叶轮机械原理讲义1

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1、叶轮机械原理课程名称：叶轮机械原理学时：64学时课程性质：考试（闭卷）教师：李智明单位：动能学院涡轮机研究所1）航空燃气轮机原理（上）彭泽琰、刘刚编著2）透平机械原理（讲义）王仲奇参考书：舒士甄叶轮机械原理清华大学出版社徐忠离心式压缩机原理机械工业出版社叶轮机械原理——第一章绪论1、叶轮机的定义与分类各式各样的叶轮机存在一个共同的特点—叶片围绕旋转轴旋转，在叶片的旋转过程中完成了叶片机与工质（流体：气、液、二者混合物）之间的能量交换；流体对叶片的连续绕流。叶轮机械原理——第一章绪论叶轮机械原理——第一章绪论叶轮机

2、械原理——第一章绪论叶轮机械原理——第一章绪论主要讲授内容：1、叶轮机械中的气动热力学基础2、轴流压气机3、轴流涡轮叶轮机械原理——第一章绪论按照能量传递方向分类：•一种类型叶轮机的作用是将流体的机械能和热能转换为对外界输出的机械功，这种叶轮机有：水轮机、汽轮机、涡轮等；•另一种类型叶轮机的作用是将外界输入的机械功转换为流体的机械能（动能和压力势能）和热能，这种叶轮机有：鼓风机、水泵、螺旋桨、风扇、压气机等。叶轮机械原理——第一章绪论按照结构形式分类：•根据工质的流动形式，叶轮机分为轴流式、径流式和斜流式三种形式

3、，•上述三种形式中的任意两种的组合则称为混合式叶轮机。叶轮机械原理——第一章绪论叶轮机械原理——第一章绪论叶轮机械原理——第一章绪论轴流透平叶轮机械原理——第一章绪论叶轮机械原理——第一章绪论三、叶轮式流体机械研究意义：叶轮机与能源的消耗和能源的利用密切相关；研制各种类型的高效率、低消耗的叶轮机，可为建设节约型社会做出重要贡献。叶轮机械原理——第一章绪论四、叶轮式内复杂流动：•叶轮机通常由多级组成，而每一级中又分成转子部分（动叶和轮毂）和静子部分（静叶和机匣）；•早期的压气机叶型源于飞机翼型。迄今，叶轮机内流动的

4、研究思路仍然可以追溯到在机翼上首先研究成功的成果。叶轮机械原理——第一章绪论叶轮机械原理——第一章绪论1）叶型不是孤立存在，它受到相邻叶型的影响；平面叶栅、环形叶栅、扇形损失2）叶轮机属于旋转机械，叶片从根到尖的展向流动变化非常大；径向平衡理论叶轮机械原理——第一章绪论叶轮机械原理——第一章绪论1）以能量转换形式区分，叶轮机械有哪两类？并举例。2）叶轮机械存在几种典型的流动形式？分别是什么？3）叶轮机内部流动的复杂性主要体现在哪些方面？叶轮机械原理——第一章绪论复习回顾：使气体分子彼此靠近而增压的方法，常见的有下

5、述两种：第一种：方法是在活塞式压气机中实现的，当活塞在气缸中向图中的右侧移动时，把一定数量的空气在、的情况下，经进气阀，吸入到气缸中，使封闭在气缸中的空气容积减少，气体分子彼此靠近，由此达到压缩增压的目的。随后，增压后的空气在、的情况下，经排气阀，排出气缸，送往气储气罐。这种利用气体容积的减少来达到增压目的的压气机，通常又称为容积式压气机。共特点是：供气压力可以提得较高，但是供气量却较小，且是周期性的断续供气，还伴随着往复运动的振动。叶轮机械原理——第一章绪论第二种方法是用动力式压气机，轴流式压气机即是，它是靠高

6、速旋转的叶片对气体做功来实现压缩增压的，故又称为动力式压气机。叶轮机械原理——第一章绪论问题：（1）压气机是如何减小气体间分子距离，提高气体的压力的？（2）气体压力的提高是否与工质的特性相关？四、燃气轮机对压气机的要求：（1）效率高。压气机效率的高低直接影响到燃气轮机的效率。在相同压比下，提高压气机效率可增加燃气轮机的出力。（2）单级压比高。提高单级压比可减少压气机的级数、质量、加工量和金属消耗量。应注意在提高级压比时，可能由于叶栅负荷加大，在非设计工况中容易发生叶片脱流现象。（3）单位面积通流能力大。加大比流量

7、可以缩短压气机进口叶片的高度和降低燃气机的质量，有利于解决大功率燃气轮机的压气机设计和制造的难度。叶轮机械原理——第一章绪论（4）压气机特性与透平特性相匹配。压气机的流量、功率、压比和转速在燃气轮机各工况下都能与透平的特性相适应。（5）稳定工况区宽。对变转速的燃气轮机尤为重要。燃气轮机各种运行工况应离压机喘振线有一定裕度。通常额定工况的喘振裕度大于10%~12%。（6）具有良好的防喘振措施。燃气轮机在起停过程和低速运行时，如不采取措施会落在压气机的不稳定工况区内。常采取的措施是压气机级间放气、可调导（静）叶，以得

8、到压气机工况与透平工况较好的匹配。叶轮机械原理——第一章绪论