能源与动力装置基础
一、叶轮
功能：将机械功传递给流体 结构：离心、轴流、斜流（混流）、横流
离心又分前弯、后弯、径向；多叶；单吸、 双吸；闭式、半开式
能源与动力装置基础
三种不同出口角βb2的叶轮比较
能源与动力装置基础
二、吸入室（集风器、进风口） ——叶轮前部件
功能：为叶轮进口组织所要求的均匀流场 （速度大小和方向）
th
“叶片的” mhv 总效率：
能源与动力装置基础
对于风机和泵
内部损失：流动损失、容积损失和机械损失中的 圆盘摩擦（轮阻）损失。
外部损失：为轴承和密封等处的机械摩擦损失。
内功率：
内效率：
Pi P Pm
圆盘（轮阻）效率：
i
Pf gqvH qvptF
机Pi 械传P动i 效率P：i
r
Pi
Pr Pi
(1 V
r )pol
整机效率、机组级效率和级效率
能源与动力装置基础
工况与变工况时机器的工作
工况——机器的工作状况
与介质进口状态（例如R、 和机器进口处的 p、T 等）和机器工作参数（qV、H( pf )、n等）有关；
（实际工况还与系统有关）
n n 1
R (T2
T1 )
1
R (T2
T1 )
c22
2
c12
略去动能差，有 n
pol
n 1Leabharlann 1 lg p2 lg T2
p1 T1
1
能量头之间的关系
h pol h tot pol h th (1 V r )pol
能源与动力装置基础
绝热效率
ad
h ad h tot
1
RT1
型式：a）最好，流动没有转弯,悬臂 叶轮采用; 其他型式流场不容易均匀， 损失也比较大
特点：加速流动，与外界没有能量交换
能源与动力装置基础
能源与动力装置基础
进口导流器（前导叶）
能源与动力装置基础
三、压水室与扩压元件——叶轮后部件
扩压器(导叶):减速、提高压力
无叶 有叶
弯道回流器(反导叶)：为下一级进口引导组织所 要求的流场
= 2 vdp (压缩机) 1
能源与动力装置基础
（三）转速n （四）功率P
工作机
输入功率
对不可压缩流体，定义流体功率
Pf hqm gqVH qVptF
效率可表示为（不可压）
P
Pf P
能源与动力装置基础
（四）效率与损失
损失分类
1、流动损失（水力损失）H（或h、p）
摩擦损失、冲击损失、分离损失、二次流损失、 叶端损失
能源与动力装置基础
问题1：扬程的定义中的“单位数量”是什么？
扬程表示每一牛顿（单位重量）的液体通过 机器时发生的能量的变化量
问题2：扬程的定义能否用在“神舟”上？
可以引入一个与重力无关的定义，只需将 “重量”改为“质量”，这个定义称为能 量头
h
p
2
p1
c22
c12 2
g(z2
z1)
gH
能源与动力装置基础
能源与动力装置基础
《能源与动力装置基础——叶轮机械基本理论》
3、可压缩气体介质（压缩机） 能量头与压缩比
压缩机工质是气体，进出口动能、位能差可以忽略；
h
2 1
vdp
1 2
(c
2 2
c12 )
p2
p1
能源与动力装置基础
几个能量参数之间的关系
有效能量头h
= gH(泵) =pf/ρ (通风机)
m
P Pm P
Pi P
能源与动力装置基础
静压总效率：
sF
psFq v P
psF ptF
静压内效率：
sF,i
psFq v Pi
psF ptF
i
能源与动力装置基础
工质为可压缩时效率的定义
为什么与不可压缩介质不同？
h
2 1
vdp
1 2
(c22
c12 )
hi
1、压缩机级的功率
引入泄漏损失系数和轮阻损失系数 V 和 r，有
第三章 叶片式工作机
以不可压流体为主，即研究 泵与通风机 为主
能源与动力装置基础
应用范围
能源与动力装置基础
ф=q/nD3 ψ=gH/n2D2
ψ=0.07~0.4 ψ=0.04~0.06
ψ=0.006~0.09
能源与动力装置基础
第一节 叶片式工作机的结构形式和应用范围
过流（通流）部件:
叶轮 吸入室（集风器、进风口） 扩压器（导叶），弯道回流器（反导叶），蜗壳
p2 p1
1
(1 V r )hth
1
1 R(T2ad
1
R (T2
T1 )
T1) c22 c12
2
ad
FA
FA FB
FC
pol
FA FC FA FB FC
能源与动力装置基础
等温效率：
T
hT h tot
p1v1
ln
p2 p1
(1 V r )hth
流动效率：
h
h pol h th
h tot h th hV hr (1 V r )h th
Ptot qm (1 V r )h th
2、压缩机和压缩机级的效率
有用功的计算
标准过程：绝热、等温、多变
能源与动力装置基础
多变效率
pol
h pol h tot
n
n
1
RT1
p2 p1
n 1
n
1
(1 V r )h th
《能源与动力装置基础——叶轮机械基本理论》
2、不可压缩气体介质（通风机）
风压（全压与静压）
通风机全压ptF：定义为其进出口的全压差Δ ptF， 对于气体，位能差可以忽略；
p tF
p2
p1
c
2 2
c12 2
psF
p2 p1
注意
c
2 2
c12
2
c
2 2
2
p2
p1
c12 2
静压不等于p2－p1 ，是全压与出口动能 之差。
单位时间内流过机器的介质的量（体积或质量） （二）能量（水头、扬程、压力、能量头、压缩比）
单位数量介质与机器所交换的能量 1、液体（不可压缩）介质
能源与动力装置基础
泵的装置扬程
HG
pp ps
g
cp2 cs2 2g
zp
zs
H
装置静扬程
Hst
pp ps
g
zp
zs
扬程之间的关系
?
H HG Hst H
本质上是压力损失
2、容积损失qV
本质上是流量损失 3、机械损失
本质上是力矩(功率）损失
能源与动力装置基础
介质不可压缩时效率的定义
泵 风机
qVth
V
qV＋qV
qV q V th
Hth、pth H＋H
h
H H th
P
m
Pth＋P
Pth P
q q P P qV＋qV
V
Vth
ptF＋p
ptF p th
Pth＋P
回流器一定有叶片？(一般都装有导流叶片，使气体均匀地沿轴向进入下一级工 作轮。 )；速度变化不大
蜗壳：收集沿叶轮或扩压器圆周的流体并送到机 器的出口
非轴对称；稍有加速
能源与动力装置基础
涡壳 回流器
无叶扩压器
回流器 叶片扩压器
后导叶
能源与动力装置基础
第二节 主要性能参数和特性曲线
性能参数：
（一）流量q