能源动力装置基础2-1

能源动力第二章叶片机械（透平机械）结构简单（主体部件少）理论复杂用途广泛目前单机水平最大流量：660000m3/min(风机)最高功率：8万Kw(风机)，130万Kw(汽轮机组)最大转速：80万r/min(膨胀机)特点：流量大、功率大、转速高；连续流动；易损件少概况能源动力第一节典型结构和级一、典型结构叶轮蜗壳进口1、单级单吸悬臂离心泵转轴轴承轴承能源动力2、单级双吸水平中开式离心泵叶轮蜗壳进口进口转轴轴承轴承能源动力3、多级（4级）离心泵转轴键能源动力4、单级离心通风机特点：板金结构转轴轴承轴承能源动力5、增压器（单级压缩机，单级涡轮机）5-压缩机叶轮(离心)6-扩压器7-空气进口8-出口离心压缩机1-燃气进口2-喷嘴3-涡轮叶轮(轴流)4-出口轴流涡轮机能源动力6、空调用膨胀机（单级压缩机，单级膨胀机）飞机上用两个相同的径流叶轮叶轮叶轮能源动力1-空气入口2-压气机(17级)3-燃油4-燃烧室5-涡轮(3级)6-喷管7、涡轮喷气发动机原理简图静叶动叶静叶动叶能源动力二、级（定义和表示）一个旋转叶轮+固定元件(扩压器或导叶或喷嘴、蜗壳等)或者动叶栅+静叶栅定义分类常用径流级轴流级能源动力叶轮叶轮叶轮叶轮蜗壳蜗壳扩压器扩压器喷嘴喷嘴蜗壳径向工作机径向原动机1、径流级（常用子午面和径向面表示）◆子午面——通过旋转轴的平面，也称为轴面；面上叶片为旋转投影。◆径向面则是垂直于旋转轴的平面。能源动力2、轴流级（常用子午面和周向面表示）工作机级原动机级叶轮喷嘴后导叶动叶栅动叶栅静叶栅后导叶静叶栅喷嘴子午面周向展开面原动机级工作机级能源动力一.叶轮进出口速度三角形1.矢量定义：uwc◆速度——绝对c、相对w、牵连u◆叶轮旋转才有速度三角形2.标量关系：◆cu=c·cos(α)=u-cm·ctg(β)◆α—绝对速度c与周向速度u的夹角◆β—相对速度w与周向速度u的反(正)方向夹角αβ第二节叶轮中能量转换欧美表示反向u正向αβWucβ能源动力3、一般由下面三个条件画出：底边u:u=2πrn/60底边u上的高cm:cm=qm/(ρF)某角度或线段：例如Wuc高cmαβcu进口的α1(或β1):与叶轮前导叶出口α1b有关出口的β2(或cu2):与叶轮出口叶片角β2b等参数有关cm=wm=哪个分量?cu=cm·tg(α)=u-cm·ctg(β)能源动力离心叶轮速度三角形能源动力例1：叶轮的流量qv=56700m3/h,转速n=2900rpm,出口直径D2=0.88m,出口宽度b2=0.182m,出口角β2=β2b=50o,进口直径D1=0.6m,宽度b1=0.21m,进口无预旋(c1u=0)，不可压缩流体，请计算有关参数，并画出进出口速度三角形？(离心叶轮)解:⑴边u1=πD1n/60=91.1m/s;u2=πD2n/60=133.6m/s;⑵u边上的高c1m=c1r=qv/(πD1b1)=39.79m/sc2m=c2r=qv/(πD2b2)=32.06m/s⑶c1u=0或α1=90o，进口为直角速度三角形β2=β2b=50o，或W2u=c2rctgβ2=27.35m/s或c2u=u2-c2rctgβ2=106.25m/s能源动力例1图u1=91.1c1=c1r=39.79w1c2r=32.06u2=133.6w2c2w2uc2u=u2-w2u=27.35u的反方向β2=50o能源动力动叶栅原动机动叶栅工作机轴流叶轮速度三角形能源动力涡轮机进、出口速度三角形能源动力例2、轴流叶轮的流量qv=38m3/s，叶片顶部直径Dt=1.5m，根部直径Dh=1.05m，转速n=960rpm,气流转折角β2-β1=15o，进口无预旋，不可压缩流体，请计算叶片平均面上有关参数，并画出进出口速度三角形？解：在叶片平均面上，平均直径为Dm=(Dt*Dh)0.5⑴边u1=u2=πDmn/60=63.08m/s;⑵高c1z=c2z=qv/[π(Dt2-Dh2)]=42.14m/s⑶α1=90o，进口为直角速度三角形；由β1=arctg(c1r/u1)=33.745o得β2=β1+(β2-β1)=48.745o；或计算w2u=c2zctgβ2=36.96m/s或计算c2u都是为定底边上的一个点能源动力例2图c1=c1r=c2rw1w2c2w2uc2u=u2-w2uw1u-w2uc2u-c1uu=u2u=u1等高、等底的进出口速度三角形；w1u-w2u=c2u-c1u能源动力决定如下情况的机器形式，画出各叶轮进出口速度三角形，分析其特点。①u1=u2=100m/s，w1=115m/s，α1=90°，w2=60m/s，轴向分速为常数，β290°。③n=32000rpm，r1=200mm，r2=80mm，c1=387m/s，c2=200m/s，α2=95°，β1=90°。例2-1.解：①u1=u2是轴流式机械，w1w2为扩压的工作机。由图u=-w1u+c1u=-w2u+c2u所以w2u-w1u=c2u-c1u=△cu；w2z=w1z=c2z=c1z=c1m能源动力③n=32000rpm，r1=200mm，r2=80mm，u1=лd1n/60=335.1m/s,u2=(d2/d1)u1=134.04m/s；u1u2是径流式机械，一般为膨胀的原动机。c1=387m/s，c2=200m/s，α2=95°，β1=90°。能源动力4.绝对速度分量：cm=cr?cm=cz?222222muzrucccccc