小进水角获得正值扬程 基本方程为第一项， 说明水流垂直流入叶轮可以 u1 90 提高扬程 3.2 理论扬程与出口圆周速 度有关，提高转速、增加叶 轮直径均可增加扬程
1
水力学第2章 水静力学
pA gL sin
当被测点压强很大时：所需测压管很长，这时可以 改用U形水银测压计。
2.6.2 U形水银测压计
在U形管内，水银面N-N为等压面，因而1点和2点压强相等。
对测压计右支 p2 pa m gh
对测压计左支
p1
p' A
gb
A点的绝对压强
p
A
pa
m gh
gb
A点的相对压强
量力只有重力的同一种连续介质。对不连续液体或一
个水平面穿过了两种不同介质，位于同一水平面上的
各点压强并不相等。
2－5 绝对压强与相对压强
2.5.1 绝对压强
假设没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强， 称为绝对压强。总是正的。
2.5.2 相对压强 把当地大气压作为零点计量的压强，称为相对压强。相
p
' A
p0
gh1
25
9.8 5
74 k Pa
pB' p0 gh2 25 9.8 2 44.6kPa
故A点静水压强比B点大。 实际上本题不必计算也可得出此结论（因淹没深度大的点， 其压强必大）。
例:如图，有一底部水平侧壁倾斜之油槽，侧壁角为300，被
油淹没部分壁长L为6m，自由面上的压强 pa =98kPa，油的密
面积所受的平均静水压力为：
p Fp
(1.1)
A
点的静水压强
p lim Fp A0 A
(1.2)
静水压力 Fp 的单位：牛顿（N）； 静水压强 p 的单位：牛顿／米2（N／m2），
又称为“帕斯卡”（Pa）
2.1.2 静水压强的特性 静水压强的两个重要特性：
1．静水压强的方向与垂直并指向受压面。
水力机械现代设计方法全套课件
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华中科技大学能源与动力学院水机教研室
水力机械概述
第二节 水力机械在国民经济中的应用 电力工业 水利工程 化学工业 石油工业 采矿工业 航天技术 环保部门
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活塞与缸体形成一个封闭工作 腔，介质与机械间的相互作用力为 活塞表面的压力。
当介质推动活塞运动时，是原动机。 当活塞推动介质流动时，是工作机。
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水力机械概述
叶片式流体机械的特点：
具有一个带有叶片（动叶）的转子 （叶轮impeller或转轮runer）； 工作时介质对叶片连续绕流； 介质作用于叶片的力是惯性力； 流体由壳体与静止叶栅的引入。
±号是分别用于泵与水轮机，液体通过泵时吸收能 量，而通过水轮机时释放能量。 HSJ
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水力机械概述
电站水头与电站静水头的关系：
H' p p ps
g
2 c2 c p s
2g
z p z s H st
水轮机水头与电站水头的关系：
H H st H
水力机械原理与设计
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水力机械概述
第一章
水力机械概述
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水力机械概述
第一节 水力机械的定义
流体机械是指以流体为工作介 质的机械设备。
流体机械的工作过程，是流体 的能量与机械的机械能相互转换过 程或是不同能量的流体之间能量传 递的过程。
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水力机械概述
水力机械讲课讲稿
水力机械第一章1、水轮机的工作参数有哪些？这些参数的含义？工作水头：水轮机进口断面和尾水管出口断面处单位重量水流的能量只差；流量：水流在单位时间内通过水轮机的体积；出力：水轮机的输出功率；效率：水轮机的出力与输入功率的比值；工作力矩和转速：用来客服发电机对主轴形成的阻力矩2、水轮机的主要类型：反击式、冲击式3、反击式水轮机包含哪些类型？混流式水轮机、轴流式~、斜流式~、贯流式~4、冲击式水轮机包含哪几种？水斗式水轮机、斜流式~、双击式~5、HL与ZZ在工作上的区别？HL利用导叶，ZZ利用导叶和叶片6、反击式水轮机的构造：蜗壳，导水机构，转轮，尾水管7、按水流顺序说出水轮机的构造：蜗壳，座环，活动导叶，转轮，尾水管8、HL式水轮机转轮的组成？上冠，叶片，下环，止漏环，泄水锥9、水流从止漏环流走的瞬时称容积损失，对应容积效率用ηr表示10、HL式导水机构的工作原理？根据机组负荷变化调节水轮机的流量，以改变水轮机输出功率，并引导水流按必须的方向进入转轮，形成一定的速度矩11、HL式座环的位置及作用：位置：位于活动导叶外侧作用：重要的承重部件，荷载传到基墩后传给座环12、在轴流转浆式水轮机中叶片转角用φ表示13、水斗式水轮机的构造：喷灌，折流板，转轮，机壳，尾水槽14、折流板的作用？减小水锤压力15、反击式，冲击式水轮机的不同？反击式水轮机通过导叶调节流量，轴流转浆式还有叶片调节冲击式水轮机通过针阀调节流量16、导叶开度的概念？单位？相邻两导叶之剑可以通过的最大圆柱体直径，单位cm17、导叶高度用b0表示，导叶相对高度b0=b0/D18、各型水轮机的标称直径？混流式，转轮叶片进口边上最大直径斜流，轴流，贯流式，与转轮叶片轴线相交处的转轮室内径冲击式，转轮与射流中心线线切处的节圆直径19、水轮机型号的表示及意义：Hl220-LJ-250 转轮型号为220的混流式水轮机，立轴，金属蜗壳转轮直径为250cm 2CJ20-W-120/2X10 转轮型号为20的水斗式水轮机，一根轴上装有2个转轮，卧轴，转轮直径为120cm，每个转轮具有2个喷嘴，射流直径为10cm20、混流式水轮机的进水设备室蜗壳，出事设备是尾水管21、冲击式水轮机反击式水轮机的区别？原理上：冲击式只利用动能，反击式利用动能又利用势能结构上：冲击式没有蜗壳，反击式有蜗壳调节流量，冲击式利用针阀调节流量，反击式利用导叶第二章1、（1）相对运动：水流质点沿叶片的运动。
水力机械第二章12讲解
（3）水轮机加权平均水头Hw ：是指在规定的运行条件 下，考虑功率和工作历时的水轮机工作水头的加权平 均值。
（4）水轮机设计水头Hd ：是指水轮机在最高效率点运 行时的工作水头。
（5）水轮机额定水头 Hr ：是指水轮机在额定转速下， 发出额定功率时所需的最小工作水头。
a1= a0
—对于中、高比转速混流式水轮机和轴流式水轮机，从导
叶出口至转轮叶片进口有一定距离，但根据动量矩定理可证明 其速度矩保持不变，由此可推导出
vu1
Q
D1ib0
ctga0
vu1的方向与u1方向相同
（4）转轮叶片出口相对速度 w2的方向 出口相对速度w2 的方向角b2 ，按转轮叶片为无限多、无限
为了研究水流对水轮机主轴产生的作用力矩，可
将绝对速度v 分解成圆周切向分速度 vu 和轴面分 速度 vm ，轴面分速度vm 还可以再分解为径向 分速度 vr 和轴向分速度vz，即
v vr vz vu vm vu
相对速度亦 可做这样的 分解 。
研究水轮机 工作过程最 有意义和最 有代表性的 是转轮进、
方向：与u1和u2的方向垂直
进口：
vm1
Q F1
出口：
Q vm2 F2
式中，F1 和F2分别为转轮叶片进、出口过计算点 的过水断面积，m2。
（3）转轮叶片进口绝对速度 v1 的方向或圆周切向分速度 vu1 的大小和方向
—对于应用水头较高的低比转速混流式水轮机，转轮叶片 进口与导水叶出口相距很近，进口绝对速度 v1 的方向角a1 ，可 以近似的认为等于该工况时导水叶的出口安放角a0，即
水电站第二章讲解
h25)
水轮机多获得的能量：
E
EB
EA
H2
(2V22 5V52
2g
h25)
30
E
EB
EA
H2
(2V22 5V52
2g
h25)
设置尾水管以后，在转轮出口形成了压力降低，出现了真空 现象，真空由两部分组成：
静力真空：H2(落差)，也称为吸出高度Hs；
动力真空(转轮出口的部分动能)
Hd
2V22 5V52
23
(2) 中间断面( ) i
Qi
i
3600
Qmax
Fi
Qi Vu
Qm ax i
360 0Vc
R r 2 i
Qm ax i 3600VC
i
a
i
由此可以绘出蜗壳平面单线图。其步骤为：
(a) 确定φ0 和VC ； (b) 求Fc、ρmax、Rmax； (c) 由φi确定Fi、ρi、Ri。
24
力，Vu会随r的增加而减小。 (2) 圆周流速Vu=C：即假定Vu=VC=C
21
2. 蜗壳的水力计算按(Vu=VC=C)
金属蜗壳水力计算
22
(1）蜗壳进口断面：Fc
Qc Vc
Qmax0
360 0Vc
断面半径： max
Fc
从轴心线到蜗壳外缘半径：
Rmax ra 2 max
Qmax 0 3600VC
17
3、蜗壳进口平均流速： 进口断面流量：
一般由 Hr — VC 曲线确定 VC 。 对于相同的过流量， VC 选的大，则蜗 壳断面小，水力损失增大。
18
三、蜗壳的水力计算
水力计算的目的: 确定蜗壳各中间断面的尺寸，绘出蜗壳单 线图，为厂房设计提供依据。 已知：
五年级科学下册_12水力发电站2鄂教版标准课件
No
和水（流量越大，水轮转的）越有（关。
）。
水 和柱（冲击水轮叶片转的）（有关。 ），冲击水轮
水柱位冲 越击高水，轮水叶轮片转转的的越（
），）冲。击水轮
水位越高，水轮转的越（
）。
Image 水位越高，水轮转的越（
）。
和水（轮转动快慢和（ ）有关）。、（
）
和鄂（教版 五年级科学下）册有关。
和（
）有关。
鄂教版 五年级科学下册
水力发电站
我
的 猜
与水位有关
与水流量大 小有关
No 想
实
相同 水流量 条件 冲击位置
水位高低 冲击Biblioteka 置与冲击水 轮位置有 关水位高低 水流量
… …
… …
验
Image 条
件
不同 条件
水位高低 不同
水流量不同
冲击位置 不同
… …
结 水位越高 论 水轮转动越快
水流量大 冲击水轮
水轮转动快
边缘转动 快
… …
葛
洲
坝 No
三
峡 大 坝
Image
水力发电示意图：
放水调沙
水柱冲击水轮叶片转的（
），冲击水轮
鄂教版 五年级科学下册
水柱冲击水轮叶片转的（
），冲击水轮
鄂教版 五年级科学下册
水柱冲击水轮叶片转的（
），冲击水轮
水轮转动快慢和（
）、（
）
和（
）有关。
水轮转动快慢和（
）、（
）
水轮转动快慢和（
）、（
）
水位越高，水轮转的越（
）。
鄂教版 五年级科学下册
水轮转动快慢和（
水力机械现代设计方法第二章第一节：流体在叶轮中的运动分析
水力机械中的能量转换
轴面流动的过流断面
A=2πRcb
过水断面
qV＝Acm
过水断面线
HSJ
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水力机械中的能量转换
流网： 轴面流线与cm的分布
断面质心 轴面流线
过水断面线
HSJ
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水力机械中的能量转换
的
流线
轴 对 称 周 一 转 旋
叶片表面方程：
θ＝θ（r，z）
工程中表达叶片表面的方法: 投影图 圆柱坐标系中的投影方法： 旋转投影 轴面投影＋平面投影
HSJ
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水力机械中的能量转换
轴面投影图
叶轮的轴面投影图: 反映了叶轮 的总体尺寸和特征
平面投影图 HSJ
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水力机械中的能量转换
水力机械中的能量转换
第二章
叶片式流体机械中的 能量转换
HSJ
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水力机械中的能量转换
第一节 流体在叶轮中的运动分析 一、叶轮流道（叶片）投影图及主要尺寸
HSJ
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水力机械中的能量转换
离 心 泵 轴 面 投 影 图
HSJ
中
能
力
水机
水力机械中的能量转换
cr cm
c cz cu wu
w wr
wm
u
wzHSJFra bibliotek华中科技大学能源与动力学院水机教研室
水力机械中的能量转换
四、两类相对流面的概念 流面的定义：经过任意一条不与流线重合的曲 线上所有的点的流线的集合，称为流面。该任 生成线。 意曲线称为流面的生成线 生成线 两类相对流面的概念： （无穷多叶片，轴对称条件下） 流面：生成线为垂直于叶轮轴线的平面上以 S1流面 轴线为圆心的圆（回转面） 流面：生成线为（叶片数无穷多时）叶片表 S2流面 面的任意曲线（叶片表面） HSJ