郑州大学水利机械复习题及其答案

水力机械课程要点及复习思考题绪论：主要内容以及要了解和掌握要点：1、能源的种类；和其他类型的能源相比，水电的特点；我国水力资源的总量及水力发电在国民经济中所占的地位；我国水力资源的分布情况、开发程度以及规划利用前景；2、水力发电的生产流程以及和水电有关的主要技术参数和技术指标；水电站的基本类型；特点；主要建筑物及布置原则概述；第一章水力机械概述：主要内容以及要了解和掌握要点：1、水轮机的基本参数；水轮机的各种水头（设计水头，工作水头，最大和最小水头）及其含义；搞清水轮机的水头和水电站的水头不是一个概念；在设计水电站时如何协调两者之间的关系2、水轮机的主要类型及其构造；水轮机分为反击式和冲击式两大类原则，每一大类又可以分为几种不同的类型；常见和常用的水轮机类型都有那些各有什么特点；掌握常见水轮机如轴流式、混流式河水斗式水轮机的主要部件有那些，名称是什么，功用是什么，这些主要部件各处在水轮机的什么位置；3、水轮机的牌号极标称直径水轮机牌和的意义，作用，水轮机牌号的常规表示方法；目前水轮机牌号的使用现状；提出水轮机标称直径的目的；不同类型的水轮机标称直径的标注方法和具体位置；第二章水轮机的工作原理：主要内容以及要了解和掌握要点：1、水流在反击式水轮机转轮中的运动；水流在反击式水轮机转轮内运动的复杂性（恒定流和非恒定流）；水流和转轮叶片作用的原理；水流做功原理；对水流或流场的描述方法（解析，数值，速度三角形）；速度三角形中各速度示量的含义；2、水轮机的基本方程式推导水轮机基本方程三条假定的目的与意义；控制体的选择与研究对象；力矩的轴对称性，作用力和反作用力原理；水轮机基本方程的不同表现形式和物理意义；3、水轮机的效率及最优工况水轮机效率和能量损失的关系；水轮机能量损失的几种形式；不同损失产生的原因；无撞击进口和法向出口及最优工况条件；4、尾水管的工作原理动力真空和静力真空；尾水管回收能量的方式与原理；尾水管的作用；尾水管回收能量的程度；尾水管的水力损失系数和动能恢复系数；5、水轮机的空化与空蚀水轮机空化与空蚀的研究历史；水流空化的机理；空化压力和空化温度的关系；水轮机空蚀的机理；水轮机空蚀的破坏作用；水轮机空蚀的类型；水轮机空蚀的后果及表现形式；水轮机空蚀的预防或防护措施；6、水轮机的空蚀系数、吸出高及安装高程水轮机空蚀系数的来历；水轮机空蚀系数的意义；水轮机吸出高的来历；水轮机吸出高的确定；对不同水轮机吸出高的规定；对不同水轮机安装高程的规定与计算；第三章水轮机的相似原理及特性曲线：主要内容以及要了解和掌握要点：1、水轮机的相似原理概述相似概念及研究水轮机相似的目的；水轮机的相似条件；不同相似条件所对应的含义；相似的局限性和近似性；2、水轮机的相似率、单位参数和比转速流量相似率的含义；转速相似率的含义；出力相似率的含义；导出水轮机单位参数的目的与作用；导出水轮机比转速的目的与意义；3、水轮机的效率换算与单位参数修正水轮机效率换算的目的与意义；水轮机效率换算的依据与经验性；不同水轮机效率换算公式的适用条件；水轮机效率换算后再修正的原因；水轮机单位参数的修正；4、水轮机的主要综合特性曲线水轮机模型试验的目的；水轮机主要特性曲线的作用；常见类型水轮机综合特性曲线中所标示的内容；出力限制线的意义与作用；第四章水轮机选型：主要内容以及要了解和掌握要点：1、水轮机的标准系列采用标准系列的目的；水轮机型谱的来历与演变；水轮机的尺寸系列；水轮机转速和发电机转速的关系；发电机标准同步转速的确定；2、水轮机选择水轮机选型设计的基本内容；水轮机选型设计的基本要求；水轮机选型设计需要收集和整理的基本资料；确定电站装机台数、单机容量的原则和要考虑的相关因素；确定水轮机型号、主要参数的基本方法及其适用条件；不同水轮机主要参数之间的比较及最终方案确定的一般原则；3、水轮机运转特性曲线的绘制水轮机运转特性曲线的作用；水轮机运转特性曲线的绘制方法；水轮机的最优工作区域；水电站厂内优化运行的基本概念；4、水轮机蜗壳的型式及主要尺寸的确定水轮机基本型式；不同水轮机蜗壳的特点及适用场合；对蜗壳内水流运动规律的假定；蜗壳水力计算及轮廓尺寸确定的方法；蜗壳轮廓尺寸对水电站厂房尺寸的影响；5、尾水管的型式及主要尺寸的确定常见尾水管的型式及其特点；尾水管轮廓尺寸的确定；尾水管尺寸对水电站厂房尺寸的影响；尾水管尺寸可能变动的情况及对水轮机性能的影响；第五章水轮机调速器主要内容以及要了解和掌握要点：1、水轮机调节的基本概念水轮机调节的主要任务；水轮机调节的对象；目前调速器的附加功能；水轮机调速器应满足的特殊要求；2、调速器的类型及工作原理调速器的基本类型；水轮机调速器的发展趋势；微机调速器的优点；调速器的基本工作原理；调速器的工作稳定性及静、动特性曲线；有差调节和无差调节适用的场合；3、调速器的主要设备及选择调速器的主要设备及其功用；调速器的基本系列；调速设备选择的一般原则；水力机械课程复习思考题绪论部分：1、为什么说水力发电的可调节性比较好?P1电能不能储存，生产与消费必须同时。

水能则可存蓄在水库里，根据电力系统的要求进行生产，水库是电力系统的储能库。

水库调节提高了电力系统对负荷的调节能力，增加了供电的可靠性和灵活性。

2、根据你对水电和火电的认识，试讨论各自的特点和水电的优势?水电的特点（第3题）。

火电的特点：（1）不受自然条件的制约，只要保证燃料供应，火电站就可以工作。

（2）水电站一般担任电力系统的基荷，单位燃煤较小。

（3）一般的说，火电站本水单位千瓦的投资比水电站低，但算上其他成本，单位发电成本比水电站高。

水电的优势：（1）环境污染少（2）投资成本低（3）可调节性能好3、和其他发电形式相比水力发电有那些特点?P1水力发电区别于其他能源，具有以下特点：（1）水能的再生（2）水能的综合利用（3）水能的调节(4)水力发电的可逆性（5）水力发电机组工作的灵活性（6）水力发电生产成本低，效率高（7）有利于改善生态环境（8）一次投资大，工期长4、水电站的基本类型有哪些?各有何特点?P7按水电站的组成建筑物及其特征，可将水电站分为坝式、河床式和引水式三种基本类型。

坝式水电站的水头由坝来集中，一般为中、高水头。

河床式水电站的水头由挡水建筑物集中，水头一般低于30-40m。

引水式水电站由引水建筑物引水以集中水头。

5、在什么情况下可以说水力发电具有可逆性?P2把高处的水体引向低处驱动水轮机发电，将水能转换成电能；反过来，通过电动抽水机将低处的水送往高处水库储存，将电能又转换成水能。

利用这种水力发电的可逆性修建抽水蓄能电站，对提高电力系统的负荷调节能力有独特的作用。

用抽水机将低处的水送往高处所消耗的电能小于储存的水能将带来的经济效益。

6、什么是水电站年利用小时？P6将水电站的多年平均发电量除以装机容量便可得出水电站装机年利用小时数。

7、什么是水电站的装机容量?P6装机容量是指水电站内全部机组额定出力的总和。

8、什么是水电站总投资？水电站总投资是指从初步规划到建成时固定资产投资与流动资产投资之和。

9、坝后式水电站特点是什么？P7坝后式水电站常修建于河流中、上游的高山峡谷中，水头由坝来集中，一般为中、高水头。

10、引水式水电站特点是什么？P8引水式水电站一般修建在河流坡度大、水流湍急的山区河段。

主要采用引水建筑物引水以集中水头，形成落差。

11、河床式水电站特点是什么？P7河床式水电站常修建在河流中、下游河道纵坡较平缓的河段上。

水头由挡水建筑物集中，水头一般低于30~40m。

12、混合式水电站特点是什么？由坝和引水道两种建筑物共同形成发电水头的水电站，即发电水头一部分靠拦河坝壅高水位取得，另一部分靠引水道集中落差取得。

13、抽水蓄能水电站特点是什么？抽水蓄能电站有一个建在高处的上水库(上池)和一个建在电站下游的下水库(下池)。

抽水蓄能的机组能起到作为一般水轮机的发电作用和作为水泵将下池的水抽到上池的作用。

在电力系统低谷负荷时，抽水蓄能电站的机组作为水泵运行，往上池蓄水。

在高峰负荷时，作为发电机组运行，利用上池的蓄水发电，送到电网。

14、试论述修建水力发电工程对生态的影响水利水电工程在环境方面的影响主要包括移民问题，对泥沙和河道的影响，对气候、水文、地质、土壤、水体、鱼类和生物物种的影响，以及对文物和景观的影响、对人群健康的影响等。

一般情况下，地区性气候状况受大气环流所控制，但修建大、中型水库及灌溉工程后，原先的陆地变成了水体或湿地，使局部地表空气变得较湿润，对局部小气候会产生一定的影响，主要表现在对降雨、气温、风和雾等气象因子的影响。

水库修建后改变了下游河道的流量过程，从而对周围环境造成影响。

水库不仅存蓄了汛期洪水，而且还截流了非汛期的基流,往往会使下游河道水位大幅度下降甚至断流，并引起周围地下水位下降，从而带来一系列的环境生态问题：下游天然湖泊或池塘断绝水的来源而干涸；下游地区的地下水位下降；入海口因河水流量减少引起河口淤积，造成海水倒灌；因河流流量减少，使得河流自净能力降低；以发电为主的水库，多在电力系统中担任峰荷，下泄流量的日变化幅度较大，致使下游河道水位变化较大，对航运、灌溉引水位和养鱼等均有较大影响；当水库下游河道水位大幅度下降以至断流时，势必造成水质的恶化。

15、抽水蓄能水电站在电力系统中起什么作用既能调峰又能填谷，具有双倍容量功能。

起停迅速，是理想的紧急事故备用电源。

改善火电和核电运行条件。

提高电网运行效益。

发挥线路的输电能力。

显著的动态效益。

节省电力投资费用。

抽水蓄能电站可大大提高电网运行的安全性。

16、从分布和开发利用的情况来看，我国的水力资源特点有哪些？P2我国水利资源特点：（1）我国水力资源丰富。

（2）我国水力资源地域上分配不均，与经济发展现状不匹配。

（3）我国水力资源时空上分配不均，丰枯流量相差悬殊。

（4）我国水力资源开发程度不均。

17、水轮发电机组工作的灵活性主要表现在哪些方面?P2水力发电机组设备简单，操作灵活方便，启闭灵活，易于实现自动化，具有调频、调峰、旋备用、事故备用、负荷调整等功能，可增加电力系统的运行可靠性，动态效益突出。

水电站是电力系统动态负荷的主要承担者。

第一章水轮机概述1、说出ZD600—LH—600中各字母和数字的含义P29轴流定桨式水轮机，比转速600，立轴，混凝土蜗壳，转轮直径为600cm。

2、说出HL240—LJ—550中各字母和数字的含义P29混流式水轮机，比转速240，立轴，金属蜗壳，转轮直径为550cm。

3、说出ZZ560—LH—1130中各字母和数字的含义P29轴流转桨式水轮机，比转速560，立轴，混凝土蜗壳，转轮直径为1130cm。

4、分析在实际应用中通过调整水轮机的那些工作参数才能有效调节水轮机的出力?调整其他工作参数为什么不现实?水轮机的出力Nd=Nηd=9.81QHηηd，H、η及ηd分别为水轮机的工作水头、水轮机的效率和发电机的效率。