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1、7、各种水头：1）最大水头：Hmax，是允许水轮机运行的最大净水头。它对水轮机结构的强度设计有决P10、水流的出力：Pn=gQH=9.81QH(KW)水轮机的效率：h=由于水轮机在总做中存在能量耗损水轮机的出力P=Pnht=9.81OHht(KW)或者是P=Mw=其中w是水轮机的旋转速度，学习必备欢迎下载水轮机原理及水力设计第一章1、水轮机是一种将河流种蕴藏的水能转换成旋转机械能的原动机，水流流过水轮机时，通过主轴带动发电机或者发电机的转子将旋转的机械能转换成电能。2、反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片通道时，始终是连续充满整个转轮的有压流动，当水流通过水轮机后其动能和势能大部分被转换成
2、转轮的旋转机械能。3、反击式水轮机包括：混流式水轮机：水流从四周沿径向进入转轮，然后近似的以轴向流出转轮，应用水头范围较广，约为20700m，水头较高。轴流式水轮机：水流在导叶和转轮之间由径向流动变为轴向流动，而在转轮区水流保持轴向流动，其应用水头约为380m，适用水头较低，根据其转轮叶片在运行中能否转动，可以分为轴流定浆式和轴流转浆式两种。斜流式水轮机：斜流式水轮机具有较宽的高效率区，适用水头在轴流式与混流式水轮机之间，约为40200m。贯流式水轮机：根据其发电装置形式不同，分为全贯流式和半贯流式两类。4、冲击式水轮机的转轮始终处于大气中，来自压力钢管的高压水流在进入水轮机之前已转变成高速自
3、由射流，该射流冲击水轮机的部分轮叶，并在轮叶的约束下发生流速大小和方向的急剧改变，从而将其动能大部分传递给轮叶，驱动轮叶旋转。5、冲击式水轮机按射流冲击转轮方式的不同分为：水斗式水轮机、斜击式水轮机、双击式水轮机三种。6、水头H：水轮机的水头（亦称工作水头），是指水轮机进口和出口截面处单位重量的水流能量差，单位为m。（性影响。（2）最小水头Hmim，是保证水轮机安全、稳定运行的最小净水头。（3）加权平均水头Ha：是在一定期间内（视水库调节性能而定），所有可能出现的水轮机水头的加权平均值，是水轮机在其附近运行时间最长的净水头。（4）设计水头Hr：是水轮机发出额定出力时所需要的最小净水头。8、流量
4、：水轮机的流量是指单位时间内通过水轮机某一过流断面的水流体积，常用符号Q表示，常用单位为m/s。在设计水头下，水轮机以额定转速、额定出力时所对应的水流量常委设计流量。9、出力P:水轮机出力是水轮机轴端输出的功率，常用符号P表示，常用单位为KW。Ptn所以水轮机的出力P总是小于水流的出力Pn，其效率总是小于1.M2pn60rad/s；M是水轮机主轴输出的旋转力矩，N.m；n是水轮机转速，r/min。11、水轮机型号：HL220LJ250，表示转轮型号为220的混流式水轮机，立轴，金属蜗壳，转轮直径为250cm。ZZ560LH500，表示转轮型号为560的轴流转浆式水轮机，立轴，混凝土蜗壳，转轮直
5、径为500cm。GD600WP300，表示型号为600的贯流定浆式水轮机，卧轴、灯泡式引水，转轮直径为300cm。2CJ20W120/210，表示转轮型号为20的水斗式水轮机，一根轴上装有两个转轮，卧轴，转轮直径为120cm，每个转轮有两个喷嘴，射流直径为20cm。11、水轮机的装置形式：指水轮机主轴的不知形式与引水室形式相结合的总体。产生力矩。Hhs=（Vr-Vr）Hh=，速度矩的变化是转轮作g2g2g2gsQ学习必备欢迎下载反击式水轮机的装置形式：大型机组采用立轴布置形式，水轮机轴与发电机轴直接连接；中高水头混流式机组，采用立轴，金属蜗壳，弯肘形尾水管；中低水头混流式机组和轴流式机组采用立
6、轴，混凝土蜗壳，弯肘形尾水管。冲击式水轮机的装置形式:斜击式和双击式水轮机由于机组容量小，一般都采用卧轴装置型式，切击式水轮机由于机组容量范围较大，因此装置形式有立式也有卧式，大容量机组一般是立式，小容量机组是卧式。第二章1、径面：取纸平面为辐角q=0o的起始面，任意q角的r轴和z轴构成的平面称为经面或径面，常以m表示。轴面：q=0o和q=180o的径面称为轴面。轴面投影：转轮叶片是空间扭曲面，常将其投影到轴面上，得到的投影为轴面投影。2、水流在转轮中的运动：水流进入转轮中的流动是一种复合运动。水流质点沿叶片的运动称为相对运动，相应的速度称为相对速度，用符号W表示；水流质点随转轮的旋转运动称为
7、牵连运动，相应的速度称为牵连速度，用符号U表示；水流质点对大地的运动称为绝对运动，相应的速度称为绝对速度，用符号V表示。V=U+W。3、动量矩定理：单位时间内水流质量对水轮机主轴的动量矩变化应等于作用在该质量上全部外力对同一轴的力矩总和。只有圆周速度V作功，作用在水流质量上的外力矩只有转轮叶片对水流的作用力UwV2-V2U2-U2W2-W212+12+11U11U22功的主要依据。转轮的输出功率主要决定于转轮进口与出口的速度环量变化。4、水轮机的效率：水轮机输出功率与水流输入功率之比称为水轮机的效率，常用h表示水轮机总效率是由水力效率、容积效率和机械效率组成：水力效率：水轮机的水力效率是有效水
8、头与工作水头的比值hs=H-hH容积效率：在水轮机的运行过程中有一小部分流量q从水轮机的固定部件与旋转部件之间的间隙中漏出，这部分流量没有对转轮作功，所以称为容积损失,h=Q-qv机械效率：在扣除水力损失和容积损失之后，便可得出水流作用在转轮上的有效功率Pe（.(=9.81Q-q）H-h）9.81QHhhsv机械效率hj=Pe-DPjPe水轮机的输出功率1P=P-DP=Ph水轮机的总效率为h=hhh故P=9.81QHhejejsvj5、在水轮机的各种水利损失中水利损失是主要的，容积损失和机械损失都比较小而且基本上是一定值，因而提高水轮机的效率主要是提高其水力效率。6、无撞击进口工况：在某一工况
9、下，在转轮进口速度三角形中，水流相对速度W的方向角b与转轮叶1片的进口角b相同，即b=b，则水流平顺的进入转轮而不发生撞击和脱流现象，叶片进口水力损失e11e1小从而也提高了水轮机的水力效率，此工况称为无撞击进口工况。7、法向出口工况：在某一工况下，在转轮出口速度三角形里，水流绝对速度V的方向角a=90o，即V222速度V的一半时，则水斗式水轮机的水力效率或出力最大。V2学习必备欢迎下载垂直于U时，V=0，G=0，水流离开转轮后没有旋转并沿尾水管流出，不产生涡流现象，从而提高2u22了水轮机的水力效率，次工况称为法向出口工况。8、最优工况：当水轮机在b=b，a=90o的工况下工作时，则水流在转
10、轮进口无撞击损失，出口无1e12涡流损失，此时水轮机的效率最高，称为水轮机的最优工况。9、水斗叶片的出水角b2=0，射流在斗叶上进出口的转向为180度，并且转轮的圆周速度U等于射流010、水斗式水轮机中的能量损失主要包括喷嘴将水流的压能转变为动能，以及在转轮中射流的动能转变为主轴旋转机械能的过程中的损失，另外还有水流在转轮出口的能量损失：喷嘴损失：包括水流在喷管中的沿程水头损失和局部转弯、断面变化（与喷针的行程变化有0关）和分流等损失，还包括射流的收缩和在空气中的阻力损失。合理的喷嘴效率可达95%到98%。2gH斗叶损失：1.进口撞击损失2.摩擦损失3.出口损失容积损失机械损失：除了主轴在轴承
11、中的机械摩擦损失外尚应包括转轮在转动时的风阻损失。第三章1、空化现象：当液体温度一定时，降低压力到某一临界压力时，液体也会汽化或溶解于液体中的空气发育形成空穴，这种现象称为空化。空化过程可以发生在液体内部，也可以发生在固定边界上。2、空蚀现象：空蚀是指由于空泡的溃灭，引起过流表面的材料损坏。在空泡溃灭过程中伴随着机械、电化、热力、化学等过程的作用。3、空化和空蚀的关系：空化是空蚀的直接后果，先空化后空蚀，空化可以发生在液体内部，也可以发生在固定边界上，空蚀只发生在固定边界上。4、空蚀对金属材料表面的侵蚀破坏有机械作用、化学作用和电化作用三种，以机械作用为主。5、空化空蚀随水轮机的影响：破坏水轮
12、机的过流部件，如导叶、转轮、转轮室、上下止漏环及尾水管。降低水轮机的出力和效率，因为空化和空蚀会破坏水流的正常运行规律和能量转换规律，并会增加水流的漏损和水力损失。空化和空蚀严重时，可能是机组产生强烈的振动、噪音及负荷波动，导致机组不能安全稳定运行。缩短了机组的检修周期，增加了检修的复杂性。空化和空蚀检修不仅耗用大量钢材，而且延长工期，影响电力生产。6、水轮机为何产生空化空蚀？水轮机的工作介质是液体，液体的致电并不像固体那样围绕固定位置振动，而是质点的位置迁移较容易发生，对于某一温度的水，当压力下降到某一汽化压力时，水就开始产生汽化现象。通过水轮机的水流，如果在某些地方流速增高了，根据水力学的
13、能量方程可知，必然引起该处的局部压力降低，如果该处水流速度增加很大，以致使压力降低到在该水温下的汽化压力时，则此低压区的水开始汽化，便会产生气蚀。7、水轮机空化与空蚀的类型：翼型空化和空蚀：混流式水轮机主要可能发生在叶片背面下半部出水边、叶片背面与下环靠近处。下环立面内侧、转轮叶片背面与上冠交界处；轴流式水轮机主要发生在叶片背面的出水边和叶片与轮毂的连接处附近。间隙空化和空蚀：主要发生在混流式水轮机转轮上、下迷宫环间隙处，轴流转浆式水轮机叶片外缘与转轮室的间隙处，叶片根部与轮毂间隙处，以及导水叶端面间隙处。局部空化和空蚀：转浆式水轮机的局部空化空蚀一般发生在转轮室连接的不光滑台阶处或局部凹坑处的后方，还可能发生在叶片固定螺钉及密封螺钉处；混流式水轮机发生在转轮上冠泄水孔后。空腔空化和空蚀：一般发生在反击式水轮机的尾水管处。8、一个好的水轮机转轮必须同时具备良好的能量性能和空化性能，既要效率高，又要充分利用水能，学习必备欢迎下载又要空化系数小，是水轮机在运行中不易发生气蚀破坏。9、动力真空和静力真空：动力真空h=vV2W2-W2k22+-h2g2gk=a（不要求记忆）动力真空值由水轮机的转轮和尾水管所形成，它与11、吸出高度的计算公式：Hs10.0-（s+Ds）H-900或者H10
