葉輪機械原理講義課程目標掌握葉輪機械的基本原理和工作特性。了解葉輪機械的分類、結構和工作原理。學習葉輪機械的性能分析方法和設計流程。緒論葉輪機械是現代工業中不可或缺的一部分，廣泛應用于能源、交通、化工等領域。流體力學基礎流體定義流體是指在一定壓力下能夠流動并能改變形狀的物質。常見的流體包括液體和氣體。流體性質流體的性質包括密度、粘度、表面張力等，這些性質影響流體的流動特性和葉輪機械的性能。流體運動流體的運動包括層流和湍流，兩種運動模式對葉輪機械的設計和運行有不同的影響。液體的性質不可壓縮性液體在常溫常壓下體積不易壓縮，密度變化很小。粘性液體內部存在著分子間的相互吸引力，導致流動時產生內摩擦力，稱為粘性。表面張力液體表面存在著一種使表面積盡可能縮小的力，稱為表面張力。流體運動的基本定律牛頓粘性定律描述了流體內部的剪切應力與剪切速率之間的關系。連續性方程描述了流體在流動過程中質量守恒的原理。伯努利方程描述了流體在流動過程中的能量守恒的原理。流體靜力學壓力流體靜力學研究靜止流體中壓力的分布規律。靜止流體中，壓力在各個方向上都相等，且隨深度增加而增大。浮力浸沒在流體中的物體受到的向上浮力，其大小等于被物體排開的流體的重量。壓力中心壓力中心是指物體表面上所有壓力的合力作用點。壓力中心的位置取決于物體的形狀和流體的密度。流體動力學流體運動研究流體在運動狀態下所表現出的規律?；痉匠贪ㄟB續性方程、動量方程和能量方程。邊界層理論解釋流體在固體表面附近的速度變化規律。湍流研究流體運動的不穩定性和復雜性。經典葉輪理論速度三角形描述葉輪內流體運動狀態，分析葉輪的能量轉換過程。理想流體分析基于理想流體假設，簡化分析，得出葉輪的基本性能參數。損失與效率分析實際葉輪流道中產生的損失，計算葉輪的效率。速度三角形速度三角形是用來分析葉輪機械中流體運動的重要工具。它由三個速度矢量組成：絕對速度、相對速度和葉片速度。絕對速度是指流體相對于靜止坐標系的運動速度；相對速度是指流體相對于旋轉葉片的運動速度；葉片速度是指葉片的運動速度。通過速度三角形可以分析葉輪機械的能量轉換過程，確定流體的運動方向和大小，并為葉輪的設計提供依據。理想流體分析忽略流體的粘性，流體與葉輪之間無相對滑動。不考慮流體能量損失，假設能量守恒。利用伯努利方程等理論進行分析，簡化計算。損失與效率損失類型摩擦損失泄漏損失渦流損失效率定義效率是指葉輪機械實際輸出功率與理想輸出功率之比。效率提升通過優化葉輪設計和材料選擇，可以降低損失，提高效率。實際葉輪流道分析1流體運動分析葉輪流道內流體的運動，并考慮摩擦、流動分離等實際因素的影響。2效率評估流體在葉輪流道內的能量損失，計算葉輪機械的實際效率。3性能預測葉輪機械在實際工況下的性能，并優化設計以提高效率和性能。流道損失分析摩擦損失流體在流道壁面流動時產生的摩擦力導致的能量損失。局部損失流體在流道中遇到突變或障礙物時產生的漩渦或湍流導致的能量損失。能量損失影響流道損失會降低葉輪機械的效率，降低其工作性能。泵與壓縮機的分類泵用于輸送液體，將低壓液體提升至高壓。壓縮機用于壓縮氣體，將低壓氣體提升至高壓。渦旋式泵的工作原理1旋轉渦輪快速旋轉，產生離心力2吸入液體被吸入泵體中心3排出液體在離心力作用下被排出離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線反映了泵的性能，包括流量、揚程、效率和功率等參數隨轉速的變化關系。這些曲線對于選擇、安裝和運行泵至關重要，能幫助確定泵的最佳工作點。特性曲線通常包括流量-揚程曲線、效率曲線和功率曲線。流量-揚程曲線表示泵的揚程隨流量的變化關系。效率曲線則表示泵的效率隨流量的變化關系。功率曲線表示泵的功率隨流量的變化關系。離心泵的選型流量確定所需輸送的液體流量，以選擇合適的泵型號。揚程根據輸送高度和克服阻力所需的壓力，確定所需的揚程。轉速選擇與系統匹配的轉速，避免過高或過低轉速帶來的問題。軸流泵的工作原理葉輪旋轉軸流泵的葉輪安裝在電機軸上，電機帶動葉輪旋轉，產生旋轉流場。流體流動流體被葉輪旋轉產生的流場帶動，沿著葉輪軸線方向流動。能量傳遞葉輪將旋轉能量傳遞給流體，使流體獲得動能和壓能。軸流泵的特性曲線軸流泵的特性曲線反映了泵的性能參數與流量之間的關系。主要包括流量-揚程曲線、流量-效率曲線和流量-功率曲線。流量-揚程曲線顯示了不同流量下泵的揚程變化情況，反映了泵的揚程隨流量的變化規律。流量-效率曲線反映了不同流量下泵的效率變化情況，顯示了泵的效率隨流量的變化規律。流量-功率曲線反映了不同流量下泵的功率變化情況，顯示了泵的功率隨流量的變化規律。通過分析這些曲線，可以了解軸流泵的工作特性，選擇合適的工況點，并進行效率優化。軸流泵的選型1流量要求軸流泵主要用于大流量、低揚程場合。2揚程要求軸流泵的揚程一般較低，適合于低揚程、大流量的場合。3安裝空間軸流泵的軸向尺寸較長，需要較大的安裝空間。離心壓縮機的工作原理1吸入空氣從吸入口進入壓縮機，并被旋轉的葉輪帶動。2壓縮葉輪的旋轉使空氣加速，并被壓縮。3排氣壓縮后的空氣從排氣口排出，進入管道。壓縮機的特性曲線壓縮機的特性曲線是反映壓縮機性能的重要指標，它描述了壓縮機在不同工況下，排氣壓力、流量、功率、效率等參數之間的關系。壓縮機的特性曲線通常包括以下幾個參數：排氣壓力流量功率效率壓縮機的選型工作壓力根據壓縮機的工作壓力要求選擇合適的型號。流量需求根據壓縮機的流量需求選擇合適的型號。壓縮機類型根據壓縮機的工作原理選擇合適的型號。運行環境根據壓縮機的運行環境選擇合適的型號。旋轉式壓縮機的工作原理1轉子旋轉旋轉的轉子將氣體從吸入口輸送到排出口。2氣體壓縮轉子與機殼之間的間隙不斷減小，壓縮氣體。3排氣壓縮后的氣體從排氣口排出。液環式真空泵的工作原理旋轉葉輪泵體內部有一個偏心旋轉的葉輪。液環形成葉輪旋轉時，液體被甩向泵體壁面，形成一個連續的液環。抽氣過程被抽氣體進入液環與液環的間隙，被液環壓縮排出。水輪機的工作原理1能量轉換將水的勢能轉化為機械能2葉輪旋轉水流沖擊葉輪，產生旋轉力3發電旋轉的葉輪驅動發電機水輪機的特性曲線水輪機的特性曲線描述了水輪機在不同工況下的性能變化，包括流量、轉速、功率等參數之間的關系。常見的特性曲線包括流量-功率曲線、流量-轉速曲線、流量-效率曲線等。