水轮机的空化与空蚀课件.pptx
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- 水轮机 课件
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1、第四章第四章 水轮机的空化与空蚀水轮机的空化与空蚀第一节、水轮机的空化与空蚀第一节、水轮机的空化与空蚀1. 概念概念v 沸腾:沸腾:水在一定压力下加温引起的汽化;水在一定压力下加温引起的汽化;v 空化:空化:环境温度不变压力降低引起的汽化。环境温度不变压力降低引起的汽化。 空化压力空化压力:在给定温度下,液体开始汽化的临界压力。在给定温度下,液体开始汽化的临界压力。 空蚀:空蚀:当空化产生的空穴进入压力较低的区域,开始变成较当空化产生的空穴进入压力较低的区域,开始变成较大的气泡,然后气泡被流体带到压力高于临界值的区域,气大的气泡,然后气泡被流体带到压力高于临界值的区域,气泡就将溃灭,引起过流表
2、面的材料破坏。泡就将溃灭,引起过流表面的材料破坏。2. 空蚀破坏的机理空蚀破坏的机理v水开始汽化水开始汽化汽泡汽泡(水蒸气水蒸气+空气空气)进入高压区进入高压区向向汽泡中心压缩、冲击,在汽泡内形成很大的微观水汽泡中心压缩、冲击,在汽泡内形成很大的微观水锤压力锤压力(可达几百大气压可达几百大气压); 汽泡产生反作用力向外膨胀,压力升高,水流质点汽泡产生反作用力向外膨胀,压力升高,水流质点向外冲击。向外冲击。 大量汽泡连续不断地产生与溃灭,水流质点反复冲大量汽泡连续不断地产生与溃灭,水流质点反复冲击,使过流通道的金属表面遭到严重破坏击,使过流通道的金属表面遭到严重破坏 机械破机械破坏,称为疲劳剥蚀
3、坏,称为疲劳剥蚀。v汽泡被压缩,由于体积缩小,汽化破坏时水流质点汽泡被压缩,由于体积缩小,汽化破坏时水流质点相互撞击,引起局部温度升高相互撞击,引起局部温度升高(可达到可达到300),汽泡,汽泡的氧原子与金属发生化学反应,造成腐蚀;同时由的氧原子与金属发生化学反应,造成腐蚀;同时由于温度升高,产生电解作用于温度升高,产生电解作用化学腐蚀化学腐蚀。v使过流部件机械强度降低,严重时整个部件受使过流部件机械强度降低,严重时整个部件受到破坏。到破坏。v增加过流部件的糙率,水头损失加大,效率降增加过流部件的糙率,水头损失加大,效率降低,流量减小,出力下降。低,流量减小,出力下降。v机组产生振动,严重时造
4、成厂房振动破坏。机组产生振动,严重时造成厂房振动破坏。v缩短了机组检修的周期,增加了检修的复杂性。缩短了机组检修的周期,增加了检修的复杂性。消耗钢材、延长工期。消耗钢材、延长工期。3. 空蚀造成的危害空蚀造成的危害第二节第二节 水轮机空蚀类型水轮机空蚀类型v翼形翼形( (叶片叶片) )空蚀空蚀:转轮叶片背面出口处产生的空蚀,与转轮叶片背面出口处产生的空蚀,与叶片形状、工况有关。是反击式水轮机的主要空蚀形式。叶片形状、工况有关。是反击式水轮机的主要空蚀形式。v间隙空蚀:间隙空蚀:当水流通过间隙和较小的通道时,局部流速当水流通过间隙和较小的通道时,局部流速增大,压力降低而产生的空蚀。增大,压力降低
5、而产生的空蚀。v空腔空蚀:空腔空蚀:在非最优工况时,水流在尾水管中发生旋转在非最优工况时,水流在尾水管中发生旋转形成一种对称真空涡带,引起尾水管中水流速度和压力的形成一种对称真空涡带,引起尾水管中水流速度和压力的脉动,在尾水管进口处产生空蚀破坏,还可能造成尾水管脉动,在尾水管进口处产生空蚀破坏,还可能造成尾水管振动。振动。v局部空蚀:局部空蚀:在过流部件凹凸不平因脱流而产生的空蚀。在过流部件凹凸不平因脱流而产生的空蚀。 翼形空蚀翼形空蚀局部空蚀局部空蚀空腔空蚀空腔空蚀间隙空蚀间隙空蚀尾水管内的真空涡带尾水管内的真空涡带1 .4 .2 V o rte x O b se rv e d in F r
6、a n c is R u n n e r( 涡 带 观 察 )较大负荷时低负荷时第三节第三节 水轮机的空蚀系数、吸出高和安装高程水轮机的空蚀系数、吸出高和安装高程一、水轮机的空蚀系数一、水轮机的空蚀系数v 衡量水轮机好坏:一是效率;二是空蚀系数。衡量水轮机好坏:一是效率;二是空蚀系数。v 反击式水轮机发生空蚀破坏的根本原因是过流通道中出现反击式水轮机发生空蚀破坏的根本原因是过流通道中出现了了ppb的情况,因此防止空蚀的措施是限制的情况,因此防止空蚀的措施是限制p的降低,使的降低,使ppb。v 影响水轮机效率的主要原因是翼型空蚀,所以衡量水轮机影响水轮机效率的主要原因是翼型空蚀,所以衡量水轮机空
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