流体机械原理水力机械的空化与空蚀

流体机械原理水力机械的空化与空蚀第1页，课件共25页，创作于2023年2月一、空蚀

1、机理 当低压区的压力降至当时水温条件下的饱和汽化压力时，流动的水体空化，其中的微核生长成空泡乃至空穴，这些空泡和空穴在随后的高压区里受压，反弹直至空泡迅速凝结而完全溃灭及由此而产生的一系列物理、化学过程。§4-1空化和空蚀机理

第2页，课件共25页，创作于2023年2月

1）初生条件 2） 3）受压、反弹、溃灭

反弹：上千次/秒——速度快，过程极短；§4-1空化和空蚀机理

第3页，课件共25页，创作于2023年2月

2、分类

1） 2）§4-1空化和空蚀机理

第4页，课件共25页，创作于2023年2月

3、危害

低比速中比速高比速§4-1空化和空蚀机理

第5页，课件共25页，创作于2023年2月二、空化数（汽蚀数）

1、压力系数（绝对压力高出环境压力的相对数） 1）单翼型：（） 2）叶栅：（） 与环境无关。

2、空化数（临界压力低于环境压力的相对数）

环境压力场特性，与翼型（栅）的流动特性无关（大好）。§4-1空化和空蚀机理

第6页，课件共25页，创作于2023年2月 1）单翼型： 2）叶栅：（环境移至叶栅进口）

3、初生空化数（临界） 翼型（栅）本身的特性与环境无关（小好）。§4-1空化和空蚀机理

第7页，课件共25页，创作于2023年2月§4-2水力机械的空化参数

一、水泵

1、汽蚀余量 ①定义 单位重量水体在水泵进口断面上所具有的高出当时水温条件下的饱和汽化压力的富裕能量,以换算到水泵基准面的米水柱高表示。 水泵基准面（计算基准面（安装基准面）：

第8页，课件共25页，创作于2023年2月

§4-2水力机械的空化参数

第9页，课件共25页，创作于2023年2月 ②定义式

1）必需汽蚀余量 ①定义 泵内叶片进口边最低压力点的压力等于当时水温条件下的饱和汽化压力时，水泵的汽蚀余量。 ②定义式（汽蚀基本方程） 物义： 断面间的流动损失及压降§4-2水力机械的空化参数

第10页，课件共25页，创作于2023年2月 2）安全汽蚀余量 ①定义 考虑了安全量的最小汽蚀余量。 ②定义式 3）有效（装置）汽蚀余量 ①定义 吸水装置为水泵提供的有效汽蚀余量。 ②定义式§4-2水力机械的空化参数

第11页，课件共25页，创作于2023年2月

2、吸上真空度 ①定义 水泵进口断面上的真空度，以换算到水泵基准面的米水柱高来表示。 ②定义式：

③与之间的关系 1）临界吸上真空度 ①定义 标准状态下，与相对应的真空度。§4-2水力机械的空化参数

第12页，课件共25页，创作于2023年2月

②定义式

③非标准状态

令Hs与Δh关系式中的Δh为Δhr，代如上式得： 2）允许吸上真空度 ①定义 考虑了安全量的最大吸上真空度。

②定义式§4-2水力机械的空化参数

第13页，课件共25页，创作于2023年2月 同理有：

3）装置吸上真空度 ①定义 水泵进口断面上实在的吸上真空度。 ②定义式 标准状态下有：

二、水轮机

1、出口断面（低能低压断面） 2、安装基准面和计算基准面不统一§4-2水力机械的空化参数

第14页，课件共25页，创作于2023年2月§4-2水力机械的空化参数

第15页，课件共25页，创作于2023年2月

3、流向相反→水头损失的符号相反 4、实用无量纲空化数

1）电站汽蚀系数（空化系数）

§4-2水力机械的空化参数

第16页，课件共25页，创作于2023年2月

2）汽蚀系数（空化系数）

3）安全汽蚀系数

5、在中不计以更偏安全。§4-2水力机械的空化参数

第17页，课件共25页，创作于2023年2月三、相似律及综合判数

1、相似律：

2、汽蚀比转数：（比叶轮）

西方国家常用：

（比叶轮）

国际推行：（无量纲、单位制统一）

§4-2水力机械的空化参数

第18页，课件共25页，创作于2023年2月四、安装高度 1、水轮机

1）计算吸出高度 由变形有：

考虑： ①（海平面）；

②（5℃～25℃）§4-2水力机械的空化参数

第19页，课件共25页，创作于2023年2月

③每爬高900m

即： 则有实有计算式： 2）工程吸出高度 2、水泵§4-2水力机械的空化参数

第20页，课件共25页，创作于2023年2月

3、讨论 1）是工况的函数，所以在计算时，实际上有在一个控制工况的选择问题 2） 3） 4） 5）理论上安全；实际影响因素还很多。

§4-3空化的模拟及热力学效应

不讲。§4-2水力机械的空化参数

第21页，课件共25页，创作于2023年2月§4-4防护及改善措施

总体上是和提高效率相互矛盾的。一、降低必需汽蚀余量

1、设计 2、选型：选择小余量和高效率一起综合考虑。二、提高装置汽蚀余量 1、 2、第22页，课件共25页，创作于2023年2月三、专项技术

1、诱导轮

§4-4