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水利发电之轴流式水轮机

2018-4-22 21:03| 发布者: dymodel| 查看: 996| 评论: 0|原作者: 水利发电

摘要: 轴流式水轮机的工作原理与常见的风力机相似。水流以轴向推动转轮叶片做功,轴流转桨式水轮机有较高的运行效率。 轴流式水轮机属于反击式水轮机,主要由转轮、转轮室、导水机构、蜗壳组成。 转轮的结构与工作原理 ...
轴流式水轮机的工作原理与常见的风力机相似。水流以轴向推动转轮叶片做功,轴流转桨式水轮机有较高的运行效率。
轴流式水轮机属于反击式水轮机,主要由转轮、转轮室、导水机构、蜗壳组成。
转轮的结构与工作原理
轴流式水轮机的转轮的叶片像电风扇的叶片,图1是一个四叶片转轮。
水利发电之轴流式水轮机
图1 四叶片轴流式转轮
转轮安装在转轮室内,水流进入转轮和离开转轮均是轴向的,如图2所示。
水利发电之轴流式水轮机
图2 轴流式转轮与转轮室
轴流式水轮机叶片截面为翼形,根部厚边缘薄,水流轴向通过转轮叶片,工作原理与风力机相似。图3是叶片受力图,图中以一个叶片的截面来简单分析叶片的受力,转轮轴线垂直于地面,图中箭头线是矢量线,同时表示大小与方向。
 
图3 叶片受水流作用力图
先看左面图,m是靠近叶片的一个水质点,为看的清楚,把他挪到左上方,水质点的速度是V,由于水进入转轮区有环量,在图中的方向不是垂直向下,而是向左方倾斜;叶片绕轴旋转,截面的切线速度是U,相对于叶片水质点m则是以-U的速度向右运动;所以水质点m相对于叶片的运动速度是W,也就是说叶片受到水流的方向是W。
再看右图,叶片受到方向是W的水流作用,由于W与翼形弦线c有攻角α,会产生一个垂直于W的升力L,同时也受到阻力D(与W同向),两力的合力R是叶片受到的力,R在水平方向的分力是F,F就是推动叶片旋转的力。
轴流式水轮机叶片数目一般为3至8片,低水头少叶片,高水头多叶片。轴流式水轮机转轮流道的过流断面面积较大,可提高了水轮机的单位流量和单位转速,可以采用较小的转轮直径和较高的转速,从而缩小了机组尺寸,降低了投资。轴流式水轮机适用于较低水头、较大流量的水利资源。 
   轴流定桨式转轮和轴流转桨式转轮
轴流式水轮机分为轴流定桨式和轴流转桨式两种,图4是这两种水轮机转轮的图片。
 
图4 轴流式水轮机的转轮

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