1、第一章 水輪機(jī)的類型、構(gòu)造及工作原理,第一節(jié) 水輪機(jī)主要類型 第二節(jié) 水輪機(jī)工作參數(shù) 第三節(jié) 水輪機(jī)的基本構(gòu)造 第四節(jié) 水輪機(jī)型號(hào) 第五節(jié) 水流在反擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪中的運(yùn)動(dòng) 第六節(jié) 水輪機(jī)的基本方程式 第七節(jié) 水輪機(jī)效率及最優(yōu)工況,主要內(nèi)容,1,2,3,水輪發(fā)電機(jī)組的基本概念,水輪機(jī)的主要類型,水輪機(jī)的工作參數(shù),本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)要求,掌握水輪發(fā)電機(jī)組的基本概念。,掌握各水輪機(jī)的基本類型、特點(diǎn)及適用范圍； 理解反擊式、沖擊式水輪機(jī)的劃分原則。,理解水輪機(jī)五個(gè)主要工作參數(shù)：水頭、流量、轉(zhuǎn)速、出力與效率的定義、表達(dá)式及其意義。,水力發(fā)電的基本原理 1、水力發(fā)電：利用天然水資源中的水能，輸入水輪機(jī)，

2、讓它帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，這種發(fā)電方式就稱為水力發(fā)電。 2、水力發(fā)電的轉(zhuǎn)換原理 在天然河流上，修建水工建筑物，集中水頭，通過(guò)一定的流量將“載 能水”輸送到水輪機(jī)中，使水能旋轉(zhuǎn)機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電 輸電線路用戶。,天然水能,可利用水能,旋轉(zhuǎn)機(jī)械能,電能,水能,河段水流的出力 從這個(gè)式子可以看出： 水頭和流量是構(gòu)成水能的兩個(gè)基本要素，它們是水電站動(dòng)力特性的重要特征。,水輪發(fā)電機(jī)組,水輪機(jī)是將水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能的一種機(jī)械。 水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)聯(lián)接成的整體稱為水輪發(fā)電機(jī)組。,水輪發(fā)電機(jī)組,第一節(jié) 水輪機(jī)主要類型,一、水輪機(jī)定義 水輪機(jī)是將水能轉(zhuǎn)換成軸的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的水力機(jī)械。能量轉(zhuǎn)換是

3、借助轉(zhuǎn)輪葉片與水流的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。 二、分類 按水流能量的轉(zhuǎn)換特征分為反擊式和沖擊式水輪機(jī)。 1）反擊式水輪機(jī)：利用水流的勢(shì)能和動(dòng)能做功的水輪機(jī)。 反擊式水輪機(jī)按轉(zhuǎn)輪區(qū)水流相對(duì)于主軸方向的不同分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式。 2、沖擊式水輪機(jī)：主要利用水流的動(dòng)能做功的水輪機(jī)。 沖擊式水輪機(jī)按射流沖擊轉(zhuǎn)輪的方式不同分為水斗式、斜擊式和雙擊式。,一、反擊式水輪機(jī) (reaction water turbine) 定義：利用水流的勢(shì)能和動(dòng)能做功的水輪機(jī)稱為 反擊式水輪機(jī)。 特征：轉(zhuǎn)輪的葉片為空間扭曲面。流過(guò)轉(zhuǎn)輪的水 流是連續(xù)的，而且在同一時(shí)間內(nèi)，所有轉(zhuǎn) 輪葉片之間的流道都有水流通過(guò)，積水流 充

4、滿轉(zhuǎn)輪室。 原理：水流通過(guò)轉(zhuǎn)輪葉片時(shí)，水流流速的大小、 方向均發(fā)生變化，因此動(dòng)量也發(fā)生了改 變，水流產(chǎn)生反作用力，作用與每個(gè)轉(zhuǎn)輪 葉片，使轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，從而做功。,水流在反擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪中的運(yùn)動(dòng),混流式水輪機(jī),在轉(zhuǎn)輪區(qū)內(nèi)水流徑向流入轉(zhuǎn)輪，軸向流出。視頻1,適用范圍：H=20-700 m , 單機(jī)容量：幾萬(wàn)kW-幾十萬(wàn)kW 優(yōu)點(diǎn)：適用范圍廣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，效率高，適用于高水頭小流量電站。 （能適應(yīng)很寬的水頭范圍。是目前應(yīng)用最廣泛的水輪機(jī)之一）,混流式水輪機(jī),水流在導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪之間由徑向流動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流動(dòng)，而在轉(zhuǎn)輪區(qū)內(nèi)水流保持軸向流動(dòng)。視頻2,軸流式水輪機(jī),1)定槳式：葉片不能隨工況的變化

5、而轉(zhuǎn)動(dòng)。改變?nèi)~片轉(zhuǎn)角時(shí)需要停機(jī)進(jìn)行。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率低。適用H、Q變化不大的情況（工況較穩(wěn)定）。 適用范圍：功率不大，水頭變化不大(水頭為3-50米)的小型電站。 2）轉(zhuǎn)槳式：葉片能隨工況的變化而轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行雙重調(diào)節(jié)（導(dǎo)葉開度、葉片角度） 適用范圍：水頭、流量變化大，特別是出力變化較大的大中型電站。 水頭為3-80米,軸流式水輪機(jī),轉(zhuǎn)輪區(qū)水流斜向流入，斜向流出。視頻3,斜流式水輪機(jī),斜流式水輪機(jī) 適用范圍：適用于水頭變幅大的電站，一般用于40-200m水頭范圍 特點(diǎn)：水流經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)輪時(shí)是斜向的。轉(zhuǎn)輪葉片隨工況變化而轉(zhuǎn)動(dòng)， 運(yùn)行效率高，強(qiáng)度高，氣蝕性好，但制造工藝復(fù)雜 技術(shù)要求高。,水頭 408

6、0m 60130m 120200m,水流特點(diǎn)：轉(zhuǎn)輪區(qū)水流軸向流入，軸向流出； 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：水輪機(jī)主軸裝置成水平或傾斜（臥式布置）； 不設(shè)蝸殼，水流直貫轉(zhuǎn)輪；,貫流式水輪機(jī),貫流式 特點(diǎn)：水輪機(jī)的主軸裝置成水平或傾斜。 不設(shè)蝸殼，水流直貫轉(zhuǎn)輪。 水流由管道進(jìn)口到尾水管出口都是軸向的。 H20m,小型河床電站。 分類: 全貫流式： 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)輪外緣。 優(yōu)點(diǎn)：水力損失小，過(guò)流量大，結(jié)構(gòu)緊湊。 半貫流式： 軸伸式、豎井式、燈泡式。,沖擊式水輪機(jī) 定義：利用水流的動(dòng)能來(lái)做功的水輪機(jī)。 工作原理：利用特殊的導(dǎo)水裝置，將高壓水流變?yōu)?高速射流，通過(guò)射流與轉(zhuǎn)輪的相互作用 將水流的動(dòng)能傳遞給轉(zhuǎn)輪。,水斗式

7、：噴嘴出來(lái)的射流沿圓周切線方向沖擊轉(zhuǎn)輪上的水斗作功。視頻4 斜擊式：噴嘴出來(lái)的射流沿圓周斜向沖擊轉(zhuǎn)輪上的水斗。 雙擊式：水流兩次沖擊轉(zhuǎn)輪。,沖擊式水輪機(jī),類型： (1)水斗式：特點(diǎn)是由噴嘴出來(lái)的射流沿圓周切線方向沖擊轉(zhuǎn)輪上的水斗作功。適用于負(fù)荷變化大而水頭變幅不大的電站。 它是唯一運(yùn)用于水頭在700米以上的水輪機(jī)。適用H：1002000m；使用最廣泛（高水頭，小流量） (2)斜擊式：H：25-300m 斜擊、雙擊水輪機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，效率低 (3)雙擊式：H：5-80m。 多用于小型電站。,沖擊式水輪機(jī),水斗式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪,輪葉,輪盤,可逆式水輪機(jī) 可逆式水輪機(jī)：又稱水泵水輪機(jī)、發(fā)電電動(dòng)機(jī)。它既可 作

8、水輪機(jī)運(yùn)行，又可作水泵運(yùn)行，主要用于抽水蓄能電 站?？赡媸剿啓C(jī)也分為混流式、斜流式和軸流式3 種。其中以混流式應(yīng)用最廣,因?yàn)樗膽?yīng)用水頭范圍廣 （30600米）。 世界上最高水頭的混流式可逆水輪機(jī)裝于南斯拉夫巴伊 納巴什塔電站,水頭為600.3米，水泵揚(yáng)程為623.1米， 單機(jī)功率為315兆瓦。,總結(jié)：水輪機(jī)的分類,利用水流的勢(shì)能和動(dòng)能進(jìn)行工作； 轉(zhuǎn)輪完全淹沒(méi)在密閉的水體中。,利用水流的動(dòng)能進(jìn)行工作； 轉(zhuǎn)輪露在空氣中。,小結(jié),第二節(jié) 水輪機(jī)的工作參數(shù) 1、水輪機(jī)的工作參數(shù)是表征水流通過(guò)水輪機(jī)時(shí)水流能量 轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)輪機(jī)械能過(guò)程中的一些特性數(shù)據(jù)。 2、水輪機(jī)的基本工作參數(shù)主要有水頭、流量、轉(zhuǎn)速、出

9、 力、效率。,工作水頭(working head) 1、 水電站的毛水頭(靜水頭) Hg=Z上-Z下 2 、水輪機(jī)的工作水頭(凈水頭) H=Hg - hA-B (即毛水頭 - 水頭損失=凈水頭) hA-B：水電站引水建筑物中的水力損失 3 、特征水頭(characteristic head) 水輪機(jī)的工作水頭隨上下游水位而變化，因此提出特征水頭的概念，用于表示水輪機(jī)的運(yùn)行工況和運(yùn)行范圍。,工作水頭（凈水頭）,如圖所示，A-A為引水道進(jìn)口，B-B為水輪機(jī)進(jìn)口，C-C為尾水管出口，D-D為尾水渠。,最大工作水頭Hmax： Hmax=Z正Z下minhA-B Z正為上游正常設(shè)計(jì)水位，Z下min為下游最

10、低水位，一般取一臺(tái)機(jī)組發(fā) 電時(shí)下游水位。 最小工作水頭Hmin: Hmin=Z死Z下maxhA-B Z死為上游死水位，Z下max為下游最高水位，一般取全部機(jī)組發(fā)電時(shí) 的下游水位或汛期下泄安全泄量時(shí)的水位。 設(shè)計(jì)水頭(計(jì)算水頭)Hr 水輪機(jī)發(fā)額定出力時(shí)的最小水頭，一般由設(shè)計(jì)者根據(jù)電站情況確 定。 平均水頭: Ha=Z上aZ下a 即上下游平均水位差。,流量 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)水輪機(jī)的水量Q(m3/s)。 Q=f(H，N)，Q隨H、N的變化而變化，H、N一定時(shí)，Q也一定。 設(shè)計(jì)流量Qr：當(dāng)H=Hr、N=N額時(shí)的最大流量。 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速：水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪在單位時(shí)間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)。r/min 額定轉(zhuǎn)速n：一般我國(guó)所用

11、的電流頻率為50赫茲，所以在正常 情況下機(jī)組的轉(zhuǎn)速保持為固定轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速稱為額定轉(zhuǎn)速，并 與發(fā)電的同步轉(zhuǎn)速相等。 發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速=水輪機(jī)的額定轉(zhuǎn)速=機(jī)組的額定轉(zhuǎn)速,出力,1、水流出力N N=9.81QHg 2、水輪機(jī)輸入功率 (通過(guò)水輪機(jī)的水流出力) 水流傳給水輪機(jī)的能量 3、水輪機(jī)輸出功率（水輪機(jī)出力） N=Nwt 4、機(jī)組出力(單機(jī)容量) 機(jī)組的最大出力 5、水電站裝機(jī)容量 水電站發(fā)出的最大出力,是各臺(tái)機(jī)組容量的總和,思 考 題,2、水輪機(jī)的過(guò)流部件有哪些？,觀看視頻并思考以下問(wèn)題：,1、水電廠電能生產(chǎn)流程圖？,3、水輪機(jī)的輸出功率與水頭H、流量Q有關(guān)， 那么混流式水輪機(jī)如何調(diào)節(jié)流量？,

12、天然水流壩水庫(kù)取水口有壓隧洞壓力鋼管水輪 機(jī)發(fā)電機(jī)輸變電裝置用戶。,水電廠電能生產(chǎn)流程圖,有壓引水式水電站示意圖,1 水庫(kù)；2閘門室；3進(jìn)水口；4壩；5泄水道； 6調(diào)壓室；7有壓隧道；8壓力管道；9廠房；10尾水渠,水輪機(jī)主要由引水機(jī)構(gòu)、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪和泄水機(jī)構(gòu)組成。 (1) 引水機(jī)構(gòu)（引水室(蝸殼) 、座環(huán)）： 引導(dǎo)水流均勻、軸對(duì)稱進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)； 形成一定速度環(huán)量。 (2) 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（導(dǎo)葉及控制設(shè)備)：調(diào)節(jié)流量、形成環(huán)量、控制工況。 (3) 轉(zhuǎn)輪（工作核心)：能量轉(zhuǎn)換，決定水輪機(jī)的尺寸、性能、結(jié)構(gòu)。 (4) 泄水機(jī)構(gòu)(尾水管)：回收能量、排水至下游。 此外還有主軸、軸承等非過(guò)流部件。,第三節(jié)

13、 水輪機(jī)的基本構(gòu)造,反擊式水輪機(jī)的主要構(gòu)造,上游水庫(kù) 壓力水管 蝸殼 座環(huán) 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（導(dǎo)葉） 轉(zhuǎn)輪 尾水管 下游。,水流流動(dòng)方向,三門峽水電站水輪機(jī)蝸殼,蝸 殼 (Volute),(一) 功用 使水流產(chǎn)生圓周運(yùn)動(dòng)，并引導(dǎo)水流均勻、軸對(duì)稱地進(jìn)入座環(huán)。設(shè)置在尾水管末端。,蝸 殼 (Volute),(二) 型式 金屬蝸殼和混凝土蝸殼。,蝸 殼 (Volute),三峽右岸電站12根直徑12.8米的特大型壓力引水鋼管，和大壩下方的發(fā)電廠房12臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組。,三峽電站的一臺(tái)機(jī)組蝸殼，由高強(qiáng)度鋼板卷制焊接而成，與大壩引水管相連，蝸殼中間是座環(huán)及固定導(dǎo)葉。,焊接后的蝸殼用混凝土澆筑在發(fā)電廠房地下。,組成：位

14、于導(dǎo)葉的外圍。由上、下環(huán)和立柱組成。 功用：支撐件和安裝基準(zhǔn)件。 承受發(fā)電機(jī)組軸向荷載并傳到下部基礎(chǔ)； 支承活動(dòng)導(dǎo)葉；使水流以一定方向、軸對(duì)稱進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu) 斷面設(shè)計(jì)：流線形，保證強(qiáng)度、剛度。數(shù)目為活動(dòng)導(dǎo)葉的一半。,座環(huán)（Stay ring）,座環(huán)（Stay ring）,固定導(dǎo)葉與活動(dòng)導(dǎo)葉,三峽水輪機(jī)座環(huán)，重達(dá)300多噸，豎立的是座環(huán)固定導(dǎo)葉， 內(nèi)側(cè)安裝活動(dòng)導(dǎo)葉，座環(huán)中間安裝水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。,蝸殼分節(jié),座環(huán),蝶形邊,功用： 引導(dǎo)水流按一定方向進(jìn)入轉(zhuǎn)輪； 形成與改變進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的速度環(huán)量； 根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化，調(diào)節(jié)水輪機(jī)流量，改變出力； 關(guān)機(jī)時(shí)截?cái)嗨鳌?導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（distributor ）,組成：導(dǎo)葉和傳

15、動(dòng)機(jī)構(gòu)。 導(dǎo)葉：導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的主體，由導(dǎo)葉體和導(dǎo)葉軸兩部分組成。上下端分別固定在底環(huán)和頂蓋上，為流線形。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：由控制環(huán)、連桿、轉(zhuǎn)臂三部分組成，用于傳遞接力器操作力矩，使導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，改變導(dǎo)葉開度以改變流量。 導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)是通過(guò)調(diào)速器和接力器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。,導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（distributor ）,導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（distributor ）,接力器示意圖,視頻06,接力器用于操作控制環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 接力器的基本部件:接力器缸和活塞。,（1）導(dǎo)葉數(shù)Z0：與D1有關(guān)，一般1624。 （2）導(dǎo)葉相對(duì)高度b0/D1： HL：0.10.39; ZL:0.350.45 （3）導(dǎo)葉軸分布圓直徑D0 一般 D0=1.131.16D1

16、(4) 導(dǎo)葉開度a0：兩導(dǎo)葉之間的垂直距離，最大 開度為amax。,導(dǎo)葉的主要幾何參數(shù),功用：水能機(jī)械能。 組成：主要部件：上冠、葉片、下環(huán)、泄水錐。 輔助部件：止漏環(huán)、減壓孔。,轉(zhuǎn)輪（Runner）,混流式,軸流式,轉(zhuǎn)輪（Runner）,裝于湖北宜昌葛洲壩水利樞紐、世界最大尺寸的軸流轉(zhuǎn)槳 式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪（直徑11.3m，17.55萬(wàn)kW)。,斜流式,裝于云南會(huì)澤毛家村水電站、中國(guó)最大容量的斜流式水 輪機(jī)（0.88萬(wàn)kW）模型試驗(yàn)轉(zhuǎn)輪。,三峽右岸70萬(wàn)千瓦水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。該轉(zhuǎn)輪由上冠、下環(huán)和15塊葉片組焊而成。其外徑10.44米，高5.2米，總重量445噸 。,轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)控加工,加工的葉片需要用激光

17、跟蹤儀精確測(cè)量曲面數(shù)據(jù)。,轉(zhuǎn)輪葉片為防止變形，需要十幾個(gè)工人同時(shí)焊接，焊接耗時(shí)3個(gè)多月。,轉(zhuǎn)輪發(fā)運(yùn)至三峽工地,功用 引導(dǎo)水流進(jìn)入下游河道，并回收部分動(dòng)能和勢(shì)能。,尾水管 （draft tube）,型式： 直錐形用于小型水輪機(jī)； 彎錐形用于臥軸水輪機(jī)； 彎肘形（大中型電站）。,直錐形,彎錐形,尾水管 （draft tube）,組成：進(jìn)口直錐段、肘管、出口擴(kuò)散段。,尾水管 （draft tube）,尾水管內(nèi)的真空渦帶,龍灘水電站尾水管施工,本 節(jié) 小 結(jié),1、引水機(jī)構(gòu)： 蝸殼（金屬、混凝土蝸殼） 引導(dǎo)水流均勻、軸對(duì)稱進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)；形成一定速度環(huán)量。 座環(huán) 組成：由上、下環(huán)和立柱組成； 作用：承受發(fā)

18、電機(jī)組軸向荷載并傳給基礎(chǔ)； 支承活動(dòng)導(dǎo)葉。 2、導(dǎo)水機(jī)構(gòu) 組成：導(dǎo)葉及其軸、導(dǎo)葉的控制機(jī)構(gòu)（調(diào)速器、接力器、轉(zhuǎn)臂、連桿、控制環(huán)) ； 功用：調(diào)節(jié)流量；形成環(huán)量；關(guān)機(jī)時(shí)截?cái)嗨鳌?本 節(jié) 小 結(jié),3、轉(zhuǎn)輪（工作核心） 作用：能量轉(zhuǎn)換。 4、泄水機(jī)構(gòu)（彎肘型尾水管） 組成：進(jìn)口直錐段、肘管、出口擴(kuò)散段。 作用：回收能量；排水至下游。 5、主軸 作用：將轉(zhuǎn)輪機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī)。,案 例,Complete Francis Turbine Flow Simulation using FLUENT,Complete Francis Turbine Flow Simulation using FLUENT,

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24、n using FLUENT,Complete Francis Turbine Flow Simulation using FLUENT,水力機(jī)械計(jì)算流體動(dòng)力學(xué),軸流式水輪機(jī)的構(gòu)造,軸流式水輪機(jī)除了轉(zhuǎn)輪外，其它部件均與混流式相似。,軸流式水輪機(jī)特點(diǎn) (1)轉(zhuǎn)速高，當(dāng)H，N相同時(shí)，是混流式的2倍，且機(jī)組尺 寸較小，降低投資。 (2)轉(zhuǎn)輪葉片可以轉(zhuǎn)動(dòng)（雙調(diào)），H、N變化時(shí)，水輪機(jī)具 有較高的效率。 (3)軸流轉(zhuǎn)漿式多用于低水頭大流量大型電站,組成：葉片、輪轂、泄水錐、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)輪構(gòu)造,第四節(jié) 水輪機(jī)的型號(hào) 各種水輪機(jī)的標(biāo)稱直徑規(guī)定： 混流式（HL）：下環(huán)與葉片進(jìn)水邊的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的直徑。 斜流和軸流

25、式：葉片軸線與轉(zhuǎn)輪室交點(diǎn)處圓斷面的直徑。 沖擊式：轉(zhuǎn)輪與射流中心線相切的節(jié)圓直徑。,2、水輪機(jī)的型號(hào),如為可逆式機(jī)組則在第一部分水輪機(jī)型式代號(hào)后面加N,水輪機(jī)型號(hào)示例： 1HL220-LJ-250 表示轉(zhuǎn)輪型號(hào)為220的混流式水輪機(jī)，立軸、金屬蝸殼，轉(zhuǎn)輪直徑為250cm。 2ZZ560-LH-500 表示轉(zhuǎn)輪型號(hào)為560的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)，立軸、混凝土蝸殼，轉(zhuǎn)輪直徑為500cm。 3GD600-WP-300 表示轉(zhuǎn)輪型號(hào)為600的貫流定槳式水輪機(jī)，臥軸、燈泡式引水，轉(zhuǎn)輪直徑為300cm。 42CJ20-W-120/210 表示轉(zhuǎn)輪型號(hào)為20的水斗式水輪機(jī)，一根軸上裝有2個(gè)轉(zhuǎn)輪，臥軸、轉(zhuǎn)輪直徑為

26、120cm，每個(gè)轉(zhuǎn)輪具有2個(gè)噴嘴，射流直徑為10cm。,練 習(xí) HL180-LJ-550 ZZ560-LH-1130 GZ440-WP-750 XLN200-LJ-300 CJ20-L-170/215,第五節(jié) 水流在轉(zhuǎn)輪中的運(yùn)動(dòng) 原理：水流通過(guò)轉(zhuǎn)輪葉片時(shí)，水流流速的大小、方向均發(fā)生變化， 因此動(dòng)量也發(fā)生了改變，水流產(chǎn)生反作用力，作用與每個(gè)轉(zhuǎn)輪葉 片，使轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，從而做功。,水流在轉(zhuǎn)輪中的運(yùn)動(dòng) 相對(duì)運(yùn)動(dòng)：水流質(zhì)點(diǎn)沿著輪葉的流動(dòng) ，w表示 牽連運(yùn)動(dòng)：水流質(zhì)點(diǎn)隨轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， u表示 絕對(duì)運(yùn)動(dòng)：水流質(zhì)點(diǎn)對(duì)大地的運(yùn)動(dòng)，v表示 絕對(duì)速度v與圓周速度u的夾角為 相對(duì)速度w與圓周速度u的夾角為,速

27、度三角形,水流絕對(duì)流速（相對(duì)于地球）,水流隨轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)牽連流速,水流沿葉片流動(dòng)的相對(duì)流速,第六節(jié) 水輪機(jī)基本方程式,一、動(dòng)量矩定理 單位時(shí)間內(nèi)水流對(duì)轉(zhuǎn)輪的動(dòng)量矩改變，應(yīng)等于作用在該水流上的外力的力矩總和。即： 其中M為水流對(duì)轉(zhuǎn)輪的力矩，方程右端為水流本身速度矩的變化。該式表達(dá)了水輪機(jī)中水流能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的平衡關(guān)系。,在穩(wěn)定工況下(n、Q、H均不變)，轉(zhuǎn)輪內(nèi)的水流運(yùn)動(dòng)時(shí)相對(duì)的恒定流，因此轉(zhuǎn)輪的出力為： 所以，水輪機(jī)的基本方程為： 該方程式對(duì)反擊式、沖擊式水輪機(jī)均適用。,上列方程式說(shuō)明了單位重量水流的有效出力是和轉(zhuǎn)輪進(jìn)、出口速度矩的改變相平衡的，所以速度矩的變化是轉(zhuǎn)輪作功的主要依據(jù) 。,水輪機(jī)的基本方程式還可以用環(huán)量來(lái)表示。轉(zhuǎn)輪的速度環(huán)量，可以看作是速度Vu沿圓周所做的功。將式兩