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水轮机教案.pdf
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水 轮 机
水电站的主要任务有二点:
1、根据不同条件,采用不同方式集中河道落差,形成水头
2 、进行二个能量转换:水流势能(水头) 旋转机械能 电能
水轮机 发电机
后一种转换比较简单,各种形式电站均是一样的,水电站的特点反映在前一种
转换,水轮机的性能,构造。尺寸直接影响到水电站对水能的利用效率,水电站的
投资以及电站的枢纽布置,厂房的结构形式、尺寸等,可以毫不夸张的说,水轮机
是水电站的心脏。
1847年 Francis 发明了混流式水轮机,但叶片薄,受不了高水头的压力,另一方面还存在气蚀的问题
(cavitation)。1880年Pelton 发明了水斗式水轮机,可以承受500-600m的水头。1912年Kaplan提出了定
浆轴流式水轮机,使引用的Q增大,但平均效率不高。后又提出转浆式,提高了平均效率。1930-40年出现
贯流式,通过的Q更大,以适应低水头、大流量的电站,尤其是潮汐电站。
经过近两百年人们的努力,逐渐形成了现代的水轮机。现代水轮机与它们的雏形,没有根本性的变化,但
在容量上和适用范围上有了大大的提高,并且随着水轮机设计和制造技术的发展,还可能进一步地提高。
第一章 水轮机的主要类型及其构造
§1—1 水轮机的工作参数:H 、Q、N 、η、n、M
1、工作水头H :是指蜗壳进口与尾水管出口之间单位重量水流的能量之差
H E E H即: h (推导见教材p.2-3 )
A B m A 1
P V 2 P V 2
B B B A A A
E Z E Z
其中:
B B A A
2g 2g
H :电站毛水头,上下游水位差; :电站压力管道的水力损失
h
m 1A
E :单位重量水流的能量,m
Z :相对基面的单位位能,m
P :压强,N/m2
水头可以分为一以下三大类:
1.毛水头:电站上下游的水位差
2.工作水头:水轮机做功的有效水头,等于水轮机进、出口断面的单位能量差。或称为静水头。
3.特征水头:包括以下四种水 头。
①最大水头:允许水轮机运行的最大净水头。
②最小水头:能保证水轮机安全、稳定运行的最小净水头。
③加权平均水头:考虑了各种水头可能持续的时间的平均水头,即:
HT H TN
按时间加权:H i i 按电能加权:H i i i
a a
T TN
i i i
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