能源动力装置基础.ppt
第四节 一元流动分析,一元：以流道中心线为坐标，垂直该线的截面上参数取平均值,讨论：级中流动参数变化；级或机器的性能；,一、级中流体参数的变化（级工作原理概述）,1、单级离心压缩机、通风机(泵),=cp(T2-T1)+0.5(c22-c12)=h2*-h1*=cp(T2*-T1*),由能量方程式：W=dp/+0.5(c22-c12)+g(z2-z1)+W,滞止压力p*=p+c2/2,2、单级轴流水轮机（原动机）：,活动导叶,叶轮,扩压器,固定导叶,速度,总水头,静水头,3、反动式汽轮机(9级),工质的绝对速度c有9次增加后又降低的过程（进入导叶喷嘴速度增大，叶轮中速度下降），而静焓、压力随流动方向逐步下降。,静焓h,压力p,速度C,转轴,机壳,二.级和机器的性能参数,性能参数,流量:质量qm(kg/s),容积qv(m3/s,m3/M,m3/h),能量头有关量:h(J/kg)，焓差，压力(膨胀)比等,经济性评价量:效率等,总能量:功率P(J/s),有时还有噪声、转速等量,关联式：P=h qm/(工作机),P=h qm*(原动机),能量头h的表示、分类！,1.能量头有关量:,能量头h(J/kg)，功 w(J/kg)，焓差h(J/kg),扬程H（m）,压力差p(N/m2),压力(或膨胀)比，,J/kg=Nm/kg=kg(m/s2)m/kg=(m/s2)m;h=g HJ/kg=Nm/kg=(N/m2)/(kg/m3);h=p/,H=h/gp=h,工作机：多变能量头hpol=12dp/（气体有效能）,级或机器进出口的c2/2 0，仅考虑h=hth则：,原动机：等熵能量头hs=(12dp/)s(气体等熵焓降）,轮周功 hu=hth=hs hhyh,理论能量头 hth=12dp/+hhyh,hth=hpol+hhyh,叶轮内表面作功hth(hu),由伯努利方程 w=h=12dp/+c2/2+h 工作机取+原动机取-,hth=气体有效能变化 hhyh,两种过程效率?,轮盘摩擦损失,轮盘摩擦损失,内泄露损失,hr,hv,内总能量头 htot(hi)=hth 非流道损失(如hv+hr),汽轮机的非流道损失为讲义p88的级内损失（已除了流道损失后介绍了6项）,=有效能变化 hhyh 非流道损失(如hv+hr),是否为与外界交换的总能量头？,hs原动机,he 工作机,流动损失hhyh,外泄露损失hvo,内泄露损失hv,轮盘摩擦损失hr,轴承摩擦损失hm,原动机he,hpol,hth,htot,用图表示各种能量头和损失的关系,hth htot he,he hu hi,hu,hi、,与外界交换的总能量头 he=htot(hi)外部损失,能量头：多变能量头hpol、等熵能量头hs 理论能量头hth、轮周功hu 总能量头htot(hi)、he等,注：用焓差表示能量头：等熵焓降hs=等熵能量头hs 有效焓降 hn=轮周功hu 总焓降 ht等=总能量头htot(hi)、he等,流体有效理论实际,交换能(机械功)=流体有效能变化 有关损失=不同定义的能量头;原动机取-，工作机取+,2.效率和损失的分类,效率=得到能量/消耗能量；原动机得到机械功，工作机消耗机械功,习题12,离心风机转速3000rpm，叶轮内外半径分为25、40cm，叶片进口宽度为8cm，出口流体相对流动角为90，叶轮进口绝对速度是径向的并等于出口径向速度100m/s，流动效率70%，空气密度不变，等于1.2 kg/m3。求机器产生的压力和所需要的内功率？(hv+hr=0.03 hth),解：,压力与能量头有关，用欧拉方程计算hth（欧拉功）,出口：u2=nD2/60=30002 0.4/60=125.66m/s 因2=90,所以cu2=u2,进口：cu1=0;,hth=125.662=15790J/kg hth0.7=11053J/kg=p/,p=110531.2=13264 Pa,htot=hth+hv+hr=1.03 hth,qm=c1r2r1b1=15.08 kg/s,P=qm htot=245244W=245kw,习题13,由如下参数确定级中流体有效能量的变化值、无限多叶片时的殴拉功hth和有限多叶片时的殴拉功hth：a)径向向心透平转速24000rpm,叶轮内外直径分为15、30cm，叶片进出口几何角分为70、-25，进出口流体相对流动角分为75、-35，叶轮进出口径向速度100m/s，流动效率91%。b)轴流风机周向速度100m/s,叶片进出口几何角分为45、80，进出口流体相对流动角分为40、75，叶轮进出口轴向速度100m/s，流动效率82%。,解：,欧拉方程中u、cu最好通过速度先找到计算关系,a)进口：u1=nD1/60=24000 0.3/60=377m/s,a)进、出口：u1=377m/s；u2=377 D2/D1=188.5m/s,叶片进出口几何角分为70、-25，进出口流体相对流动角分为75、-35，叶轮进出口径向速度100m/s，,Cu1=u1+C1r/tg70=413.4m/s,u1,u2,w2,w1,c1,c2,c2r,c1r=100,70,-25,Cu2=u2-c2r/tg25=-25.95m/s,hth=377413.4188.5(-25.95)=160743 J/kg,hth=377404.5188.5(45.69)=143884 J/kg,hs=hth/hyd=143884/0.91=158114J/kg,b)进、出口：u1=u2=100m/s;cz=100m/s,40,c1,u1,w1,cz=100,80,u2,w2,c2,hth=100(100 100/tg80)=10082.37=8237J/kg,hth=100(100 100/tg75)+19.2=10073.2+19.2=9240 J/kg,cu1=-wu1+u1=u1-wu1cz1/tg40=100-119.2=-19.2,c1,hpol=hth hyd=92400.82=7577 J/kg,
