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水力機械
鎖定
水力機械(Hydraulic Machinary)指以液體為工作介質的流體機械。流體機械的工作過程,是將水能和機械能相互轉換或不同能量的水之間能量傳遞的過程。水力機械是一類應用極為廣泛的機械設備。
水力機械基本概念
兩種介質的主要區別為:在一般的應用場合,液體可以被認為是不可壓縮的,而氣體一般是可壓縮的。當可壓縮介質的體積發生變化時,必然伴隨着功的傳遞及介質內能的變化。對於水力機械,一般不考慮介質體積和內能的變化。
水力機械分類
由於水力機械的應用極為廣泛,各種不同的應用場合的水力機械的結構型式和工作特點有很大差別。為便與研究,應該對其進行分類。
根據能量傳遞方向
根據流體與機械相互作用的方式
容積式:工作介質處於一個或多個封閉的工作腔中,工作腔的容積是變化的,機械與流體之間的相互作用力主要是靜壓力。例如活塞泵、柱塞泵、轉子泵等。對於往復活塞式水力機械,當介質推動活塞運動時是原動機,當活塞推動介質流動時,是工作機。
葉片式:能量轉換是在帶有葉片的轉子及連續繞流葉片的介質之間進行的。葉片與流體之間的作用力是慣性力。葉片使介質的速度(方向和大小)發生變化,由於介質的慣性作用引起作用於葉片的力。該力作用於轉動的葉片而產生功率。如離心泵、水輪機等。
葉片水力體機械又分為衝擊式和反擊式。其中衝擊式包括切擊式(切擊式水輪機)、斜擊式(斜擊式水輪機)和雙擊式(雙擊式水輪機),反擊式包括徑流式(高水頭混流式水輪機、水泵水輪機、離心泵)、混(斜)流式(混流式水輪機、斜流式水輪機、混流泵、斜流泵)和軸流式(軸流式水輪機、軸流泵)。
對於水泵水輪機,水輪機工況時是原動機,水泵工況時,是工作機。
水力機械應用
- 水利工程農業灌溉、排澇、城市供水都需要大量水泵。
- 工業化學工業、石油工業、動力工程、採礦工業
- 航天技術
- 生物醫學工程
水力機械主要參數
- 比能這是傳輸到機器的每單位質量的能量。對於水輪機來説,傳遞將是水能到機械能,並且將表示機器的輸入和輸出之間水能的差異。Eturb=(Ehidr)in-(Ehidr)out=[C/2+gZ+p/ρ]in-[C+gZ+p/ρ]out=[(C1-C2)/2+g(Z1-Z2)+(p1-p2)/ρ]其中E是特定水力能量(N·m / kg),C是平均速度(m / s),Z是水頭(m),p是平均壓力(Pa = N / m2),ρ是密度(kg / m3),g是重力加速度(m / s2)。 對於一個泵來説,轉換將由機械能轉換為水能,而E將是機器輸出和輸入之間的液壓能量差:Epump=(Ehidr)out-(Ehidr)in=[C/2+gZ+p/ρ]out-[C+gZ+p/ρ]in=[(C2-C1)/2+g(Z2-Z1)+(p2-p1)/ρ]
- 水頭(head)/揚程 (head)為了在泵中傳遞能量,還使用揚程(H)的概念,其被定義為:H(m)=[(Ehidr)out-(Ehidr)in]/gH代表傳遞的每單位質量的能量。對於水輪機,我們有一個類似的定義,那就是水頭。在入口和出口之間,我們有Hn淨水頭和水庫水平之間的Hb總水頭:En(m)=(Ehidr)in-(Ehidr)out/g
- 參考資料
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- 1. 張克危.流體機械原理(上冊).北京:機械工業出版社,2000:1-4
- 2. 世界最大水輪機完成無水調試 初步具備發電條件 .中央政府門户網站.2012年08月27日[引用日期2018-04-18]
- 3. 水力機械 .噹噹網[引用日期2020-03-30]