水力损失

更新时间:2022-08-25 15:46

水轮机在工作时,水流要经过引水部件、 导水部件、转轮和尾水管等过流部件,水流便产生摩擦、撞击、漩涡和脱流等损失。这些情况所引起的水头损失,称为水力损失。它随过流的流速增加而加大。

产生原因

在泵的所有损失中,对水力损失了解得最少,水力损失是最重要的。这是由于影响水力损失的因素是如此之多,甚至连这些因素的综合影响也不能精确地确定。一般来说,水力损失是由下列原因引起的:

1.表面摩擦损失;

2.由于液流速度的大小和方向改变而引起的漩涡损失和脱流损失。

在第二组损失中还包括所谓冲击损失和扩散损失。在泵中,从吸入短管到吐出短管的各部分流道,没有一段液流方向或流道面积和形状不是变化的。此外,一部分流道是旋转的,这就引起速度分布的变化,因此使研究水力损失更加复杂。在这种情况下,不可能以满足任何一个实际目的的精确度来计算泵内的摩擦损失。

组成部分

液体在泵内流动,通过叶轮导轮和泵壳时,产生的摩擦阻力;另外,当流体进入叶轮和从叶轮出来时会产生碰撞和旋涡,也会引起局部阻力损失。这两部分损失统称为水力损失。

由以下三部分组成:

(1)摩擦阻力损失。

(2)漩涡阻力损失。

(3)冲击损失。

过程分析

流体流经泵或风机时,必然产生水力损失。这种损失同样也包括局部阻力损失和沿程阻力损失。水力损失的大小与过流部件的几何形状、壁面粗糙度以及流体的粘性等密切相关。机内阻力损失发生于下述几个部分。第一,进口损失△H1,流体经泵或风机入口进入叶片进口之前,发生摩擦及90°转弯所引起的水力损失。此项损失,因流速不高而不致太大。第二,撞击损失△H2,当机器实际运行流量与设计额定流量不同时,相对速度的方向就不再与叶片进口安装角的切线相一致,从而发生撞击损失,其大小与运行流量和设计流量差值之平方成正比。第三,叶轮中的水力损失△H3,它包括叶轮中的摩擦损失和流道中流体速度大小、方向变化及离开叶片出口等局部阻力损失。第四,动压转换和机壳出口损失△H4。流体离开叶轮进入机壳后,有动压转换为静压的转换损失,以及机壳出口损失。

于是,水力损失的总和∑△H=△H1+△H2+△H3+△H4。上述四部分水力损失都遵循流体力学流动阻力的规律。

减小方法

(1)流道表面尽量光滑。水力摩擦损失随相对粗糙度的增加而增加。

(2)流道湿周应尽量小。在泵的流道各种断面形状中,当过流断面面积相同时。圆形湿周最小,方形其次,长方形较差。流道断面中存在尖角(容易出现在扭曲叶片与壁面的夹角处)是不利的。

(3)泵内各部分流道不宜过长。例如叶轮叶片、导叶叶片等形成的流道过分加长除增加摩擦损失外,还给铸造清砂等带来困难。

(4)扭曲叶片进口部分的断面不宜过分狭窄,在叶片绘型时应注意叶轮或导叶叶片进1:3边的工作面与相邻叶片的背面所构成的过流断面不要太窄小,避免相对速度太快,降低泵的效率和吸入能力。

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