流体机械原理

流体机械原理（精选九篇）

流体机械原理 篇1

关键词：流体机械原理,教学方法,课程

流体机械原理是流体机械及工程本科专业一门非常重要的专业基础课。其主要是一门系统介绍泵, 水轮机, 风机和压缩机等流体机械基本原理的课程, 本专业的学生对这门课程的掌握直接影响对后续课程比如“叶片泵原理及水力设计”, “容积泵”等课程的学习。我校流体机械及工程学科是全国重点学科, 多年来, 我们一直致力于对流体机械原理进行一些教学改革, 尽量让本专业的学生掌握好这门基础课, 实践表明, 教学改革取得了较好的效果, 现在“流体机械原理”教学方法的一些探索介绍如下:

1 采用多媒体教学, 改变传统的教学模式

从以往流体机械原理教学情况反馈看, 绝大部分学生认为本课程枯燥, 抽象, 难懂。调查显示, 学生对一门课程的第一印象很重要。以往在教学中绪论都是是一笔带过, 这种方式不太妥当。重视绪论的讲解, 运用图片、动画、视频等手段, 结合生产实习中学生接触到的知识, 吸引住学生, 留下较好的第一印象, 让学生对这门课产生兴趣。因此, 我们对教学方式和模式做了相应的改变。采用多媒体教学代替了传统的教学方法, 以前用的讲解流体机械内部结构的挂图被一幅幅立体图片代替, 使得学生对流体机械有了更深入的认识。随着计算流体力学软件 (CFD) 的发展, 通过CFD软件可以很容易的获得各种流体机械内部的流场分布。以往很难理解的流体在叶轮中的运动, 可以通过各种三维动画和数值模拟结果展示给学生, 这不仅有利于学生掌握好相关知识, 也增加了课堂的生动性。

2 实践教学注重学生观察能

力、分析能力和动手能力的培养, 注重理论与实践相结合的教学方法

本学科拥有小型水泵综合性能实验台、风机性能实验台和水泵性能闭式实验台 (图1) , 此外还有国际上最先进的三维立体粒子流速场仪 (图2) 、三维相位多普勒粒子动态分析仪 (PDA) 、高速动态分析仪等先进仪器设备。本课程充分利用这些资源, 设置了课前实验室.实验室在课堂教学开课前对学生开放, 由专职教师值班.在实验室里, 还摆放了典型结构的泵与风机的实物, 学生可以观察到泵和风机的结构, 还可以在老师的帮助演示部分泵和风机的工作过程, 通过PIV实验演示, 使学生初步了解了泵内部的流场分布。这样, 不仅加强学生对流体机械的认识, 提高学生的动手能力, 还能通过认识实习和生产实习, 加强学生对现场实际和设备实际运行情况的认识。

3 突破课本课堂的束缚, 把新的技术和研究成果带入课堂

随着水利工程、石化行业的高速发展, 对泵提出了较高的要求, 因此, 出现了大量新结构泵和采用新原理、新设计方法设计的泵。这些泵结构创新、原理创新和设计方法创新, 具有使用可靠、高效节能, 它们的性能及设计方法是在教材中无法完整的找到的。为了使流体机械专业的学生能更快、更好地适应社会, 将新的技术和研究成果带入课堂, 介绍给学生, 是非常必要的。例如图3所示的高压自平衡双壳体多级离心泵是目前除了核主泵之外技术含量最高的泵, 其先进性有:整台泵系统由主泵、电机、增速器和集中供油站系统组成, 附件有管路、检测传感器和显示仪表等;泵结构为卧式、双壳体、内壳体为水平中开自平衡多级离心泵, 在不移动管路情况下抽出内壳体进行维修, 中心线水平支撑;叶轮采用滑装, 并用卡环逐级轴向定位;各级叶轮采用对称布置, 各级叶轮所产生的轴向力相互抵消, 不需采用平衡盘结构, 就能实现泵腔内巨大的轴向推力达到自动平衡, 这避免了因平衡盘碰撞烧死而导致停机和断轴等严重事故, 大大提高了泵运行的可靠性, 大大减少了泄漏, 提高了泵的效率;泵体采用双蜗形流道, 叶轮旋转产生的大部分径向力能够平衡, 大大减轻了主轴两端的径向轴承的负荷, 延长轴承的使用寿命。由此可见, 仅仅从这样一个示例, 学生就可以了解到很多实用的但是课本中没有或者讲解不详细的知识。

4. 总结

近年来, 针对流体机械原理这门课程的特点, 通过在实际教学中不断地进行尝试和探索。以上几个方面是本人在教学中的体会和心得, 只要授课过程中能注重上述几个方面, 相信该课程的授课效果会有一定的提升。当然, 目前针对流体机械原理课程所进行的工作也只是初步的、尝试性的, 教学质量的大幅度提高不是一蹴而就的, 而是需要进行长期深入地努力才能实现。

参考文献

[1]吕祥翠, 张伟, 叶会华.流体机械课程改革的探索与实践[J].天津城市建设学院学报.2007;13 (2) :155-158

[2]李文科.流体力学与流体机械课程教学改革与实践[J].安徽工业大学学报:社会科学版.2006;23 (4) :113-114.

流体机械原理课程安排（定稿） 篇2

适用对象：

1）能源与动力工程学院：热能与动力工程专业；核工程与核技术专业；

制冷与低温工程专业；过程装备与控制工程专业。

2）建筑工程与人居环境学院：建筑环境与设备工程专业。先修课程：高等数学、大学物理、工程热力学、流体力学。使用教材及参考书：

教

材：徐忠，离心压缩机原理（第三版），北京：机械工业出版社，1998。

李超俊，余文龙，轴流压缩机原理与气动设计，北京：机械工业出版社，1998。

参考书：朱报祯，郭涛，离心压缩机，西安：西安交通大学出版社，1999。

常鸿寿，离心式制冷压缩机，北京：机械工业出版社，1990。

A Whitfield, N.C.Baines.Design of radial Turbomachines, New York：

Longman Scientific & Technical, 1996

一、本课程的性质、目的及任务

《流体机械原理》是能源与动力工程学院流体机械专业高年级学生的专业必修课程，也是上述相关专业的必修或选修课程。课程的主要任务是给学生讲授离心式和轴流式压缩机的基本工作原理，包括气体在压缩机中流动的基本方程和基本概念，能量损失的机理及分析，叶轮和固定元件，压缩机的流动相似，压缩机的性能曲线与调节，压缩机热力设计等。另外，将实际气体和三元流动基础作为机动或选学内容。

本门课程教学的目的和要求可分为三个层次。基本要求是培养学生掌握和运用专业知识，第二个层次是引导学生学到具体专业知识背后具有共性的东西：即正确的思维方法及独立分析问题和解决问题的能力，最高层次是启发学生具有创新意识，并懂得创新是为了更好地解决问题而不是标新立异，应能够脚踏实地地从小的改进做起。

二、课程各章节的主要内容和学时：

第一章 气体流动的基本方程和基本概念（10学时）

第一节 速度三角形、欧拉方程 第二节 能量方程，伯努利方程

第三节 气体压缩过程，压缩功，级总耗功和总功率 第四节 级中气体状态参数变化。级效率

第五节 流量和流量系数，能量头和能里头系数。第二章 级中能量损失（4学时）

第一节 摩擦损失，分离损失

第二节 二次流损失，尾迹损失 第三节 Re数与M数对流动损失的影响

第四节 级性能曲线，密封的工作原理

第五节 内漏气损失及轮阻损失系数的计算 附 实验：离心压缩机级性能试验 第三章 叶 轮（4学时）

第一节 叶轮分类，叶轮典型结构比较

第二节 周速系数计算，叶道中粘气体速度分布

第三节 叶轮中气体流动特点及主要参数对性能的影响。

第四节 半开式与混流式叶轮 第四章 固定元件（4学时）

第一节 吸气室

第二节 无叶扩压器，叶片扩压器 第三节 弯道，回流器，蜗壳 第五章 相似理论及基应用（6学时）

第一节 流动相似的基础知识，透平压缩机的相似条件

第二节 相似理论的应用 第三节 相似模化设计 第四节 性能换算

第六章 离心压缩机性能曲线与调节（6学时）

第一节 离心压缩机的性能曲线，级数对性能的影响

第二节 压缩机与管网联合工作，喘振

第三节 离心压缩机的串联与并联

第三节 离心压缩机调节 第七章 实际气体

第一节 实际气体的P-V-T关系，实际混合体的混合法则。

第二节 实际气体的热力学性质

第三节 实际气体的热力学过程 第八章 三元流动基础 共计课内34学时，试验2学时

三、课程的教学要求及辅助教学环节：

第一章：气体流动的基本概念 教学要求：

1、掌握欧拉方程二种形式。物理意义，适用条件

2、掌握级（包括叶轮）及固定元件中的能量方程及伯努利方程式的不同形式和物理意义。

3、不同效率定义。及物理意义

4、静参数和滞止参数，沿流道的变化规律，能熟练地运用能量方程。伯努利方程等计算级中各主要截面上的气功与热力参数。

5、流量系数。能量头系数的概念，轴向涡概念。辅助教学环节：

（1）看离心压缩机模型，增加对离心压缩机中元件的观性认识。（2）轴向涡小试验

（3）习题及思考题，以及小测验，解答

第二章：级中能量损失

教学要求：

（1）、了解级中气体流动过程中所产生的流动损失：摩擦、分离、二次流及尾迹损失产生的机理。

（2）、Recr.Men,Mmax的基本概念

（3）掌握离心压缩机级性能试验（Qin-.Qin-pot Qin-Ni）（4）旋转脱离，喘振。滞止流量的概念。

（5）一般梳齿密封的基本工作原理，以及计算漏气及轮阻损失方法。辅助教学环节：

（1）级学生看离心压缩机叶轮中内部流场的实测图片（2）习题及思考题 第三章：叶轮 教学要求：

（1）掌握反作用度与滑移系数的概念

（2）使学生对不同型式叶轮在作功能力（hth）.效率及工况范围之间有一个辩认来选择叶轮的型式。同时对各种型式叶轮的特点有一个完整的认识。（3）了解叶轮的进口截面。出口截面气流的运动规律，初步了解叶道中无粘气体的速度分布规律。

（4）了解周速系数的概念。掌握周速系数的计算 辅助教学环节：

（1）看各种样本，扩大对离心压缩机以及各种不同型式的叶轮的观性认识（2）看叶轮模型以及解叶轮型式和结构参数（3）作习题及思考题 第四章：固定元件 教学要求：

（1）掌握气体在固定元件、吸气室、扩压器（无叶、有叶）弯道，回流器及蜗 壳中的气流运动规律。

（2）流道型线或结构尺寸变化时对气体流动损失的影响。辅助教学环节 作习题及思考题； 第五章：相似理论及其应用 教学要求：

（1）理解何为流动相似。相似准则。（决定性相似准则，和非决定性相似准则）（2）掌握离心压缩机相似条件（重点在K=K`，Mu=Mu´）.（3）掌握如何应用相似理解决C.C设计及试验过程中的实际问题，（相似模化设计，满足相似条件下性能换算，不满足相似条件下，似性能换算）。辅助教学环节 思考题和习题

第六章：离心压缩机的性能曲线和调节 教学要求；

（1）级数、转数对压缩机性能曲线的影响

（2）压缩机与管网联合工作的平衡工况眯与变工况的概念（3）离心压缩机串、并联特性曲线的变化趋势（4）离心压缩机的喘振与防止（5）离心压缩机的变工况调节原理 辅助教学环节 思考题及习题 第七章、实际气体 教学要求；

（1）实际气全的P-U、T关系与理想气体

状态方程偏离的原因。对比态原理，实际混合气体的混合法则。

（2）实际气体的I,s.Cp与理想气体的I,s.Cp主要差异。（3）实际气体的热力学过程与理想气体的异同。（4）实际气体热力过程的计算 辅助环节： 思考题

透平压缩机原理教学大纲（轴流式部分）

一、课程的性质、目的与任务：

（一）课程的性质与对象

本课程系流体机械专业学生必修的专业课题之一，通过本课程学习使学生了解轴流式压缩机的基本工作原理，热力空气动力设计计算方法，为今后完成毕业设 4 计及从事压缩机事业打下良好的基础。

（二）课程的基本要求：

1、掌握轴流压缩机的基本工作原理

2、掌握轴流压缩机各特性参数对级性能的影响

3、了解轴流压缩机设计计算的基本方法

（三）课程与其他课程的联系与分工：

本课程以工程热力学，机械原理，理论力学，流体力学为基础的专业技术课。并与离心式压缩机配合进行，为以后选修课相衔接，为这方面的毕业设计打下良好基础。

二、主要内容：

第一章 概述

1、分类

2、轴流式压缩机典型产品结构

3、轴流式压缩机发展概况 第二章 热力学基础

1、气体状态方程式

2、稳定流动的能量方程式

3、热力学第一定律方程式

4、伯努利方程式

5、混合气体、湿空气 第三章 气体动力学基础

1、连续性方程式

2、理想流体的运动微分方程

3、涡度

4、速度环理

5、动量方程与动量矩方程

6、气动力函数

7、相似理论 第四章 基元级

1、概述

2、流量、流量系数

3、能量头、能量头系数

4、反应度与预扭

5、气体绕流叶栅的气动力方程

6、基元级的效率

第五章 叶栅设计及实验数据

1、翼型及叶栅参数

2、按孤立翼型吹风实验数据方法设计叶栅

3、按平面叶栅吹风实验数据方法设计叶栅

4、按平面叶栅吹风数据的翼叶造型

5、叶栅中的损失

6、马赫数和雷诺数的限制

7、叶栅负荷或扩压变限制

8、超音速叶栅

第六章 级的理论—简化三元流动设计

1、径向平衡方程式

2、等环理级

3、等环理级设计中的某些问题

4、等反应度等值功的级

5、等am的级

6、强迫涡流级

7、一般设计规律

第七章 多级压缩机设计计算（平面叶栅法）

1、通流部分形式

2、多级压缩机工作特点

3、主要参数选择

4、亚音速轴流式压缩机气动力计算（平面叶栅法）第八章 多级压缩机设计计算（模拟级法）

1、轴流式压缩机气流相似条件

2、单级模型试验数据简介

3、某些结构参数对压缩机特性的影响

4、亚音速轴流式压缩机级模型法计算 第九章 轴流式压缩机特性

1、轴流式压缩机特性线

2、压缩机的不稳定工况—阻塞、旋转失速和喘震

3、多级轴流式压缩机的喘震及防止方法

4、轴流式压缩机的通用特性线

三、课程的教学要求

各章内容的重点及深广度 第一章 概述

重点为轴流式压缩机在国民经济的作用。共筒图、压缩机分类 第二章 热力学基础

复习热力学应用的一些基本概念 第三章 气体动力学基础

复习气体动力学应用到的一些方程的基本概念 第四章 基元级

重点为基元级的概念、各特性参数的意义。不同反应度级（=0：5，=1：0）的比较，叶栅举力产生的机理。

第五章 叶栅设计及实验数据

重点为叶栅实验的正常特性线及额定特性线的来由及应用，气流参数与叶栅几何参数的关系，叶栅损失的物理现象。

第六章 级的理论—筒化三元流动设计

重点为怎样简化三元流动。为何要保证径向平衡，几种典型流型的特点。特别是等环。等反庆度及等am 级。流型与几何制造型的关系。

第七章 多级压缩机设计计算（平面叶栅法）

重点为多级压缩机工作特点。通流部分形式。平面叶栅法计算的特点及主要步骤。

第八章 多级压缩机设计计算法（模拟级法）

重点为模型的设计方法特点及某些结构参数对级特性的影响 第九章 轴流压缩机特性

重点为压缩机变工况特性、阻塞、旋转失速和喘震的物理现象及防喘震方法。

三、学时数安排：

第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章

离心式压缩机课程设计教学大纲

一、本课程的性质。目的及任务

离心式压缩机课程设计是动力机械工程系流体机械专业高年级学生的必修课

2学时

2学时（自学为主）2学时（自学为主）3学时 3学时 2学时 2学时 2学时 2学时

总计20学时,试验2学时

程，在完成离心式压缩机原理课程教学基础上，本课程进一步讲述离心式压缩机的热力设计（内容包括压缩机分段。段最佳压力比的分配。设计参数的整理。主要气动参数及几何尺寸的确定，方案设计，逐渐详细计算及流道图的绘制等）。同时在教师指导下，每个学生应独立完成一台离心式压缩机的热力与气动设计说算并绘制流道图。

本课程的目的是使学生掌握离心式压缩机的一般计算方法。、了解设计过程。通过方案设计，和逐级计算使学生对压缩机参数选择。参数匹配。参数迭代计算法等有一定认识。从而巩固。加深了已学的透平压缩机原理基础。所以离心式压缩机课程设计是理论联系实际培养学生独立分的问题、解决问题能力的极为重要的环节。

二、课程各章节的主要内容和学时 第一部分。以讲课方式（课内6学时）

第一节：中间冷却与分类

第二节：热力设计

第三节：气动参数和主要几何尺寸的确定原则 第二部分：学生在教师指导下独立完成（36学时）

第一阶段：由设计任务书整理设计参数，作方案设计作方案比较（12学时）

第二阶段：逐渐计算（16学时）

第三阶段：画制流道示意图（4学时）

第四阶段：整理课程设计计算书。写心得体会（4学时）

三、课程的教学要求及辅助教学环节

第一部分：课内教学的要求：

第一节：（1）要求学生认识中间冷却次数与节省功的辨证关系从而正确理解和掌握最佳分段数的确定。

（2）要求学生了解最佳压力的分配原则。计算方法。通过最终设计。使学生体会到压力分配要综合分析单从总耗功最小原则考虑是不全面的。第一节：要求

（1）掌握方案设计中主要参数的选择及调整

（pot 2A Do/D2.D1/D2.1A.冲角1。等确定原则，与做功能力，与损失的关系。

（2）叶轮进口部分的设计，轮壳直径d的确定。（3）主要气动参数Mw1.Mc2 W1/W2的控制与调整。（4）扩压器、弯道、回流器的设计。（5）蜗壳型线的设计； 第二部分：（学生作课程设计）要求：（1）按设计任务书整理设计参数

（2）完成方案计算

以表形式作方案比较。拖出合理的方案。并讲出该方案的特点。（组织一次全班讨论。由优秀学生发言。学生进行讨论、教师作总结）。

（3）完成逐级计算。并要说明逐级计算结果气功，热力参数的合理性。

（4）按比例画制流道示意图

流体动画背后的物理原理 篇3

1 流体模拟研究方法的发展

早期的流体模拟,由于计算机能力有限,主要采用参数建模方法。如采用波动理论中的函数来模拟波浪效果;又如基于统计的FFT经验模型,也可以很好的描述波幅较小海平面,但是对于这些模拟,人们觉得控制起来很困难,而且不能模拟一些复杂的细节更为丰富的真实效果(如图1),于是研究者转向基于物理方法。

多种不同特性的流体混合在一起运动形成混合物,这是自然界中一类常见且有趣的现象,其主要视觉效果来自于各成分的扩散过程(如溶解现象),或者分离过程(食油浮于水面之上)。但由于组成成份之间的相互作用非常复杂,使得混合流现象的模拟成为一个非常有挑战性的任务,我们引入一种二元Lattice Boltzmann Model(LBM),实现了两种液体组成的混合流的模拟。不同于其他的类似模型,它区分考虑了流体的黏性的扩散性,可以很容易地模拟各种互溶或者不互溶的混合流现象。此外,由于LBM的运算大都是线性的局部运算,这使得它很容易在可编程图形处理器(Graphics Process Unit,GPU)上进行加速,从而进行实时模拟,图2分别给出了互溶和不互溶的混合物模拟结果。

2 两种物理学中研究流体的思路

欧拉法与拉格朗日法各有优缺点,为了更真实的模拟流动,基于网格的欧拉算法往往结合拉格朗日法一起使用,比如得到广泛应用的半拉格朗日法。

2.1 欧拉法

描述流体现象最为完整的纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokes Equation.NSE)该方程是根据牛顿第二定律推导出来的。在图形学领域,目前最为流行的欧拉法,是在规则网格是采用有限的差分求解NSE的方法,它将NSE离散到网格上,然后计算各个固定网格节点上状态量的变化,从而得到整个场。这里有两种思路进行网格化,一种是交错网格,即一般情况下标量,如压强,分布在网格单元的中心,目前多采用此思路;另一种刚是所有的量都处于同一个位置,这种方法简单,不需太多的插值运算,对各个变量也不需要区别对待。

2.1.1 关于欧拉法

什么是欧拉法

从研究流体所占据的空间各个固定点处的运动着手,分析被运动流体所充满的空间中每一个固定点上的流体的速度、压强、密度等参数随时间的变化,以及研究由某一空间转到另一空间点时这些参数的变化,这种思想被称为欧拉法,由此类思想衍生出的方法均基于网络来计算。

欧拉法的优缺点

推导过程严密,求解精度较高,参数物理意义明确,并且基于该网格,容易构造液体表面拓补。但必须对整个场景进行计算,从而造成浪费,且迭代运算会影响算法的并行性。

2.2 拉格朗日法

目前常用的拉格朗日法,是一种称为Smoothed Particle Hydrodynamics方法,常简称SPH方法。它在场景空间中分布大量粒子,这些粒子具有质理、密度等流体属性,则采用周围粒子的属性值插值得到。显然,该方法是对于各个独立的粒子进行计算。近两年,Lattice Boltzmann Model(LBM)被引入图形学领域,LBM方法也是一种拉格朗日法,它不去追踪每一个实际粒子,在离散的格子里,粒子沿着格子轨线向相邻的格子迁移和相互碰撞,这样分布函数的演变就决定了流体运动的变化过程。该方法相对于欧拉法的优点在于编程容易,更容易并行化,可以很方便的处理复杂边界。

2.2.1 关于拉格朗日法

从分析各个流体微团的运动着手,即研究流体中某一个指定微团的速度、压强、密度等描述流体运动的参数随时间的变化,以及研究由一个流体微团转到其它流体微团时参数的变化,以此来研究整个流体的运动,这种思想被称为拉格朗日法,由此衍生出来的方法均基于粒子来计算流场。

拉格朗日法的方法的优点为容易表达,不需要对整个空间进行处理,容易保证质量守恒,而且比较容易实施控制。但拉格朗日法对于平滑运动界面的重建比较难处理,自由界面托扑的改变必须采用复杂的算法才能构造出表面几何,而且计算量随着粒子数增多而快速加大。

烟雾问题可能是流体现象模拟中最为简单的一类(图3、图4),同水比,气体不存在液体表面。更重要的是,气体分子间距足够大,相互之间的作用可以忽略,这意味着气体不存在黏性,所以NSE中的黏性项可以不作计算,这大大简化了计算。剩下的计算就是采用半拉格朗日方法求解对流项。以及采用迭代技术来求解速度对时间偏导数项。

尽管基于物理的流体模拟的整个基础是流体力学,但由于关注的最终目标存在差异,所以研究的重点有所侧重。

3 结束语

对于计算机动画来说,人们期望更我真实的细节特征,这就需要我们的流体算法能足够快速地求解真实世界中的场景。然而为保持丰富细节而增大的计算分辩率,极大地增加了计算量,因此设计效率更高的算法,是我们不懈的追求。近年来图形硬件Graphics processing Unit(GPU)已经取得了长足的进步,目前最新的NVIDIA Gforce GTX295采用SLI技术集成两块图形核心,流处理器数量达到了160颗,并行能力大幅提高,并且显存容量可达1,792MB对于提高模拟场景的规模有很大帮助。另外,人们期望能够对流体的运动进行充分的控制,使其流动能够满足人的意愿或者想像,而不心关心背后的物理,研究灵活有效的控制算法,也是重要研究方向。

摘要：过去的十年,计算机图形业一直专注于制造烟雾、水、火的真实效果。而现在,这个行业开始转向创作面部表情、毛发和衣服运动的真实效果。但是尽管如此,由于基于物理的计算复杂的限制和光照计算机的耗时性,设计一个交互设计更为方便,能达到实时性,几乎完全真实地体现自然界中各种流体动画的系统,仍然是一个很有挑战性的问题,还存在很多课题值得深入研究。

关键词：流体动画,基于物理的计算,真实效果

参考文献

[1]王晓华,张田文,柴旭东.流体动画方法综述[J].计算机工程与应用,2008,2(44).

流体机械见习实习报告 篇4

型号：126—25*3； 流量：63m3/h； 扬程：75m；

必需汽蚀余量：2.0m；轴功率：2.86kw;转速：2950r/min;

效率：45%；

2.>单级离心泵：

型号：1550—32—25； 流量：12m3/h； 扬程：20m;轴功率：1.13kw;

必需汽蚀余量：2.0m； 转速：2900r/min;效率：65%；（一端固定）3>五级离心泵：

两端固定用圆锥滚子轴承是因为其存在轴向力，用之它平衡之。4>标准化工流程泵性能参数：

口径（DN）：32—300mm;流量(Qmax)=2000m3/h;扬程（Hmax）=160m;

工作压力(P max)=2.5MP；

工作温度（T max)=260℃；

①标准化工流程泵产品概述：CS系列标准化工流程泵为卧式，单级径向剖分为离心泵，其尺寸符合ISO—2858标准。主要用于化学和石油化工业、炼油厂、造纸业，制糖业等领域。

②标准化工流程泵设计概述：水利设计：轴向力由副叶片或平衡孔来平衡部分规格的泵体设计或双蜗壳以平衡轴向力。轴封设计：可采用填料及机械密封，根据实际使用条件也可采用剖叶轮密封设计。法兰设计：进出口法兰压力等级相同，标准设计为2.5MP也可采用1.6MP或ANSI150#。机构设计：后开门机构加长联轴器设计，维修时不必拆卸泵体，以及电机即可折不整个转子部件。密封属机械式密封，用螺钉低昂一轴套定于轴上，压紧一弹簧进而压紧密封圈。5>双吸泵：

型号：250SH—14； 扬程：14m;流量：485 m3/h;进口直径：250mm；

功率：30kw；

出口直径：250mm;转速：1450r/min;7>水环式真空泵：

型号：2SK—3；

极限真空：4000MP；

功率：7.5kw;

极限轴速:3000r/min；

转速;1440r/min;

发现有一黄铜色的混流式叶轮，叶片数为十三，通过对其观察进而对之前所学习的流道等概念有了清楚的认识，特别是建立了空间影像，可以更加透彻的认识叶轮。

8>对于有多级泵而言，轴两端固定，用毡圈密封，可以更加清晰的看见的是壳体上有螺杆，长的用于做密封用，短的则用于平衡轴向力。通过老师的指点和自己的求知欲，得知了从泵的外壳即可分辨出它是多少级的，方法很简单只需数出泵壳上的缝隙，若有N个，则这个泵即为N+1级泵。之前学习了很多关于泵和水轮机的专业知识，但不可否认的是我到实习开始的前一阶段还不能分清楚那个是泵的进口那个是泵的出口，我们通过流体机械的学习知道了，对于泵而言我们希望它们在进口处有较大的速度能相对的它的压力能则会比较小，这是可以根据我们的能量方程得出，在出口处我们通常希望它们拥有较大的压力能而相对速度能就要相对较小了，这是因为将速度能的一部分和叶轮的轴功转化成压力能来减少损失，根据渐扩管的作用原理，我们可以知道，在渐扩管的进口其速度能较大，但是在出口处其速度能较小压力能较大。所以根据这个我们可以得出在泵的进口出一般情况下进口的口径大于于出口的口径，对水轮机则恰恰相反，出口的口径要大于进口的口径，但是只知道这点是远不足的。根据泵的剖面结构可以看出在多级泵的前一级出口到下一级的进口处有一个固定导叶，其作用也就是将水流从上一级引流至下一级。我们可以根据其断面来分析，之前在流体机械的课程当中老师为我们推导了欧拉方程式: h=CupUp-CusUs 之后又学习了进出口的速度三角形一般认为在Cus 为零时最好，即效率最高。当然这只是设计工况，也就是说在法向进口（泵）和法向出口（水轮机）处才是设计工况，当然其并非为最优工况，在实际应用中我们总是希望存在较小的环量，它产生的离心力有助于减小尾水管壁边界层的流动分离倾向，从而减小损失△H2_5，所以才有一定的环量下才是最优工况。在反向导叶中，我们一般将出口角近似的取为90度，所以我们可以根据出口的开口方向来断定哪个是出口，哪个是进口，开口的朝向即为泵的出口方向。

9>在实验室还看到一个风力机的模型，但是跟之前见过的又不同，它是由三个竖直的翼型组成，通过产生力矩来带动发电机发电，可以通过目测发现翼展长度有2.5m左右，翼弦长大约为40cm，最大厚度为8cm 左右。10>管路系统：

进口阀

↓

电动机

→

转矩转速传感器

→

离心式清水泵

↓

电动调节阀 ← 电磁流量计 ← 出口阀 11>两相流实验装置：

①固液两相流 ②汽液两相流

12>变频调速电动机 JB/T 7118 —2004 F级绝缘 额定转矩 286N.M 恒转矩调速5到50Hz 恒功率 50到100hz 13>离心式清水泵: S—150—125—250;扬程:20m;流量: 200 m3/h;

允许气蚀余量 3.3m;

效率:81%;14>LN型螺旋式浓浆泵：150×100LN-32电机-传感器-离心泵 15>水环真空泵 SZB-8 极限真空度: 16000pa;极限抽速: 0.64 m3/min;安装方式分为：硬性联接安装 与 软性联接安装（有隔振器在基础台以上）计量泵典型配置： 搅拌器

→ 溶液储罐 → 匣阀 → 过滤器 → 流量标定设 → 电气控制柜 → 管路安全阀 →

防震压力表 → 囊式缓冲器 → 止回阀 → 系统物料管线 → 排除匣阀 → 排气阀 → 隔膜计量泵 → 检测仪表

17>离心式水泵

型号：350S26； 流量：1260m3/h； 扬程：26m;

转速：1450r/min;效率：80.8%；

18>蝶阀：

型号：D43H； 公称直径DN 40 mm； 公称压力：1.0MPa；

适用温度：425℃； 19>水力测功机：

型号：55—30； 额定测量功率：30kw； 最高测量转速：2000r/min； 准确度误差：±2%；

重力坝整体水工模型功能介绍

模拟对象：丹江上二龙山水利枢纽工程模型为三等（中）。大坝为重力坝，最大坝高63.7m，总库容为8100万m3

溢流堰为开敞式，最大泄量为1390 m3 /s消能方式为底流，低空为无压流消能，消能方式为挑流消能

1、比尺：1:80 模型为整体、下游为局部动床模型 功能：⑴模拟溢流坝、底孔的泄水过程

⑵ 量测泄水建筑物的过流能力、压力、流速、水深等特性 ⑶量测下游河床各特征点的流速、水位高度、及冲坑深度 ⑷观测、记录水流流态，绘制水流流态图

⑸计算、整理、分析数据，讲模型换算成原型，并对原型水利枢纽设计做出评价，提出改进措施 拱坝整体水工模型功能简介

1、实验任务：⑴校核泄水建筑物的泄流能力

⑵检验泄水建筑的体型 ⑶下游的消能特性

⑷评价及优化建议

2、比例及试验水位 λL=100，λV=10 , λQ=105 校核：512m，设计 511.1,m，常规507.40m，正常 512.0,m

3、零点读数：上游库水位36.2cm~495.2m 量水堰：29.93cm 测压排水基线 452.5m

Q原=Q模

λQ=λQ1.343H

头= H量 +量测值λL – 测点方程

水面方程=基准方程+（后视-前视）λL

5、对象：汉江支流岚河上河口水电站枢纽

工程规模为二等大型，大坝为双曲拱坝，最大坝高100m，库容为1.47亿立方米，最大泄量3480立方米每秒，消能方式为挑流消能，下游设二道坝。

水轮机闭式实验台：

实验目的：

在水头保持不变的情况下，测量各个不同导叶开度下水轮机的Q，进出口压力差、转矩、转速，从而求得相应工况下（相应的单位转速、单位流量）下的P，并绘制各个开度的效率曲线，最终得到模型机的综合特性曲线（含等开度先，等效率先，等气蚀系数线与5%功率限制线）并分析其性能，通过水轮机能量实验和水轮机气蚀实验培养学生创新思维与实践能力。实验机组：混流式水轮机试验台

贯流式水轮机试验台

冲击式水轮机试验台

过流部件模拟试验台

模型机型号：HL662－LJ—25 ；

D=255mm；

P=80—100KW；

H＝30~60m； Q=234~343L/S；

n=300~2300r/min；

进口管路直径：φ=300mm；

水库容积60 m

3；总动力250kw ； 实验机组组成：供水泵、旁通阀、溢流管、空气溶解泵、氟-冷压气机、文丘里管、压力水箱、倒U型管压力计、水银压力计、模型水轮机、机械测功器、频率计、尾水管

水轮机闭式实验示意图

20>绝缘等级：

电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级。可以分为A、E、B、F、H。允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。

绝缘等级是A、E、B、F、H，最高允许温升限值分别为105°、120°、130°、155°、180°，绕组温升限值 60°、75°、80°、100°、125°。

在发电机电气设备中，绝缘材料是最为薄弱的环节，一共七个等级分别为 Y、Ａ、Ｅ、Ｂ、Ｆ、Ｈ、Ｃ；允许温升分别为90°、105°、120°、155°、180°、>180。21>电动机的解法分别有三角解法与星型接法。

22>真空泵：是利用机械、物理、化学、物理化学等方法对容器进行抽气以获得和维持真空的装置。

23>滑片式真空泵的原理与结构，当空间A与吸气口隔绝，即转至空间B的位置气体开始被压缩，容积逐渐缩小，最后与排气口相通。当被压缩气体超过排气压强时，排气阀被压缩气体推开，气体穿过油箱内的油层排至大气中。由泵的连续运转，达到连续抽气的目的。如果排出的气体通过气道而转入另一极，由低真空级抽走，再经低真空级压缩后排至大气中，即组成了双级泵。这时总的压缩比由两级来负担，因而提高了极限真空度。

分类：①当采用工作液油封为旋片式真空泵当无 ②当无工作液即为干式旋片式真空泵

24>旋片泵可以分为：①单级与双级 ② 机构上一般将单级泵串联起来，一般做成双级，是因为为了得到较高的真空度。

25>极限真空度：是指微型真空泵能够达到的最大真空度，反应了

一、泵抽气能力的特性值，是与真空泵相关的一个数值。

26>理论真空度：是排除各种实际因素的影响而提炼出的一种最理想的真空状态 例如:一台抽气能力很弱的卫星真空泵，它经过无限长的时间也只能把密闭容器内的气体压力常态的100Kpa压缩到95Kpa，那么95Kpa就是这台泵的极限真空度。

泵闭式实验系统系统：

实验原理：由离心泵原理和它的基本实验方法可知，当流量变化时，参数（h、P、η、Q）也随之变化，通过调节流量来调节工况，从而得到不同工况点参数，然后再换算到规定转速以下，就可以做出H=f(Q)，pa=f（Q），η=f（Q）

1、进口压力变送器

2、出口压力变送器

3、电动机

4、转矩转速仪

5、泵

6、涡转流量计

7、流量调节阀

8、水封匣阀

9、气蚀罐

10、气蚀分离罐

11、滑片式真空泵

12、电动机

泵闭式实验系统系统图

被测泵：IS-150-125-250 Qsp =200立方米每小时 Hsp=20m ；ηsp=81%；

n=1450rpm；

进口管径Φ=150mm ；出口Φ=150mm ；h1=h2=0.34m ；Z2=0.62m；

转速：0 ~6000r/min；

法兰匣阀：Z41H ； 公称压力：16g/cm2 ； 离心式清水泵：DG12－50×3； H=150m ；Q= 12.5m ,Hr=7m；

P轴=12.75kw，n= 2950r/min 配用功率：18.5kw，η=40% 调节阀 ：滑阀式真空泵 ：ZH－15；极限真空度 5*10－４T； n=500r/min ； 抽气速率：15L/s ；配用功率 2.2kw；

一般安装方式 ：原动机→联轴器→中间支承→联轴器→传感器→联轴器→中间支承→联轴器→负载。实验设备：Φ350轴流泵试验台

Φ50~Φ150mm闭式试验台，Φ50~Φ250水泵开式试验台，离心油泵试验台，水泵轴向力试验台，80m3水池，6m深井，总动力150kw。补充：泵形式的代替符号 单级单吸清水离心泵IS IB IH 单级双吸离心泵 S SH 单吸双吸立式离心泵 SLA 节段式多级离心泵 D TSW TSWA 高速多级泵 GD 耐腐蚀泵DF 冷凝泵 NB NL 自吸泵 ZX 立式泵流泵 HL 立式半叶片调节轴流泵 ZLB 单级悬臂式 旋涡泵 W 多级自吸漩涡泵 WZ

IB—50—32—160吸入口径50mm 出口直径32mm 叶轮直径 160mm（其中B、S、H、R分别代表农用、工业、化工、热水）150S—78：S代表单级单吸，吸入150mm，扬程78m。

DGJ46—30×5：DG 表示多级节段式中低压锅炉给水泵，J表示机械密封，46立方米每小时，单级30m，五级，总和为150米

泵装置（有效）空化余量：NPSHa:Available Positive suction head 泵的空化余量（必须空化余量）：NPSHr: Requride Net positive suction head 当Pk>Pva，NPSHa>NPSHr，发生空蚀 Pk=Pva，NPSHa>NPSHr , 临界

k

兰州水泵总厂

现有职工1004人，各类专业技术人员188人，其中获高级职称5人，中级职称60人。全厂占地面积75733平方米，建筑面积 51400平方米，生产面积14947平方米。拥有各类设备470台（套），其中主要生产设备237台（套）。工厂始建于1958年，是机械部工业泵行业当今百家重点企业之一，中国泵业协会副理事长单位，中国泵类产品成套销售总公司常务理事单位，甘肃省一级企业。经过39年来的发展，具有年产各类型泵600台、各种铸件5000吨的生产经营能力。产品形成400多个品种、近200个规格，其中包括各种离心式水泵、旋涡形水泵、锅炉给水泵、热水循环泵、立式污水泵、化工流程泵、节能型油泵、气液混输泵、卧式渣浆泵、微型离心泵等，是西北地区生产泵类产品历史最长、品种最多和唯一能提供大流量、高扬程、多泥砂离心泵及大型石油化工流程泵的厂家，属于多品种、小批量轮番生产类型企业。

兰州水泵厂中在车间我看到了泵的加工过程，和装配过程，从轴的车削和对泵体的加工以及叶轮的加工处理，我看到的兰州水泵厂的泵很大程度上都是单级双吸泵，还有一部分的离心式清水泵。从小到大，配备了各种型号的电动机。单级双吸泵的结构：

我们知道泵的进口一般都是比较大，单级双吸泵也一样，从进口处可以看到有一个隔板将进口的水流分开，从而进入双吸泵的蜗壳，通过叶轮作用之后，通过在泵体的下体上的流道流入出口，当然有的泵还有一个不同之处就是在泵体的下体上还有另外的一个流道，它不像其他的泵一样是用来的节省材料而开的孔，在这个泵中，它在泵体的上体中有一个与下体上流道相对称的一个流道的开孔，只不过在现场我们无法看到，根据推断祖可推出，在已装配好的泵上我们可以验证我们的推断的准确性。而在泵的出口处有上下两层将其分开，最终和二为一。

单级双吸泵的叶轮比较特殊，就像它的名字一样，它也是对称的结构的，相对单吸的泵而言其加工工艺较为复杂，叶轮就是泵的核心，叶轮的寿命也就固然很重要了，所以就要采用特殊的工艺过程来增加其寿命。

泵体采用填料密封，一般材料为石棉，采用深沟球轴承，因为专速较高，而在双吸泵中有较大的径向力，用深沟球轴承可以平衡径向力，此外还可以平衡双向的轴向力，因为是双吸的所以轴向力就较小，在高速下亦是如此。

双吸泵与电动机通过弹性联轴器连接，因为在泵的运行过程中，振动较大，用弹性联轴器可以减震防止连接的实效，而电动机的选择可以是同步电动机也可以是异步电动机。区别：

1、在设计上：交流异步电动机的转子一般为鼠笼型的，还有绕线型的，定子上绕组也有不同的绕制方法。而同步电动机设计上定子转子可能都是绕线的。

2、同步电机工作时，电机的转子通入直流电，产生类似永磁体产生的磁场，而定子上通入三相交流电，此事定子随磁场变化同步旋转，转速n=60f/p，这里f是电源频率，p是电机极对数。异步电动机工作时，只有定子通电（三相交流电），转子由于受到感应电流产生磁场，由于是感应电流，所以，产生磁场旋转时要滞后定子磁场一个角度，在定子侧看来，是定子磁场拖动转子旋转。转速要低于同步转速，所以就成称为异步电动

白银市兴电工程管理局

灌区位于甘、宁两省区交界的靖远、平川、中卫、海源四县（区）接壤地带，可耕地面积100多万亩，现已开垦耕种45万亩。灌区总人口15万，其中移民7.6人。

工程设九级泵站提水，总扬程479.6m，设计流量9.6m3/s，年最大提水量1.2亿m3，设计灌溉面积30.18万亩。梯级泵站九级十座，总扬程477.75m，安装单机双吸水平中开式离心水泵机组89台，总容量6.374万kw，压力管道长6.046km，泵站配变电设施共有0.8万kva 主变压器6台；高压配电线路41km。提水主要用于灌溉与引用，有前池、后池，无储存

采用24SH-9 24SH—13 14SH—9 14SH—13 14SH—58A 等型号泵 进出口都有阀门，进口法兰盘手动控制，出口阀门由液压自动控制，泵进口采用渐缩管，减小压力，提高速度；出口采用渐扩管，减少速度，增大压力，可以回收能量。

水击：在排水系统中，由于各种原因，水流速度货流量突然发生变化，造成管道中的压力瞬间急剧上升，产生巨大的破坏力的现象。可导致管道系统剧烈震动，水击的基本问题是最大压力的计算，最大压强一般出现在发射波断面。

兴电泵站采用了同步电机与异步电动机两种

甘肃电投九甸峡水电开发有限公司

海甸峡水电站

海甸峡水电站位于临洮县境内的洮河干流上，为洮河水电开发规划中的梯级电站之一，该工程由甘肃省发展计划委员会批复立项。主要任务是发电，海甸峡水电站工程由枢纽建筑、引水系统、发电厂房组成。最大坝高46m，电站总装机容量60MW（3×20MW），坝顶高程2004m，水库正常蓄水位2002m，多年平均发电量2.411亿kW·h。电站于2003年12月开工建设，2005年12月24日首台机组并网发电，2006年1月23日、5月 4日第二台机组、第三台机组实现并网发电。水轮机：

型号：HL—300A—LJ—330； 效率：η=90% ； 最大功率：22400KW；

额定功率：21200KW ；

最大水头：23.49m；

额定水头 ：29.5m； 最小水头 ：23.49m ；

额定流量：单机73.3 m3/s

发电机: 型号 ：SF20—44/6500 ； 额定容量 ：25000Kva ； 额定电压 10500V ；

额定电流：1347.6A； 转速： 136.4r/min ；

飞逸转速 258r/min ；

功率因素：0.8（滞后）； 励磁电压：190V；

励磁电流： 960A ； 绝缘等级： Ｆ／Ｆ； 接法： 2Y级 油压装置 ：

型号：HYZ—1.6—4.0 ；

容积：1.6m3 ；

最高工作油压: 4.0MPa;

上游水位:2002.65m;

下游水位 :1970.61m;

水轮机水头: 32.04m ； 海甸峡水电站比较特殊，它的坝体和发电机组不在同一地方，坝体位于发电机组的上游几公里的地方，引流之发电站，在坝体所在的地方四面环山，水清澈葱绿，环境优美，适宜居住。

海甸峡水电站的机组所在的地方依然非常漂亮，在电站我们看了监控室的各个设施，有看了水轮机组，虽然很是接近的观看，由于电站运行过程中比较危险，无法更加深刻的了解它们的内部结构等，只看到在发电机和水轮机以及连接它们的主轴，看到在水轮机的壳体上有几十个曲柄结构的东西，起加固作用和拆卸的作用。发电机可以看到的是有两个半圆形的磁环，一上一下连有电线。其次有看到了比较大的蝶阀

如图所示：

蝶阀又叫翻板阀,是一种结构简单的调节阀，同时也可用于低压管道介质的开关控制。

重锤是蝶阀中重锤的作用：

结构特点：

1、考自身重锤蓄能，屋外类能源是可自动关阀

2、密封可靠、流阻系数小

3、采用PLC 只能控制系统

4、能够按照预定程序实现与其他管路设备联动操作

5、具有快、慢可调的关闭功能；有截止、止回功能

6、阀门本体由阀体、活门、阀轴、密封等零件组成7、重锤式自动保压型系统中，蓄能器用作系统压力的补偿和锁定油缸的退锁

8、传动液压缸上设有快关与慢关时间调节阀和快慢角度调节阀

9、可以是整体式安装，或者分开安装

图中小管道的作用：是在开启蝶阀之前，将此管道打开以平衡蝶阀两个管道之间压力，之后再打开蝶阀。

功能用途： 蝶阀(英文：butterfly valve)是指关闭件(阀瓣或蝶板)为圆盘，围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀，在管道上主要起切断和节流用。蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭或调节的目的蝶阀全开到全关通常是小于90°，蝶阀和蝶杆本身没有自锁能力，为了蝶板的定位，要在阀杆上加装蜗轮减速器。采用蜗轮减速器，不仅可以使蝶板具有自锁能力，使蝶板停止在任意位置上，还能改善阀门的操作性能。

工业专用蝶阀的特点能耐高温，适用压力范围也较高，阀门公称通径大，阀体采用碳钢制造，阀板的密封圈采用金属环代替橡胶环。大型高温蝶阀采用钢板焊接制造，主要用于高温介质的烟风道和煤气管道。

蝶阀的优点：

1、启闭方便迅速、省力、流体阻力小，可以经常操作

2、结构简单，体积小，重量轻。

3、可以运送泥浆，在管道口积存液体最少。

4、低压下，可以实现良好的密封。

5、调节性能好。蝶阀的缺点：.1、使用压力和工作温度范围小。

2、密封性较差。

蝶阀按结构形式可分为偏置板式、垂直板式、斜板式和杠杆式。按密封形式可分为软密封型和硬密封型两种。软密封型一般采用橡胶环密封，硬密封型通常采用金属环密封。

按连接型式可分为法兰连接和对夹式连接；按传动方式可分为手动、齿轮传动、气动、液动和电动几种。

三甲水电站

三甲水电站位于距县城南25公里的洮河干流上。工程由河床式混凝土重力坝、厂房组成。1996年9月24日首台机组并网发电，1997年1月23日、9月8日，第二台、第三台机组实现并网发电。工程有河床式混泥土重力坝、厂房组成。电站总装机容量31.5MW，多年平均发电量1.45亿千万时。尾水平台用来检修水轮机，坝长245m，水轮机安装高度 1986.10m，设计水头 14.1m，单机流量Q=70.62 m3/h，桨叶转角：10°到35°。

① 泄洪口，顾名思义它必定是用来泄洪用的，在上游水库的容量无法通过水轮机的进出口来使洪水排出时便打开泄洪门，泄洪门采用的是半圆弧形闸门，这是因为由于水的压力和重力作用，使用垂直闸门就需要比较大的动力，而且有时不易打开，采用半圆弧闸门这些问题都可以轻松解决，但是也用两个电动机来驱动，以防在需要泄洪时电机出现问题，闸门安装在坝体底部，一是有利于泄洪，二是有利于将底部的污泥冲走，从而避免河床的升高而使安装高度降低。

② 溢流口，同样可以根据它的定义来理解，当水位超过了水库的安装高度的时候水流则会从砸门流出，它安装在坝体顶部。

③ 拦污栅有主拦污栅与副拦污栅之分，副拦污栅是在主拦污栅检修的时候使用副拦污栅，从而不耽误生产。

④ 在河床上放有很多乱石，作用是保护河床，防止形成冲坑。

⑤可见有两种储气罐，一为低压储气罐，一为中压储气。低压储气罐用于制动水轮机，而中压储气罐里有三分之一的气，三分之二的油，用于调速，下方有对称的两个油泵，在之间有两个复合阀，其中每个各有一个安全阀等。⑥水轮机：

型号：ZZ660C—LH—300

效率η=91.86% ；

额定转速 n=187.5r/min ； ⑦发电机： 型号：SF10.5—32/4250 ；

额定容量 ：13.125Mva ；

额定功率：10.5 ；

效率：η=96.8% ；

功率因数：0.8 ； 电压：6.3KV ；

电流：1203Ａ；

齐家坪水电站：

齐家坪水电站水轮机属于灯泡贯流式，水头较低，流量较大，无蜗壳，单机容量1.5MW，共有三组机组，现在已有两组用于发电，第三组还在安装之中，建成之后发电量将增大。

齐家坪水电站是利用上游的水坝将河流拦截，通过混凝沟渠引流之下游电站，水渠较窄，则它的水流速度较大，这种电站的建设思想非常之好。

贯流式水轮机的特点：一般应用于25米水头以下的地方。

1、电站从进水到出水方向基本上是轴向贯通，如灯泡贯流式水电站站的进水关和出水管够不拐弯，形状简单，过流通道的水力损失减少，施工方便。

2、贯流式水轮机具有较高的溜溜能力和大的比转速，所以在水头和功率相同的条件下，贯流式水轮机直径要比转桨式小10%左右。

3、贯流式水电站的机组结构紧凑，与同一规格的转桨式机组相比起尺寸较小，可布置在坝体内，取消了复杂的引水系统，减少厂房面积，减少水电站的开挖量和混泥土量。

4、贯流式水轮机适合作可逆式水泵水轮机运行，由于进出水流道没有急转弯，是水泵工况和水轮机工况均可获得较好水力性能，很适合综合开发利用低水头水里资源。

5、贯流式水电站一般比立轴式的轴流式水电站建设周期短，收效快。

6、按常规采用的贯流式机组型式，可把贯流式水电站划分为半贯流式和全贯流式水电站两类。半贯流式水电站又可分为轴伸贯流式、竖井贯流式、灯泡贯流式三种。

实习总结与心得体会: 本次认识实习给我们最为直观的感受就是它不仅仅是一次教学任务，它更是我们走向工作岗位的垫脚石。起初，在实验室实习的日子里，大家跟着老师看某些泵和水轮机，说实话收获真的很少，这个首先错肯定不在老师，当时大家还没弄明白我们实习的真正目的，纪律很是糟糕，老师很生气，我们真是太不懂老师的用心良苦了。之后一段时间我会一个人去看，我是个死脑筋，要是有某个东西把我卡住了，我的脑袋会一直停在那个地方，这样我就很容易钻牛角尖，这就扯了自己的后腿。

之后，我们去了兰州水泵厂，虽然厂子很是破旧了，但是里面的东西却很是吸引人。尽管我看到的只有几种类型的泵，但是我已经很满足了。之前在学校看到的单级双吸泵，无法拆卸观看其结构。只能自己构想，但是在兰泵我看到了和自己想的一样的东西，虽然有不小的出入，心中有一丝丝窃喜。在兰州水泵厂我觉得大家的热情一下子高了不小，可见大家也对实物比较感兴趣。

后来又去了兴电工程，到那里的感触是最深的，曾今的茫茫戈壁变成了现在的绿洲。功劳都是兴电的，是兴电人的，也是默默在支持兴电的科技工作者的。先是去了生产单位然后又去了应用单位，老师们可真是用心良苦，大家跟着负责人认真听他们讲解，将之前的一些疑团一一击破。还有和老师的互动，让大家知道其实我们不懂的地方其实还是很多，要找准问题才是关键。

临洮之行也是比较轻松和愉悦的，大家的学习积极性较之前有较大的提高，而且让人比较欣慰的是大家的纪律较之前好很多，老师很高兴，当然学生更高兴。当然是因为比较危险，所以无法看得更加透彻，我们只看到了表面而无法看到里面的东西，所以就难免有点小小的失落。但是通过老师和负责人的讲解还是有一定的认识，特别是老师通过努力为我们争取到去看灌流式水轮机的机会，让我们也有不少的收获。当然不得不说的还有当地的风景，真是不枉此行。

流体机械原理 篇5

KCI悬浮床常见故障现象及处理如下:

故障一:开机, 设定温度后, 按PAUSE钮, 移置病人后, 启动悬浮, 并根据病人调节浮力大小, 运行中, 控制板主屏正常显示当前温度值, 突然显示“TEMP ERROR”, 并一直持续, 同时病人反应沙子温度偏高。

故障分析:正常温度控制:床设定温度后, 到达设定温度需要一定时间, 一般温度每小时升高2℃, 在加温的时候, 控制板主屏的顶部显示当前温度, 当温度达到设定温度时, 将显示“RUNNING”。因为悬浮床有时能正常显示温度, 故判断温度传感器本身没有坏。切断电源, 首先检查传感器是否从床体脱落, 卸下床体侧面挡板与隔音板, 查看传感器, 传感器固定良好。传感器引出两根线, 绕过床体, 与控制面板下面的主板引出线相连接。发现连接接口有些松, 用手压着接口同时开机, 观察一段时间, 悬浮床工作良好。松手后, 过几分钟出现同样故障。故判断为接口损坏, 到市场上配一同型号的接口换上, 故障排除。

故障二:悬浮床悬浮力度不足。正常使用时, 一般浮力 (FLUID) 的数值设定在70到80的范围, 最大可调节到为MAX (100) 。但现在浮力值设为100时, 浮力效果仍然比较差, 手放上去感觉整个沙体硬硬的。

故障分析:因为考虑到本院的悬浮床已经使用了5年, 故扩散板的小孔一般会有点堵塞, 浮力效果会有所减弱, 故浮力值可以适当调高一些。所谓的扩散板, 即沙体下面的一块平板, 内有无数个纳米级的小孔, 压缩气体就是通过这些小孔均匀吹入沙体, 从而产生悬浮力。进入控制板主屏流量调节界面时, 按住按钮, 出现DIFFUSER扩展压的值, 正常值在110上下, 可是本悬浮床的值只有95左右。

先考虑管路泄露和风机故障, 卸下床体两个侧面挡板与隔音板。查看两个风机与连接管路是否存在故障, 首先查看连接管路, 经检测连接管路良好, 故现在的重点放在风机上, 测量风机工作电压220 V, 正常。将左侧送风管路卸下, 堵住进风口, 开机工作, 面板显示扩展压80。同样方法检测右侧风机, 面板显示扩展压也是80。两只风机正常。

再考虑扩散板故障, 取下床罩, 发现沙子潮湿也有些结块, 同时沙子略低于标准刻度线, 现将沙子取出过滤, 滤掉结块的沙子, 空载开机查看扩展压为38, 厂方资料显示空载时值小于40, 故扩散板正常。

现在主要考虑是沙子的问题: (1) 询问悬浮床操作者, 发现此床有三个星期没有使用。 (2) 现在正值梅雨季节。 (3) 还有一般沙子使用四年左右, 而我们已经使用五年了。所以沙子有些潮湿与结块。处理办法:将沙子用筛网过滤, 除去结块的部分。同时加些新沙使其达到刻度线以上, 持续开机走沙, 将沙子吹干, 连续运行两天后, 扩展压可以达到106, 可以使用。要达到更好的效果, 建议换沙。厂家建议:长时间不用时, 定期开机运行半天。

故障三:同样悬浮床悬悬浮力度不足。

故障分析:查看扩展压的值为120, 鉴于上次故障经验, 装沙时值在110上下, 空载时值小于40, 初步判断为扩散板故障。为进一步确认, 取出沙子, 空载运行, 扩展压的值为62, 远远超出正常值。可以肯定为扩散板故障。更换扩散板后, 正常工作。

参考文献

流体机械原理 篇6

1. 围绕主线的贯穿式教学方法

流体流动是化工原理的第一章的内容, 是药剂专业学生接触到的第一门偏工科的课程, 由于学时少, 所以偏理论的公式推导, 一律删减, 另外太多的公式, 学生感觉无从下手, 所以提出一条主线:即实际流体的伯努利方程。围绕这个方程, (1) 首先有两个很重要的概念:一是连续性, 二是稳定流动;然后几个重要的物理量:质量流量, 体积流量, 平均速度, 点速度, 压力中的表压、绝对压力、真空度, 以及各物理量之间的关系。 (2) 这个方程最终用来做什么?也就是来选择输送设备, 选择输送设备需要什么呢?就是伯努利方程中的有效能量。 (3) 利用伯努利方程计算有效能量必须知道阻力, 因此围绕阻力, 内容有, 产生阻力的原因-黏度, 表示流动形态的量-雷诺准数, 不同流动形态下的速度分布, 进而推出阻力计算式, 而阻力计算中重点之一是加和的意义, 加和即包括直管、各种管件;重点之二是摩擦系数, 摩擦系数图则是该知识点的重点, 三个区域:层流、湍流、阻力平方区, 不同区域雷诺准数与相对粗糙度对摩擦系数的影响。最后综合例题来讲解利用伯努利方程计算外加有效能量的计算方法, 这个例题中包括连续性方程, 流量流速之间关系, 表压真空度之间关系, 摩擦系数、直管阻力、局部阻力的计算方法。通过主线贯穿, 对流体流动有一个整体认识, 围绕这条主线, 渗透流体流动知识点, 化繁为简, 内容掌握扎实, 学习内容目的性强, 学习兴趣、能力也得以提高。

2. 仿真技术的引入

仿真教学是以仿真技术为基础、用实时运行的动态数学模型代替真实装置进行教学的一种崭新的教学理念[2]。具有实验教学形象逼真, 身临其境, 容错等特点, 大大提高了学生实际动手能力。在流体流动中主要开设不同粗糙度管路的阻力实验, 直观地显示在不同流量下阻力的增减, 以及不同管路不同流量下摩擦系数的变化。通过仿真实验加深和巩固了理论课上所阐述的基本原理, 实现了专业知识与实践技能的紧密结合, 有助于学生树立工程观点, 并且为真实实验打下良好的基础。

3. 真实实验

化工原理实验是药剂专业的一门必修实验课。化工原理实验具有明显的工程特点, 紧密联系化工生产实际, 是实践性很强的一门技术课[3]。在流体流动这一章中有两个实验, 一是演示性实验-伯努利方程实验和流体阻力测定实验, 实验由预习, 实验操作, 实验报告组成;伯努利方程实验是不同管径, 不同高度玻璃管路, 直观的用数据显示流体流动过程中各种能量之间的转换关系, 熟悉压头的概念, 该实验主要以伯努利方程相关内容, 提出很多问题, 回答数值的变化, 学生预习的目的是带着问题做实验, 老师讲解的时候, 采用互动式的, 面对面的讲解。各种物理量改变时, 各能量数值的增减, 让学生积极回答, 通过实验巩固理论知识以及对各种能量有更深刻的认识。

流体阻力实验是不同粗糙度管路, 这个实验对巩固伯努利方程应用, 阻力计算, 雷诺准数及摩擦系数计算等理论知识的掌握有很重要的作用。流体阻力实验预习报告占据很重要的位置, 过去实验时, 平均分配流量区间, 这样实验的结果就是数据集中, 摩擦曲线很不完整, 所以后来做了改进, 就是实验前首先提出要求, 要测定15~20个数据, 使得数据尽量分布在不同雷诺准数区域, 因此预习报告要根据雷诺准数近似平均分配进行计算, 计算速度, 再换算成体积流量, 这样既巩固了流量流速雷诺准数之间的关系, 又同时因为给出任务, 所以不是对付预习报告, 而对实验有了更清楚的认识, 并且数据处理的曲线完整, 误差较小。

最后实验报告, 实验报告大多同学大量抄写实验教材, 很多实验内容没有做, 也不加思考, 全部抄写, 抄袭严重, 雷同严重, 实验报告不仅是实验内容的总结, 更是一种成文能力的锻炼, 因此除实验目的外, 根据实验项目设计, 实验原理及项目设计思路占据实验报告的40%成绩, 数据处理, 试验方法, 包括实验操作, 得到的数据及数据处理处理, 数据不仅和学生动手能力相关, 并且和实验设备精密度相关, 所以数据要求相应降低占10%, 但是数据处理过程占30%, 数据要求和实验分析联系起来评分, 实验分析20%。这样虽然增加了老师批阅报告的工作量, 但是学生写作时的学习空间很大, 实验报告的质量此得到了明显提高。

4. 增加课程小测验

流体流动是化工原理的第一章的内容, 是药剂专业学生接触到的第一门偏工科的课程, 而流体流动内容繁琐学生不易理解掌握, 为提高学生学习兴趣, 掌握学习方法及增强理解能力, 增加小测验, 成绩作为平时成绩。内容主要是理论性内容, 比如不同流动形态下管径, 速度等变化可引起的阻力变化趋势, 简单数据的伯努利方程特殊情况下的应用, 不同流动形态下的速度分布等等, 形式以选择题和简单问答题的方式。时间灵活安排, 可在理论课结束, 距离下课有剩余时间时做一些选择题的测验, 这样既可以给学生指出一个学习方向, 另外也可以作为一种考勤的方式, 还有随时可以解决学习过程中不明白的问题;这部分成绩也纳入平时成绩占20%。这样一来即督促了学生的学习, 也为期末考试减轻了负担[4]。

总之研究教学方法, 是教师永恒的追求, 针对学生特点, 学校特点, 学习内容, 钻研教学方法, 提高学生学习兴趣, 提高教学水平。

参考文献

[1]王志魁.化工原理[M].北京:化学工业出版社, 2005.

[2]周爱东, 王庆等.仿真技术应用于化工原理实验教学的创新实践[J].实验技术与管理, 2007, 24 (3) :84~86.

[3]胡章文, 张翠歌, 李芳.化工原理实验教学创新与实践[J].中国现代教育装备, 2009 (15) :68~70.

流体机械原理 篇7

1 教学实验装置简介

过程流体机械本科教学实验装置主要由往复式压缩机和离心泵测试系统两部分组成。

1.1 往复式压缩机实验装置

往复式压缩机实验装置如图1所示。压缩机的排气管连接到储存压缩气体的储气罐，保证排气压力稳定，储气罐的排气管经由一个截止阀8通过另一段排气管与喷嘴2相连。为测试排气量和示功图，安装了测量主轴的转速脉冲传感器6，测量气缸内气体压力的瞬间变化的压力传感器3，测量储气罐内气压的压力传感器7，测量排气管气体温度的温度传感器5和环境温度的温度传感器1，测量喷嘴前后的气体压力差的压差传感器4。

1热电阻温度计2喷嘴3压力传感器4压差传感器5热电阻温度传感器6脉冲传感器7压力传感器8截止阀

1.2 离心泵实验装置

离心泵实验装置如图2所示。选用单级离心泵3将水从水池1里抽出，在离心泵进口安装真空表10，出口安装压力表11，分别测量进出口压力，并且利用涡轮流量计测量水的流量。

1水池2底阀3离心泵4出口调节阀5涡轮流量计6计量槽7阀8进水管9灌泵口10真空表11压力表12液位计

2 工作原理

2.1 往复式压缩机工作原理

往复式压缩机依靠改变工作腔容积大小来提高气体压力。当活塞回程时在气缸中自外止点向内止点运动，气体通过吸气阀进入气缸，当活塞运动到内止点时，吸气结束；接着活塞自内止点向外止点运动，工作腔容积变小，压力提高；当排气阀打开，输出增压后的气体。

2.2 离心泵工作原理

离心泵在启动前需要灌泵，启动后叶轮以额定转速（2900 rpm）旋转，在离心力的作用下，液体获得能量被甩出叶轮外缘进入泵蜗壳。在蜗壳中液体由于流道的逐渐扩大将动能转为压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至储水罐循环使用。

3 测试方法

3.1 往复式压缩机排气量的测定

在测得压缩机吸入气体压力、温度、排气喷嘴前后的压差后，排气量按如下公式计算：

式中：Q———压缩机的排气量，m3/min;

C———喷嘴系数；

d——喷嘴直径，mm;

△p———喷嘴前后的压力差，Pa;

P0——吸入气体的绝对压力，Pa;

T0——压缩机吸入气体的绝对温度，K;

T1——压缩机排出气体的绝对温度，K。

3.2 往复式压缩机绝热效率估算

对电动机驱动的压缩机，绝热效率是压缩气缸内的指示功率Nad同压缩机的轴功率N轴之比。作为近似计算，压缩气缸内的指示功率可写成：

其中k为绝热指数，ε为压比。

轴功率近似为：

其中η传为电机效率(皮带：0.92～0.98)

因此绝热效率为：

3.3 离心泵性能的测定

离心泵主要性能参数有流量Q、扬程H、轴功率N和效率η。本实验采用涡轮流量传感器测量流量Q。采用压力传感器分别测量泵的进口、出口处的压力，计算泵的扬程。

式中：H———扬程，m;

p1、p2———泵进、出口处液体的压力，Pa;

v1、v2———泵进、出口处液体的速度，m/s;

ρ———被输送液体的密度，kg/m3;

g——重力加速度，m/s2。

采用转矩转速传惑器测量转矩M和转速n,继而计算轴功率N:

式中：N———泵的轴功率，kW;

n———泵的转速，r/min;

M———转矩，N·m。

泵的有效功率Ne为：

因此泵效率的计算公式如下：

4 实验结果

4.1 往复式压缩机实验

根据实验测试结果绘制往复式压缩机的示功图，如图3所示。根据示功图的面积可以算出气缸的平均指示压力，指示功率和气阀功率损失；根据吸入线长度可以算出容积系数λv；根据排气最高压力，可以求出气缸内实际压力比；根据气体压力所产生的气体力，可以作为动力计算和强度校核的依据。另外，由示功图还可以分析判断气阀的工作情况，活塞环和填料是否发生泄漏：进气和排气过程的压力损失；压缩和膨胀过程的热交换情况等。

4.2 离心泵实验

通过实验测出在一定的转速下H-Q、N-Q及η-Q之间的关系，并以曲线表示，如图4所示，该曲线为离心泵的性能曲线。性能曲线是掌握离心泵适宜操作条件和选用泵的重要依据。

5 结论

通过建立《过程流体机械》课程本科教学实验装置、开展教学实验，让学生了解压缩机、泵等过程流体机械的结构特点；了解温度、压力、流量、功率、效率等性能参数的测定方法；了解数据采集与处理方法。通过教学实验，使学生巩固课堂所学知识，起到理论联系实际的作用，激发学生参与真实教学实验的兴趣，为今后走向实际工作岗位打下良好的专业基础。

参考文献

[1]黄平,朱文坚,等.机械基础类实验教学体系改革和实验设备配置研究[J].实验技术与管理,2008,25(12):188-190.

[2]杨红,胡家顺,修吉平.基于PC的压缩机示功图测试、分析系统[J].压缩机技术,2003,(3):14-16.

[3]吉华,邹正文,罗光华.基于PC的活塞压缩机实验测控系统设计[J].压缩机技术,2004,(2):35-36.

[4]郭力民,张谋真.计算机在离心泵特性曲线测定实验中的应用[J].计算机与应用化学,2006,23(8):775-777.

流体机械理论在实践中的应用探索 篇8

1 潜水电泵叶轮工艺改进实际应用

叶轮是潜水电泵的心脏, 其质量的好坏直接影响潜水电泵的流量、扬程和效率。要保证叶轮的铸造质量, 其工装, 尤其是铸造叶轮的首要工装———叶轮芯盒的制作工艺及制作技术就起了决定作用。本案例对潜水电泵叶轮芯盒的制作工艺作一简单介绍, 以配合课程实践教学使用, 仅供参考。

1.1 铸件的技术要求

(1) 常用叶轮铸件结构由前后盖板和均布的6枚叶片组成。

(2) 材质为HT200。

(3) 要求铸件过流部位光滑, 无粘砂、冷隔等铸造缺陷。

(4) 经加工后, 叶轮的不平衡重不大于l g。

1.2 叶轮芯盒的制作要求

(1) 芯盒上、下模必须完全符合叶轮过流部位的流线要求。

(2) 芯盒底面上安装叶片的划线尺寸及包角分度必须准确。

(3) 要求镶在叶轮芯盒中的铜叶片必须光滑并有一定的拔模斜度, 各叶片相同部位厚度相等, 各叶片的重量偏差不大于1 g。

(4) 叶片安装完毕后, 包角在其规定值上误差不大于0.5°, 相邻两个叶片之间的间距误差, 进口边不大于0.5 mm, 出口边不大于1.0 mm。

1.3 叶轮芯盒制作的工艺过程 (以200QJ50潜水电泵叶轮为例)

(1) 制作铲叶片的工作台为铲叶片的准备基准, 需车削一个80±0.1×15的工作台, 并在一个端面上, 依据叶片平面投影图上的角度划分度线, 其角度为叶片放出余量后的包角。

(2) 绘制芯盒图依据叶片的轴面投影图, 顺着叶轮流道的出口方向放出叶轮的加工余量, 再依据此图绘制叶轮的芯盒图。在加工芯盒时需控制尺寸200f7, 以保证镶叶片时基准面的准确。

(3) 放余量为了留出叶轮叶片铸造的收缩量及镶叶片时的磨削量, 需在绘制铲叶轮的叶片样板前, 在其轴面投影图上放出加工余量, 上流线向上平移1.0 mm, 下流线向下平移0.5 mm。

(4) 绘制铲叶片和镶叶片的样板图, 分别以上述工作台的外圆及模型外圆尺寸为基准, 根据其投影尺寸, 绘制每一个包角的铲叶片和镶叶片的样板图, 同时根据角度按顺序编号。然后按图纸要求, 用0.5 mm厚的钢板分别制作出铲叶片和镶叶片的样板各9枚, 制作样板时必须保证横线与纵线垂直。

(5) 选料、铲叶片木模。选一块包角为99°、最大外径为145、高度为58 mm的干燥楸木, 放置于上述的工作台面上, 并使料的中心与工作台面的中心重合, 料的包角与工作面的包角相符, 然后从0°～99°以铲叶片样板为基准, 依次铲出各角度上的轴面截线, 最后将这些线圆滑过渡, 则形成叶轮叶片的工作面。在铲制过程中, 如果某一角度上的样板误差较大, 使叶片某一处过于凹陷或凸出, 则应修正样板, 以保证叶片工作面的光滑过渡。

1.4 叶片木模的校正

为了减少木模在翻铸叶片之后镶制时的误差, 在翻铸铜叶片之前应在叶轮芯盒上对叶片进行校正。

(1) 将镶制叶片的样板按角度依次准确、牢固地粘附在叶轮芯盒上。

(2) 用石膏将叶片之间的空隙填满, 待石膏晾干后, 再连接叶轮样板工作面的每一条线, 使之光滑、流畅, 最终形成叶轮叶片的靠模以备用。

(3) 将铲好的叶片翻到叶轮芯盒的靠模上, 修正木片, 使之与靠模完全相符。

(4) 修正完毕后, 将木片作防变形处理, 并尽快翻铸铜片。

1.5 芯盒制作

铜片翻铸完成后, 以靠模为基准, 依次研磨铜片6枚, 使铜片与靠模及芯盒下盖板完全相符, 并保证每个叶片的尺寸及重量误差在控制的范围内。然后, 取下靠模, 依据工艺要求、划线尺寸和包角用定位销将6枚叶片均匀地固定在叶轮芯盒的下盖板上, 最后分别研磨每一枚叶片使之与上盖板相符, 完成芯盒制作。

1.6 叶轮芯盒制作工艺的优点

(1) 制作工艺简单, 便于操作, 可以降低对操作人员的技术要求。

(2) 能缩短芯盒制作周期, 提高工效, 降低制作成本。

2 潜水电机铸造工艺研究

电机的核心铸造部分是铸铝端环和铝导条, 潜水电机的铸铝转子是采用自制离心式转子铸铝机铸造生产的, 近年来一直出现铸铝转子端环、平衡环残缺不全, 转子出现缩孔、气孔, 转子槽型内铝液浇不足等质量问题, 有时还会出现断、细条现象, 造成电机功率因数降低, 致使加工好的转子报废, 既造成了浪费, 又耽误了生产。铸铝转子的质量问题直接导致了电机扫膛故障率升高。为此, 根据流体机械工作原理, 我们和企业合作, 对现用的工艺、模具及设备进行了分析和改进, 通过使用, 其效果比较满意, 现将改进前后的情况作一对比分析。

2.1 铸铝设备

铸铝设备采用自制离心式转子铸铝机, 引起转速过高, 浇注式转一下就停, 不能达到铸铝机要求的转速, 同时因离心力过大, 造成转子内部的铝液甩到周边, 内部产生空隙, 易造成废品。

改进措施:我们改变了离心式转子铸铝机的结构, 使离心铸铝改为振动铸铝, 避免了离心力过大而产生的缺陷, 同时增加了变速机构, 铸大直径转子使用低速, 铸小直径时用高速。

2.2 熔铝工艺

熔铝工艺采用传统的焦炭炉化铝, 工艺存在许多不利因素: (1) 焦炭燃烧过程中, 灰尘、残渣及焦炭等赃物落进铝液中, 影响铝液质量; (2) 熔铝前, 每次坩埚内剩铝及残渣清理不干净, 影响铝液质量; (3) 铝液温度无法测量和控制, 仅靠目测误差很大。温度过高, 铝液内部含气量增加;温度过低流动性差, 易凝固, 使转子端环、平衡环残缺不全; (4) 坩埚为铸铁坩埚, 熔炉前必须将内腔清理干净。预热150℃后内腔涂刷高温涂料, 操作复杂。

改进措施: (1) 熔炉钳锅改为石墨坩埚, 周围盖一环形盖板, 坩埚上盖一生铁盖板, 让冒出的炭火、灰尘及周边的焦炭不易进入坩埚内; (2) 化铝前尽量将坩埚内的剩铝、残渣清理干净; (3) 增加热电藕测温显示装置, 将铝液温度控制在740～800℃之间浇注; (4) 加入除渣剂、排气剂、对铝液进行净化处理, 保证铝液质量; (5) 保证铸铝转子用工业纯铝的杂质含量 (质量分数) 不超过以下规定:≤0.3%Fe, ≤0.22%Si, ≤0.45% (Fe+Si) , ≤0.015%Cu。

2.3 铸铝模的分析与改进

(1) 铸铝模具采用中心浇注, 其浇注系统较短, 容铝量较少, 压力低。内浇道数为2个, 其界面为15 mm×3 mm。若铝液温度低于740～900℃, 则因铝液流程长, 铝液凝固快, 使铝液充型能力降低, 使转子出现浇不足。

(2) 铸铝转子模的平衡柱处容腔小, 排气性差, 易造成转子导条和平衡柱浇不足。

改进措施: (1) 加高直浇道, 增加铝液容量, 将2个内浇道改为3个, 截面增高至20 mm×4 mm, 提高铝液的流量和铝液的补缩效果; (2) 在铸铝模的平衡柱处开一排小孔, 便于铝液充满型腔时气体排出; (3) 每班浇注铝液前, 在铸铝模内喷一层涂料。

2.4 转子铁心和铸铝模的预热处理

转子铁心和铸铝模均用焦炭火预热, 预热温度无法控制。温度过高, 造成硅钢片槽形出现氧化层脱落, 不利于降低电机的杂散损耗, 氧化层脱落进入转子槽内, 容易发生转子断条现象, 温度过低, 铝液在槽内降温快, 易凝固, 易出现浇不足。

改进措施: (1) 采用现有的电炉预热, 转子铁心的预热温度控制在400～500℃之间, 较长的铁心可提高预热温度50℃, 保温10～20 min后取出浇注; (2) 铸铝模具的上、下模预热温度为320～380℃, 中模预热温度为180～250℃; (3) 预热后的模具喷一层涂料, 便于铸件脱模。

2.5 效果

通过逐项落实以上的工艺改进措施后, 铸铝转子的合格率由原来的82%提高到现在的96%, 经济效益显著提高。

3 结语

流体流动机械能衡算的不同方法 篇9

流体流动的能量衡算是流体流动理论的重要内容, 衡算式的建立过程是对能量理论的最好阐释, 建立过程除了必须科学合理外, 还应利于理解掌握。列举了在教学中见到的不同机械能衡算式的推导方法, 意在引起共识, 谨供同行及相关人员参阅。

1 流体流动机械能衡算式的力学推导法

1.1 流体受力分析

理想流体 (无粘性流体) 在如图1所示的管道内作稳定流动, 在管截面上液体质点的速度分布是均匀的。流体的压力、密度都取管截面上的平均值, 流体质量流量为qm, 管道截面积为A。

在管道中取一微管段dx, 段中的流体质量为dm。作用此微管段的力有:

(1) 作用于两端的总压力分别为p A和

(2) 作用于重心的重力为gdm;因故作用于重心的重力沿x方向的分力为

由上述可知, 作用于微管段流体上的各力沿x方向的分力之和为

另外, 流体流经管路时, 不仅压力发生变化, 而且动量也要发生变化。流体流进微管段的流速为u, 流出的流速为u=+du。因此动量的变化速率为

根据动量原理, 作用于微管段流体上力的合力等于液体的动量变化的速率

此式称为柏努利方程式, 适用于不可压缩的非理想流体, 故又称上式为理想流体的柏努利方程式。

1.2 柏努利方程式的物理意义

式中, gz为单位质量液体所具有的位能, 为单位质量液体所具有的静压能。因质量为m、速度为u的流体所具有的动能为mu2/2, 故柏努利方程式中的u2/2为单位质量流体所具有的动能。

位能、静压能及动能均属于机械能, 三者之和称为总机械能。这三种形式的能量可以相互转换, 但总能量保持不变。所以, 柏努利方程式是单位质量流体机械能守恒方程式。

上式为单位重量流体能量守恒方程式。

2 流体流动机械能衡算式的直接能量形式分析法

2.1 分析流体流动的各种能量

物体的能量有各种形式, 但与流体流动有关的能量主要有内能、位能、动能和静压能等四种。

2.1.1 内能。

内能是贮藏在流体内部的能量, 是由于原子与分子的运动及其相互作用存在的能量。因此流体的内能与其状态有关。内能大小主要决定于流体的温度, 而流体的压力影响可以忽略。单位质量流体的内能以U表示, 单位为J/kg。

2.1.2 位能。

在重力场中, 流体高于某基准面所具有的能量称为流体的位能。流体在距离基准面高度为Z时的位能, 相当于把流体从基准面提高高度为Z时, 重力对流体所作的有用功。因此, 质量为m的流体在高度为Z处的位能为mg Z, 所以单位质量流体的位能

2.1.3 动能。

流体因运动而具有的能量, 称为流体的动能。在物理学中已经说明, 质量为m、速度为u的物体的动能为因此单位质量流体的动能其单位

2.1.4 静压能。

流体因静压强所具有的能量, 称为静压能。流体进入某一截面时所得到的静压能, 相当于这部分流体流过该截面时需克服此截面静压力作用所做的功。

如图2所示的流道中, 设截面a-a的面积为A、压强为p, 则流体在通过截面a-a时, 受到的上游总压力为P=p A。若单位质量流体体积为υ, 那么通过该截面所走的距离为即可将单位质量流体看作为底面积为A、长为L的直柱体, 在总压力P作用下, 该流体柱移动距离L后, 即通过截面a-a。所以将单位质量流体压过截面a-a所需的功为这种功只有在流动时才体现出来, 称为流动功。

流体流过截面a-a后, 这部分功又以静压能的形式进入截面a-a的下游系统。因此单位质量流体所接受的静压能=pυ

2.2 确定机械能衡算式

在考虑流体输送所需能量及输送过程中能量的转变和消耗时, 由于总能量衡算式中的热能和内能都不能直接转变为用于输送的机械能, 故可将热能和内能除开, 而只研究机械能互相转换的关系。

再者由于流动在衡算范围内流动时, 须做功克服流动阻力, 故机械能有所损耗。消耗的这部分机械能转化为热能后, 不能自动地再转化为用于流体输送的机械能, 所以这部分热, 被流体所吸收, 使流体的温度略微升高, 略微增加了一点流体的内能。在机械能衡算中不计入内能和热, 所以把克服流动阻力损失的机械能列入输出项中。1kg流体的机械能损失用∑hf表示, 单位J/kg。

于是可列出流动系统中衡算范围内, 以1kg流体即单位质量流体为基准的机械能衡算式:

即柏努利方程式。

由于篇幅所限, 机械能衡算式推导的其它方法不再逐一介绍。

摘要：流体流动机械能衡算方法有多种, 主要介绍了力学推导法和直接能量形式分析法两种, 这两种方法论述较简练浅显便于理解掌握。谨供相关人士参考。

关键词：流体流动,机械能,衡算式

参考文献

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[2]李凤华, 于士君.化工原理[M].大连:大连理工大学出版社, 2006:15-16.

[3]王振中, 张利锋.化工原理 (上册) [M].北京:化学工业出版社, 2007:20-23.