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1、会计学 1水轮机的相似(xin s)原理及特性曲线第一页，共24 页。二、水轮机相似 二、水轮机相似(xin s)(xin s)条件 条件 1、几何相似：过流通道几何形状相似(1)过流通道的对应角相等：e1e1M；e2 e2M；M(2)对应尺寸成比例：D1/D1M b0/b0M a0/a0M.(3)对应部位的相对糙率相等：/D1 M/D1M 几何相似的一套水轮机系列 轮系。同一轮系的水轮机才能建立运动(yndng)相似和动力相似。第2 页/共24 页第二页，共24 页。2、运动相似：(1)过流通道的对应点的速度(sd)方向相同。(2)过流通道的对应点的速度(sd)大小对成比例，即速度(sd)三
2、角形相似。同一轮系水轮机，保持运动相似的工作状况 相似工况 3、动力相似(压力、惯性力、重力、摩擦力等)同一轮系水轮机，水流对应点所受的同名作用力方向相同、大小成比例。第3 页/共24 页第三页，共24 页。第二节 第二节 水轮机的相似率、单位 水轮机的相似率、单位(dnwi)(dnwi)参数和比转速 参数和比转速一、水轮机的相似定律 相似定律：水轮机在相似工况下运行时，各工作参数(H、n、N、)之间的固定关系。建立模型(mxng)与原型水轮机各个参数之间的关系。1、转速相似律：即原型和模型(mxng)水轮机转速之间的关系。第4 页/共24 页第四页，共24 页。2、流量相似律：几何相似、相似
3、工况下流量之间的关系。(a=aM)3、出力相似律即原型和模型(mxng)水轮机出力之间的关系。均为固定值，QM可以测得，若0M、sM、0、j 已知，可求出Q。第5 页/共24 页第五页，共24 页。二、单位参数 二、单位参数(cnsh)(cnsh)(在不同轮系之间进行比较 在不同轮系之间进行比较)将模型试验结果化成为D1M=1m，HM=1m 标准(biozhn)情况下的参数 单位参数，分别用 表示。假定：(实际上，原型效率大于模型效率，需修正)第6 页/共24 页第六页，共24 页。1、单位流量(liling)2、单位转速 3、单位出力第7 页/共24 页第七页，共24 页。n n 通常用Q1
4、，n1 表示水轮机的运行工况。当几何相似，单位流量和单位转速对应相等时，两个水轮机工况相似。n n 对同一轮系水轮机在不同的工况下单位参数分别为一常数(工况不同，单位参数不同)。n n 单位参数由模型试验得出(d ch)原形水轮机的参数(相应工况)。n n 水轮机在最优工况下的单位参数 最优单位参数，用(Q10,n10,N10)表示。第8 页/共24 页第八页，共24 页。三、水轮机的比转速 三、水轮机的比转速(zhun s)(zhun s)n n 定义：同一轮系水轮机，当其工作水头H=1m，出力N=1kW 时，所具有的转速。n n 是表示水轮机特征的一个综合参数(与D1 无关)，能将水轮机的
5、各个参数n、H、N 之间的关系综合反映出来，代表(dibio)了水轮机的轮系特征。n n ns 随工况变化，一般按Hr、Ne、ne 确定该水轮机轮系的特征参数。第9 页/共24 页第九页，共24 页。n n 水轮机牌号中的转轮型号，即是比转速(zhun s)。n n 不同的轮系，有不同的比转速(zhun s)。目前，各种类型的水轮机比转速(zhun s)的大致范围为：n n 贯流式：ns=600-1000n n 轴流式：ns=200-850n n 斜流式：ns=150-350n n 混流式：ns=50-300n n 水斗式：ns=10-35(单喷嘴)第10 页/共24 页第十页，共24 页。不
6、同比转速 不同比转速(zhun s)(zhun s)的转轮形状 的转轮形状第11 页/共24 页第十一页，共24 页。讨论：相似水轮机，工况相似，ns 相同。不同的ns，反映不同轮系水轮机特征。当H 一定时：ns Nn。机组尺寸缩小，投资减少，因此提高比转速可以降低(jingd)造价。当H 和N 一定时，ns 越高，空蚀系数越大，需要增加厂房开挖。比转速增加，单位流量增加，b0/D1 增大，叶片数目减少。第12 页/共24 页第十二页，共24 页。第三节 水轮机的效率(xio l)换算与单位参数修正 一、效率换算经验公式(gngsh)前面的单位参数公式(gngsh)是假定在相似工况下，=M，但
7、实际上M(约2%7%)。其原因是：其中/D 为相对粗糙度第13 页/共24 页第十三页，共24 页。第三节 水轮机的效率(xio l)换算与单位参数修正 二、水轮机效率换算经验公式(gngsh)1、最优工况下的效率修正 采用1963 年国际电工委员会推荐的公式(gngsh)：混流：轴流：第14 页/共24 页第十四页，共24 页。2、一般工况HL、ZD：ZZ：注意：轴流式水轮机，每个叶片转角都对应一个(y)最优工况。三、单位参数的修正 最优工况时：其他工况时：第15 页/共24 页第十五页，共24 页。第四节 水轮机的主要综合特性(txng)曲线一、水轮机模型试验简介 一、水轮机模型试验简介目
8、的 目的(md)(md)：保证水轮机在工作范围内高效率、稳定运行。研究水轮机在各种工：保证水轮机在工作范围内高效率、稳定运行。研究水轮机在各种工况下的能量特性、空蚀特性等。况下的能量特性、空蚀特性等。任务：水轮机模型试验是按一定比例将原形水轮机缩小为模型水轮机，并采用较 任务：水轮机模型试验是按一定比例将原形水轮机缩小为模型水轮机，并采用较低的模型水头 低的模型水头HM HM 和较小的 和较小的QM QM 进行试验，测出各工况下的工作参数，然后通 进行试验，测出各工况下的工作参数，然后通过相似公式换算和修正得出该轮系的综合参数。过相似公式换算和修正得出该轮系的综合参数。类型：能量试验、空蚀试验
9、、飞逸试验、轴向水推力试验等。类型：能量试验、空蚀试验、飞逸试验、轴向水推力试验等。第16 页/共24 页第十六页，共24 页。综合特性曲线是多参数之间的关系曲线。以(n1,Q1)为坐标(zubio)场，绘制、a0、等值线。首先计算各个工况点:(1)等开度线绘制(2)等效率线绘制(3)5%出力限制线绘制(4)等汽蚀线绘制二、水轮机的主要综合(zngh)特性曲线第17 页/共24 页第十七页，共24 页。混流式水轮机的模型综合特性 混流式水轮机的模型综合特性(txng)(txng)曲线 曲线第18 页/共24 页第十八页，共24 页。轴流转浆式水轮机的模型 轴流转浆式水轮机的模型(mxng)(m
10、xng)综合特性曲线 综合特性曲线ZZ440 模型综合(zngh)曲线第19 页/共24 页第十九页，共24 页。轴流定浆式水轮机的模型 轴流定浆式水轮机的模型(mxng)(mxng)综合特性曲线 综合特性曲线第20 页/共24 页第二十页，共24 页。冲击式水轮机的模型综合特性 冲击式水轮机的模型综合特性(txng)(txng)曲线 曲线第21 页/共24 页第二十一页，共24 页。作业 作业(zuy)(zuy)1.1.水轮机的相似条件(tiojin)和相似定律是什么？研究目的是什么？2.2.什么是水轮机的轮系、单位参数和比转速？比转速和转速、机组尺寸、汽蚀系数有什么关系？3.3.模型试验的目的任务及类型？能量试验的任务测量参数是什么？4.4.水轮机的参数和特性曲线有哪些？模型综合特性曲线的作用及其组成？轴流式和混流式水轮机的特性曲线有什么区别？第22 页/共24 页第二十二页，共24 页。第23 页/共24 页第二十三页，共24 页。浙江(zh jin)水专国家精品课程水电站http:/页/共24 页第二十四页，共24 页。