葉片式流體機(jī)械概述第一頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二1-1葉片式流體機(jī)械的工作過程葉片式流體機(jī)械中的能量轉(zhuǎn)換，是在帶有葉片的轉(zhuǎn)子及連續(xù)繞流葉片的流體介質(zhì)之間進(jìn)行的。葉片與介質(zhì)間的作用力是慣性力。該力作用在轉(zhuǎn)動的葉片上，因而產(chǎn)生了功（正或負(fù)視力矩和葉輪運動方向而定）。葉片式流體機(jī)械的組成元件:

吸入部分（直錐形，環(huán)形，半螺旋形）1.引流部分蝸殼（導(dǎo)水機(jī)構(gòu)）葉輪2.做功部分（轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)輪渦輪蝸殼（導(dǎo)流器，導(dǎo)葉）3.出流部分尾水管第二頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二以風(fēng)扇或泵為例說明特點:特點：①具有一個帶有葉片的轉(zhuǎn)子;②工作時介質(zhì)對葉片連續(xù)繞流;③介質(zhì)作用于葉片的力是慣性力;④部分流體機(jī)械有一個靜止的葉柵。

以軸流式流體機(jī)械為例說明工作過程:

從上面的討論還可以得出：①葉片式流體機(jī)械介質(zhì)速度圓周分量的變化即葉輪前后介質(zhì)動量矩的變化與能量轉(zhuǎn)換過程有緊密的關(guān)系。②介質(zhì)在進(jìn)入或流出流體機(jī)械前后都沒有圓周方向的分量（即介質(zhì)對轉(zhuǎn)輪軸線的動量矩為零）,也就是說介質(zhì)動量矩的變化是在轉(zhuǎn)輪內(nèi)產(chǎn)生的。而研究流體機(jī)械就是設(shè)法使能量轉(zhuǎn)換的效率在轉(zhuǎn)輪內(nèi)盡可能的高（在滿足工作的前提下）。第三頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二

1-2葉片式流體機(jī)械的主要性能參數(shù)表征流體機(jī)械性能的參數(shù)叫性能參數(shù):一、流量q二、水頭，揚程，壓力，能量頭，壓縮比三、轉(zhuǎn)速n(rpm)四、功率P及效率五、特性曲線第四頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二一、流量q單位時間內(nèi)通過機(jī)器的介質(zhì)的量（體積或質(zhì)量）稱為流量。體積流量qvm3/sL/sm3/n

質(zhì)量流量qmkg/skg/minkg/h特點：依質(zhì)量守恒定律，流體機(jī)械在穩(wěn)定條件下工作時，如果忽略機(jī)器內(nèi)部的泄露，通過流體機(jī)械各斷面的質(zhì)量流量是相同的。對不可壓縮介質(zhì)，qv也將保持不變。對于可壓縮介質(zhì)，體積隨壓力和溫度的變化而變化，所以，各斷面的體積流量也將是不同的（在質(zhì)量流量qm保持不變）。在通風(fēng)機(jī)中，將體積流量也稱為風(fēng)量。第五頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二二、水頭，揚程，壓力，能量頭，壓縮比

是單位質(zhì)量（體積）的介質(zhì)與葉輪所交換的能量，是衡量葉輪做功能力的參數(shù)。此參數(shù)可用機(jī)械進(jìn)入出口斷面單位質(zhì)量（或體積）介質(zhì)所具有的能量的差值來衡量。（一）不可壓介質(zhì)（1）對于水輪機(jī)（2）對于泵（3）對于風(fēng)機(jī)（二）可壓縮介質(zhì)第六頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二泵、水輪機(jī)以液體為工作介質(zhì)，以液柱高表示單位重力的液體具有的能量方便直觀。單位為m(Nm/N=m)。對于不可壓介質(zhì)，不考慮內(nèi)能的變化，能量差值只有壓力能、位置能、及速度能。

則：對不可壓介質(zhì)有：水頭與揚程的定義如圖1－6。（一）不可壓介質(zhì)第七頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二第八頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二（1）對于水輪機(jī)定義：Hst電站靜水頭，是上下游水位差。由于上下游水面一般均為大氣壓Ps=Pp=1atm，上下游水庫河道流速一般很小，故電站水頭考慮引水管路損失，故水輪機(jī)水頭和水電站水頭關(guān)系為：H=Hst-H第九頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二（2）泵裝置揚程HG

：表示泵將單位重力液體介質(zhì)從下游容器抽到下游容器所需要做的功。依定義：

一般泵穩(wěn)定工作時,故有為管路損失一般容器的流速很小，故又可定義裝置靜揚程為：第十頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二b)揚程H

泵的揚程是單位重量的液體泵進(jìn)口能量的增量（H）。揚程：指泵本身具有特性的參數(shù)，和抽送液體種類無關(guān)。但和泵所處地方的位置有關(guān)，即和重力加速度有關(guān)，在不同的重力條件下，H值不同，在失重條件下，H無意義，但一般泵用在地球上，g相差不大，故可以。能量頭：如果用質(zhì)量作為液體量的度量，得到一個與重力無關(guān)的能量指標(biāo)，稱為能量頭（或叫比能，比功）它是單位質(zhì)量液體在流體機(jī)械進(jìn)出口液體具有的能量的差值,h

單位:第十一頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二（3）對于風(fēng)機(jī)工作介質(zhì)是氣體，但由于進(jìn)出口壓力變化很小，工程上仍可以將其流動的內(nèi)介質(zhì)視為不可壓縮流體。對于風(fēng)機(jī)進(jìn)口出口，一般用壓升來表示風(fēng)機(jī)進(jìn)出口斷面上單位體積（1m3）氣體能量差值，記為PtF,單位Pa(N/m2)能量差值包括壓力差值、動能差值，故全壓又叫風(fēng)壓。靜壓，通風(fēng)機(jī)的靜壓指全壓與出口動能之差。風(fēng)機(jī)一般不用液柱高表示第十二頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二（二）可壓縮介質(zhì)

當(dāng)介質(zhì)可壓縮時，介質(zhì)的能量變化包括宏觀的動能及介質(zhì)的內(nèi)能。而內(nèi)能的大小與介質(zhì)的焓值有關(guān)，介質(zhì)流過機(jī)械后焓值的變化量，不僅和葉輪所作的功大小有關(guān)，而且與機(jī)器內(nèi)部的熱力學(xué)過程及熱量傳遞有關(guān)。故在透平壓縮機(jī)中，用能量頭表示單位質(zhì)量(1kg)氣體的能量變化量，故

(式中忽略了重力作的功)當(dāng)不考慮損失時，上式還可寫（h=u+pv）對于壓縮機(jī)，機(jī)器的工作狀況不僅和進(jìn)出口壓力變化量有關(guān)，還和進(jìn)口壓力絕對值及熱力學(xué)過程有關(guān)，所以用能量的變化量并不能完全的反映葉輪做功能力，在壓縮機(jī)中用壓縮比表示能量提高的程度。第十三頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二四、功率P及效率功率（P）對工作機(jī)是機(jī)器輸入功率（kw）功率（P）對原動機(jī)是機(jī)器輸出功率（kw）（1）介質(zhì)不可壓機(jī)器功率機(jī)器都有損失存在，故機(jī)器功率和流體功率有差值，故用來衡量損失大小

對于原動機(jī)對于工作機(jī)（2）介質(zhì)可壓效率定義更復(fù)雜，這是因為內(nèi)能變化使焓值變化，影響了機(jī)器內(nèi)部的熱力學(xué)過程，也改變了機(jī)器工作。第十四頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二五、特性曲線第十五頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二1-3葉片式流體機(jī)械的結(jié)構(gòu)型式

一、葉輪的配置方式

二、水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)

三、葉片泵、風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)第十六頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二一、葉輪的配置方式

第十七頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二二、水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)

（一）水輪機(jī)整體結(jié)構(gòu)

1軸流式

2貫流式

3混流式

4斜流式

5切擊式

（二）水輪機(jī)的過流部件

1引水室

2導(dǎo)水機(jī)構(gòu)

3轉(zhuǎn)輪

4尾水管

5噴嘴與噴針第十八頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二三、葉片泵、風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)

（一）葉片泵、風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)整體結(jié)構(gòu)

1單級單吸懸臂式離心泵

2單級離心式風(fēng)機(jī)

3單級雙吸水平中開式離心泵