水轮机工作原理

第三章第三章 水轮机的工作原理水轮机的工作原理 水轮机的基本方程式水轮机的基本方程式水轮机的基本方程式水轮机的基本方程式 水轮机的能量损失及效率水轮机的能量损失及效率水轮机的能量损失及效率水轮机的能量损失及效率 水轮机汽蚀、吸出高度与安装高程水轮机汽蚀、吸出高度与安装高程水轮机汽蚀、吸出高度与安装高程水轮机汽蚀、吸出高度与安装高程 褪于上揉刁界蹦弦怪告巷脓傣藤匣拴烯矮错匙淤是桩婶恼撼械觉宇逆息荫水轮机工作原理水轮机工作原理 水轮机的基本方程式水轮机的基本方程式水流在转轮中的运动水流在转轮中的运动 水轮机的基本方程式水轮机的基本方程式（欧拉方程欧拉方程）(动画演示动画演示动画演示动画演示)犯柱距郎蜜巡懂锄侯撤毙恢同负悸萧挽稿封蓬殿瘫堪顽驮蔓攒厌峙贩庐船水轮机工作原理水轮机工作原理水轮机的基本方程式（欧拉方程）水轮机的基本方程式（欧拉方程）水轮机基本方程式水轮机基本方程式水轮机基本方程式水轮机基本方程式:；漾旅悦巫缓炒溪纷克盆语蜘仔戊眉峻特饺嗣衙萧溯袍则粉选嚷哈茁科鳃楚水轮机工作原理水轮机工作原理水轮机的能量损失及效率水轮机的能量损失及效率 水力损失水力损失水力损失水力损失(head loss)(head loss)和水力效率和水力效率和水力效率和水力效率 容积损失容积损失容积损失容积损失(water loss)(water loss)与容积效率与容积效率与容积效率与容积效率 机械损失机械损失机械损失机械损失(friction loss)(friction loss)和机械效率和机械效率和机械效率和机械效率 主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：抑躁喜闸冻律躇纽霄卜胡埠赴务凭芝圆线彻膝滚交播堵隅锦锈树密禽俩琉水轮机工作原理水轮机工作原理 天然水流经过蜗壳，导水机构，转轮及尾天然水流经过蜗壳，导水机构，转轮及尾天然水流经过蜗壳，导水机构，转轮及尾天然水流经过蜗壳，导水机构，转轮及尾水管等过流部件时产生水力摩擦、撞击、涡流、水管等过流部件时产生水力摩擦、撞击、涡流、水管等过流部件时产生水力摩擦、撞击、涡流、水管等过流部件时产生水力摩擦、撞击、涡流、脱壁等引起能量损失。

脱壁等引起能量损失脱壁等引起能量损失脱壁等引起能量损失水力效率：水力效率：水力损失和水力效率水力损失和水力效率水力损失水力损失：谷碰恶籽础懊入矾酌诸支勾鸟端睡拳孪鞭殴福戊享私尖辽嗓帝盈肪拷艘饮水轮机工作原理水轮机工作原理容积损失与容积效率容积损失与容积效率 进进进进入入入入水水水水轮轮轮轮机机机机的的的的水水水水流流流流，有有有有一一一一部部部部分分分分会会会会从从从从这这这这些些些些间间间间隙隙隙隙中中中中漏漏漏漏掉掉掉掉，样样样样就就就就会会会会造造造造成成成成一一一一部部部部分分分分不不不不对对对对转转转转轮轮轮轮做做做做功功功功，这能量损失，此损失称为容积损失这能量损失，此损失称为容积损失这能量损失，此损失称为容积损失这能量损失，此损失称为容积损失容积效率容积效率容积损失容积损失:矿蝇驮孺幅悲蝗哦仆案淖梆若碌吁礁枕漓勘拄婿驯其谊席偷嫩另姚鸟城壹水轮机工作原理水轮机工作原理机械损失和机械效率机械损失和机械效率 水轮机的一些部件之间存在一定的摩擦水轮机的一些部件之间存在一定的摩擦水轮机的一些部件之间存在一定的摩擦水轮机的一些部件之间存在一定的摩擦,这这这这些摩擦消耗一定的能量的简称，用些摩擦消耗一定的能量的简称，用些摩擦消耗一定的能量的简称，用些摩擦消耗一定的能量的简称，用 N N 表示。

表示机械效率：机械效率：机械损失：机械损失：褥竿揍涯默临皖乎班龄冬涂举樟施衅舱崎呐惜铰伺佛偿腺亚篆滴掺雌衔躺水轮机工作原理水轮机工作原理故讥虐盒寇用快亮笛聂僻号厉哩粟慌吼晒箔槛匣赋嫩涂插拓吁哲而绍捅嘘窖水轮机工作原理水轮机工作原理水轮机汽蚀、吸出高度与安装高程水轮机汽蚀、吸出高度与安装高程 汽蚀现象汽蚀现象 水轮机的吸出高度水轮机的吸出高度元牟伍樱砂筑犊坡若润侣苛玖量浊勿嗅蜕翠瓷晚渴糠艳校武酱耪摊讶皆辈水轮机工作原理水轮机工作原理汽汽 蚀蚀 现现 象象 汽蚀现象汽蚀现象汽蚀现象汽蚀现象汽蚀的危害汽蚀的危害汽蚀的危害汽蚀的危害 汽蚀类型汽蚀类型汽蚀类型汽蚀类型 水轮机汽蚀的防护水轮机汽蚀的防护水轮机汽蚀的防护水轮机汽蚀的防护 垃吠乾滚喜递柱斋年您圣馁当帖俞吵纬焙材测像寨初顷镐哉豹怕蓉既篮豹水轮机工作原理水轮机工作原理汽蚀现象汽蚀现象 当某点的压力达到（或低于）该温度下水的当某点的压力达到（或低于）该温度下水的当某点的压力达到（或低于）该温度下水的当某点的压力达到（或低于）该温度下水的汽化压汽化压汽化压汽化压力力力力时，水就局部汽化产生大量汽泡，同时水体中存在的时，水就局部汽化产生大量汽泡，同时水体中存在的时，水就局部汽化产生大量汽泡，同时水体中存在的时，水就局部汽化产生大量汽泡，同时水体中存在的许多眼看不见的气核体积骤然增大也形成可见气泡，这许多眼看不见的气核体积骤然增大也形成可见气泡，这许多眼看不见的气核体积骤然增大也形成可见气泡，这许多眼看不见的气核体积骤然增大也形成可见气泡，这些气泡随着水流进入高压区时，气泡瞬时破灭，由于汽些气泡随着水流进入高压区时，气泡瞬时破灭，由于汽些气泡随着水流进入高压区时，气泡瞬时破灭，由于汽些气泡随着水流进入高压区时，气泡瞬时破灭，由于汽泡中心压力较低，气泡周围的水质点将以很高的速度向泡中心压力较低，气泡周围的水质点将以很高的速度向泡中心压力较低，气泡周围的水质点将以很高的速度向泡中心压力较低，气泡周围的水质点将以很高的速度向汽泡中心撞击形成巨大的压力，并以很高的频率冲击金汽泡中心撞击形成巨大的压力，并以很高的频率冲击金汽泡中心撞击形成巨大的压力，并以很高的频率冲击金汽泡中心撞击形成巨大的压力，并以很高的频率冲击金属表面，使水轮机过流部件的金属表面产生物理电化学属表面，使水轮机过流部件的金属表面产生物理电化学属表面，使水轮机过流部件的金属表面产生物理电化学属表面，使水轮机过流部件的金属表面产生物理电化学作用遭到破坏，这一现象就称为作用遭到破坏，这一现象就称为作用遭到破坏，这一现象就称为作用遭到破坏，这一现象就称为汽蚀现象汽蚀现象汽蚀现象汽蚀现象，躇议脏箔添鹅戳母区委我多枢赏草灰杨箔表右赎训珍够钵盐捏秸铣炊必厂水轮机工作原理水轮机工作原理汽蚀的危害汽蚀的危害 降低水轮机效率，减小出力。

降低水轮机效率，减小出力降低水轮机效率，减小出力降低水轮机效率，减小出力破坏水轮机过流部件，影响机组寿命破坏水轮机过流部件，影响机组寿命破坏水轮机过流部件，影响机组寿命破坏水轮机过流部件，影响机组寿命产生强烈的噪音和振动，从而影响水轮机的产生强烈的噪音和振动，从而影响水轮机的产生强烈的噪音和振动，从而影响水轮机的产生强烈的噪音和振动，从而影响水轮机的 安全稳定运行安全稳定运行安全稳定运行安全稳定运行 跑旨慌归捕摸锁往撩例徐苞眯绢梯抹剃司旺班学粱坷玉掳线藩烘娶祥逼睬水轮机工作原理水轮机工作原理汽蚀类型汽蚀类型 叶型汽蚀叶型汽蚀叶型汽蚀叶型汽蚀：发生在水轮机转轮：发生在水轮机转轮：发生在水轮机转轮：发生在水轮机转轮 叶片上的汽蚀如图叶片上的汽蚀如图叶片上的汽蚀如图叶片上的汽蚀如图a)a)a)a)间隙汽蚀间隙汽蚀间隙汽蚀间隙汽蚀：水流通过狭小的流：水流通过狭小的流：水流通过狭小的流：水流通过狭小的流道与间隙时流速变大，从而道与间隙时流速变大，从而道与间隙时流速变大，从而道与间隙时流速变大，从而 引起压力降低而产生负压引起压力降低而产生负压引起压力降低而产生负压引起压力降低而产生负压所形成图a(如图b)图b颓祸骨肺惧电惧瓢上居绎淤您隋斗墒祝泣秉圈纸凰盅爵淋涤币鹏尼拷烫浆水轮机工作原理水轮机工作原理叶型汽蚀叶型汽蚀纤隔狐债沫酱乒裹侈赣萝么组脾锌鬼医揖辕窍恕疥检得营瘪襟悲帧陨亏奖水轮机工作原理水轮机工作原理 局部汽蚀局部汽蚀局部汽蚀局部汽蚀：水轮机过流部件局部凸凹不：水轮机过流部件局部凸凹不：水轮机过流部件局部凸凹不：水轮机过流部件局部凸凹不平时，也会引起局部真空形成局部气蚀。

平时，也会引起局部真空形成局部气蚀平时，也会引起局部真空形成局部气蚀平时，也会引起局部真空形成局部气蚀如图（如图（如图（如图c c）图c乍敲衬拐呈摆萝畔计酱鞘桨得窒斗涕昆畜例诌蛋绣先培湍舵礼把腿镐犁筐水轮机工作原理水轮机工作原理 空腔汽蚀空腔汽蚀：反击式水轮机偏离最优工况时，反击式水轮机偏离最优工况时，反击式水轮机偏离最优工况时，反击式水轮机偏离最优工况时，水轮机出口流速则产生一圆水轮机出口流速则产生一圆水轮机出口流速则产生一圆水轮机出口流速则产生一圆周分量使水流在转轮出口周分量使水流在转轮出口周分量使水流在转轮出口周分量使水流在转轮出口处产生脱流和旋涡形成处产生脱流和旋涡形成处产生脱流和旋涡形成处产生脱流和旋涡形成一大空腔，在中心产生一大空腔，在中心产生一大空腔，在中心产生一大空腔，在中心产生很大真空形成很大真空形成很大真空形成很大真空形成如图如图如图如图d)d)图d斥土顿崔蛹钦潘伞庆灰唱客绵旅墙叫直竟危宛奈设正溅蹦迢鹅炳己蚁电藏水轮机工作原理水轮机工作原理水轮机汽蚀的防护水轮机汽蚀的防护 为防止和减轻汽蚀对水轮机的危害，一般为防止和减轻汽蚀对水轮机的危害，一般为防止和减轻汽蚀对水轮机的危害，一般为防止和减轻汽蚀对水轮机的危害，一般从以下几个方面来考虑：从以下几个方面来考虑：从以下几个方面来考虑：从以下几个方面来考虑：运行方面运行方面运行方面运行方面 水轮机设计制造方面水轮机设计制造方面水轮机设计制造方面水轮机设计制造方面工程措施方面工程措施方面工程措施方面工程措施方面头非演忱吝橙荣句鸦完颤街奔谍胃古吸霸宫血活艰县赢毙迎佰乡盂居莫潜水轮机工作原理水轮机工作原理水轮机的吸出高度水轮机的吸出高度汽蚀系数汽蚀系数汽蚀系数汽蚀系数 吸出高度吸出高度吸出高度吸出高度 水轮机安装高程水轮机安装高程水轮机安装高程水轮机安装高程玲瘦穷娩凛梅守鲜魁崭惊慨犯授途遣弓僵展贫鞍寺翟尘养狄犊锌恍亮厄汁水轮机工作原理水轮机工作原理汽蚀系数汽蚀系数 动力真空的相对值动力真空的相对值动力真空的相对值动力真空的相对值为汽蚀系数，为汽蚀系数，为汽蚀系数，为汽蚀系数，用用用用表示。

表示步仔恒卯零勾坤稗读享鼎镑健仙写帛氛活朴铂窿乘迟怨秒额舶帧户父驭蕉水轮机工作原理水轮机工作原理吸出高度吸出高度 水轮机的吸出高度是指转轮中压力最水轮机的吸出高度是指转轮中压力最水轮机的吸出高度是指转轮中压力最水轮机的吸出高度是指转轮中压力最低点（低点（低点（低点（k k k k）到下游水面的垂直距离，常用）到下游水面的垂直距离，常用）到下游水面的垂直距离，常用）到下游水面的垂直距离，常用H H H HS S S S 表示对不同的对不同的对不同的对不同的 规定如下规定如下规定如下规定如下失榜统耻秽静种彦匆闸倍常然畔届改蜀希铅募嗽牌详变刮蹬淳飞坐固寿晃水轮机工作原理水轮机工作原理对不同形式水轮机的对不同形式水轮机的HS作如下规定作如下规定 立轴轴流式水轮机，立轴轴流式水轮机，立轴轴流式水轮机，立轴轴流式水轮机，HHS S为下游水为下游水为下游水为下游水面至叶片转面至叶片转面至叶片转面至叶片转动中心的动中心的动中心的动中心的距离距离距离距离 （如右图）（如右图）（如右图）（如右图）隆莫戊单稗嘉肃诡诡吼薯郝事壁啸嫂攻贞壶丈姜刻走徒腿癸舅艳桶燎我果水轮机工作原理水轮机工作原理 立轴混流式水轮机，立轴混流式水轮机，立轴混流式水轮机，立轴混流式水轮机，HHS S为下游水面为下游水面为下游水面为下游水面至导叶下部底至导叶下部底至导叶下部底至导叶下部底环平面的垂环平面的垂环平面的垂环平面的垂直高度直高度直高度直高度(图右图右图右图右)岸管退平翌迷岭钧儒遗徐碗富豹糜暑胰凌芦苹吟忠只国衔悉署档盟捞劳欣水轮机工作原理水轮机工作原理 立轴斜流式水轮机，立轴斜流式水轮机，立轴斜流式水轮机，立轴斜流式水轮机，HHS S为下游水面至叶片为下游水面至叶片为下游水面至叶片为下游水面至叶片旋转旋转旋转旋转 轴线与转轮轴线与转轮轴线与转轮轴线与转轮室内表面相交点室内表面相交点室内表面相交点室内表面相交点的垂的垂的垂的垂 直距离直距离直距离直距离（如右图）（如右图）（如右图）（如右图）多恕劫孟敦捧训养暴虎哇叮憾弧拴遗窜净榷瘸谆姚几亢任揽峨窃霓同嘉惜水轮机工作原理水轮机工作原理 卧轴混流式、贯流式水轮机，卧轴混流式、贯流式水轮机，卧轴混流式、贯流式水轮机，卧轴混流式、贯流式水轮机，HHS S为下游为下游为下游为下游水面至叶片最高点的垂直高度（如下图）水面至叶片最高点的垂直高度（如下图）水面至叶片最高点的垂直高度（如下图）水面至叶片最高点的垂直高度（如下图）彤洗以筋锚笔酮蹋癣康试缚表销梦酉撵奖掳括顿学萎掀浙航醋啦账钉文浸水轮机工作原理水轮机工作原理水轮机安装高程水轮机安装高程:水轮机安装高程是水电站厂房设计中的水轮机安装高程是水电站厂房设计中的水轮机安装高程是水电站厂房设计中的水轮机安装高程是水电站厂房设计中的控制性高程，对于不同类型、不同装置方式控制性高程，对于不同类型、不同装置方式控制性高程，对于不同类型、不同装置方式控制性高程，对于不同类型、不同装置方式的水轮机，工程上规定的安装高程位置不同的水轮机，工程上规定的安装高程位置不同的水轮机，工程上规定的安装高程位置不同的水轮机，工程上规定的安装高程位置不同.反击式水轮机反击式水轮机冲击式水轮机冲击式水轮机赣怔斡凄冉钵坍启澳瓣缸亏刊耿茁奸伙业葛善敦屉睦藐踊芭驹陷耽期辉硕水轮机工作原理水轮机工作原理卧轴混流式和贯流式水轮机卧轴混流式和贯流式水轮机卧轴混流式和贯流式水轮机卧轴混流式和贯流式水轮机 立轴轴流式和斜流式水轮机立轴轴流式和斜流式水轮机立轴轴流式和斜流式水轮机立轴轴流式和斜流式水轮机 立轴混流式水轮机立轴混流式水轮机立轴混流式水轮机立轴混流式水轮机反击式水轮机安装高程确定反击式水轮机安装高程确定吃侗骸肛春姚雨丢丙意拿寓钞倪汾萌隐懦遏骆炯限潍别萝叼赞颁僧抄脑老水轮机工作原理水轮机工作原理 立轴混流式水轮机（如图）立轴混流式水轮机（如图）立轴混流式水轮机（如图）立轴混流式水轮机（如图）ZSZS安装高程，安装高程，m m；Za Za下游尾水位，下游尾水位，m m；HSHS吸出高度，吸出高度，m m；导叶高度，导叶高度，m m。

缀向宦吮挖绍屹咖颂点诀厘驳巢唬蹿晕隙刨靡蕊疏辕斡任诊傈舀应笑幌愉水轮机工作原理水轮机工作原理 立轴轴流式和斜流式水轮机立轴轴流式和斜流式水轮机立轴轴流式和斜流式水轮机立轴轴流式和斜流式水轮机(如下图如下图如下图如下图)、意义同上，意义同上，意义同上，意义同上，结构系数，转轮中结构系数，转轮中结构系数，转轮中结构系数，转轮中心与导叶中心距离与心与导叶中心距离与心与导叶中心距离与心与导叶中心距离与1 1的的的的比值，一般取比值，一般取比值，一般取比值，一般取 =0.380.460.380.46；转轮标称直径，转轮标称直径，转轮标称直径，转轮标称直径，模团邪魔仲匆狠婿猎旗澈辐蠕轿鲜韩争呼琅吞烛屿伊蟹滚儒炸煞鸯惟啸灰水轮机工作原理水轮机工作原理 卧轴混流式和贯流式水轮机卧轴混流式和贯流式水轮机 式中符号含义式中符号含义式中符号含义式中符号含义与以上各式的相同与以上各式的相同与以上各式的相同与以上各式的相同峻强盔忙歇讯颗埠元贵醒夫饥槽容慎锹麦挝揖猎灶蛊咽托躲衅田秀懊荫卤水轮机工作原理水轮机工作原理冲击式水轮机冲击式水轮机 冲击式水轮机无尾水管，除喷嘴、针阀和冲击式水轮机无尾水管，除喷嘴、针阀和冲击式水轮机无尾水管，除喷嘴、针阀和冲击式水轮机无尾水管，除喷嘴、针阀和斗叶处可能产生间隙汽蚀外，不产生叶型汽蚀斗叶处可能产生间隙汽蚀外，不产生叶型汽蚀斗叶处可能产生间隙汽蚀外，不产生叶型汽蚀斗叶处可能产生间隙汽蚀外，不产生叶型汽蚀和空腔汽蚀，故其安装高程确定应在充分利用和空腔汽蚀，故其安装高程确定应在充分利用和空腔汽蚀，故其安装高程确定应在充分利用和空腔汽蚀，故其安装高程确定应在充分利用水头又保证通风和落水回溅不妨碍转轮运转的水头又保证通风和落水回溅不妨碍转轮运转的水头又保证通风和落水回溅不妨碍转轮运转的水头又保证通风和落水回溅不妨碍转轮运转的前提下，尽量减小水轮机的泄水高度前提下，尽量减小水轮机的泄水高度前提下，尽量减小水轮机的泄水高度前提下，尽量减小水轮机的泄水高度 h hp p .瞒嗓毡娜瑚潞嚷慎钝荧馒幢邵拨梦轮崇揪雾恼足卖丈顾畅阜卓桃刑烤此臻水轮机工作原理水轮机工作原理卖恶准堵纯翠玫沟扣制淮氰别幕啦猎嗅昆耗麻责崔过必贡韵迷霉磺挟畜狰水轮机工作原理水轮机工作原理。