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轴流式水轮机叶轮(涡轮式水轮机)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-17 06:40   点击:161  编辑:admin   手机版

1. 涡轮式水轮机

1913 年,奥地利的卡普兰教授发明了螺旋桨式水轮机,是在Francis涡轮基础上发展而来的。是一种内向流反应涡轮,有可调整的刀片——这是卡普兰式螺旋桨最大的特点。现在广泛使用在世界各地的水力发电机组和船用螺旋桨上。

2. 涡轮机和水轮机

有区别,涡轮机利用流体冲击叶轮转动而产生动力的发动机,按流体的不同而分为汽轮机,燃气轮机和水轮机.广泛用做发电,航空,航海等的动力机.内燃机则是可燃物质作为动力来驱动

3. 汽轮机水轮机

汽轮机发电机转子是隐极式的,水轮机发电机是凸极式的;汽轮机发电机转子磁极数较少,水轮发电机较多;汽轮发电机体积比较小,水轮发电机体积很大!

4. 涡轮式水轮机结构

非死即伤,水轮机内是动能巨大的水流,而且有旋转、冲击等紊流,不过在进水口之前有拦鱼网以及拦污栅,过水轮机的鱼并不多。

5. 涡轮式水轮机设计

单位流量是指1米水头下,转轮直径为1米时的流量。

根据实测的模型试验结果换算到上述值。公式就是这个Q11=Q/(D*D*sqrt(H))了。

Q11---单位流量m3/s;Q---模型试验水轮机引用流量m3/s;D---模型水轮机转轮标称直径m;H---水轮机模型试验工作水头m

当然,不管是额定流量还是实时流量,都得具备去给其测量流量的平台,也就是至少需要一个地方可以加装流量计以达到流量测量的目的(很古老的通过用电量去换算的方法除外)。流量测量原理有很多:如机械式、超声波、电磁、涡轮涡街式等。安装方法大致分为非接触式(外夹式)和接触式(管段式或插入式),如果您不是长期持续地在同一个点测量的话,建议选用超声波外夹式(不需破管,不需断管,管外安装非接触测量),同一套设备可以流动应用于多个测量点。

6. 涡轮式水轮机在水利方面应用

涡轮就是将流体的动能转化称为机械能的一种装置,从广义的来讲,水力发电机,火力发电机,风力发电机等都是涡轮发电机。

水力发电机上,水轮机就是涡轮的一种,火力发电上,蒸汽轮机就是涡轮的一种,风力发电机的叶轮就是涡轮的一种。侠义意义上的涡轮发电机指的是只有简单涡轮和发电机组成的结构简单的一体化发电机,比如,在飞机上应用的空气冲压涡轮应急发电机,在电子战飞机上使用有些电子对抗吊舱,它就用了空气冲压涡轮发电机作为电力供应装置,如ea-6,ea-18电子战飞机使用电子对抗吊舱。

在气象测量上应用的做风力测速的涡轮发电机等。

7. 涡轮式水轮机安装讲解

1、火力发电:利用燃烧煤炭、石油、天然气等燃料产生的热能,使锅炉水管中的水受热成为高温高压的蒸汽,并推动汽轮机转动, 进而带动发电机发电。

2、水力发电:通过筑坝将位于高处的水向低处流动时的位能转换为动能,此时装设在水道低处的水轮机受到水流的推动而转动, 将水轮机和发电机相连接,就能带动发电机转动从而将机械能转换为电能。

3、核能发电:利用原子核分裂时产生的能量,将反应堆中的水加热产生蒸汽,在蒸汽的推动下,汽轮机带动发电机转动产生电能。

4、风力发电:利用风力推动风车带动发电机发电;太阳热能发电:利用聚热装置将太阳热能聚集并加热水管中的水产生蒸汽,进而带动涡轮发电机发电。

5、太阳光能发电:将具有光电效应的硅材料制成太阳能电池 板,通过接收太阳光能的照射将光能转变成电能。

8. 水力涡轮机

在野外,比较常见的便携式发电装置大多利用太阳能发电,但这种发电装置往往受天气影响较大。或许一台便携式水力涡轮机会是个不错的选择。Estream 便携式水力发电机主要材质为ABS塑料和聚碳酸酯。另外,用一台汽油发电机也可以发电,就是噪音大了些。

9. 涡轮式水轮机的工作原理

特斯拉在专利中宣称,该装置是用于使用流体作为动力介质,以区别于别的流体推进和压缩装置的专利申请(虽然该设备的确可用于这些用途)。 直至2006年,特斯拉涡轮自发明以来还是没有广泛用于商业用途。 然而特斯拉泵自1982年以来一直市售,用来输送具有腐蚀性,高粘度,高剪切力敏感性,含有固体,或是其他泵难以处理的流体。 特斯拉本人并没有接到过大宗生产合同。 在他那个时代的主要困扰,如前所述,是材料学知识和对高温材料研究的贫乏。 当时最好的冶金技术仍不能防止涡轮盘在运转中的扭曲和变形。

今天,在该领域的许多业余的实验已经在有意使用以压缩空气或蒸汽为动力源的特斯拉涡轮机(蒸汽由燃料燃烧产生的热制造,通常来源于汽车的涡轮增压器或太阳能辐射)。 涡轮圆盘的形变问题已被部分解决,主要是归功于新材料的应用,如使用碳纤维来制造涡轮盘。一个很好的例子是PNGinc公司和国际涡轮与动力有限公司都在他们的特斯拉涡轮设计中用到了碳纤维材料。

目前对特斯拉泵有需求的是作为废料泵。因为工厂和研磨厂的普通泵经常会被废料卡住。

特斯拉涡轮的另一需求离心多碟式血泵的研究已经取得了可喜的成果。 生物工程科学家将在21世纪持续对其进行研究。 在特斯拉的年代,传统的涡轮机效率低,因为设计高效率效叶片所需要的空气动力学原理不存在,低质量的材料没法制造出能在极端速度和温度下工作的叶片。 一个传统的涡轮效率取决于其进气和排气压力差,为了达到更高的压力差,必须要极端高温的蒸汽,所以只有高温材料才能创造高效率。 如果涡轮机在室温下用液体工作,那么你可以在排气口使用一个冷凝器来增加压力差。

特斯拉的设计回避了涡轮叶片的主要缺点。 它的确还存在剪切流动的限制等问题。 特斯拉涡轮的一些优点在于适用于低流速和小流量的需求。 为了不在流体吹出圆盘边缘时形成湍流,圆盘要尽可能薄。 因此大流量的机器就需要更多的圆盘。最高效率时,圆盘之间的间距必须接近边界层的厚度,而且由于流体的边界层厚度取决于其粘度和压力,流体性质不同,边界层厚度也不相同,所以一种设计就可用于各种燃料和液体的说法不正确的。特斯拉涡轮机与传统涡轮机的区别仅限于将能量从流体转换到轴上的方式不同而已。实验证明特斯拉涡轮负载越大效率越低。负载小时,流体从进入到排出经历了很大的旋转,在大负载下,这种旋转数量下降并逐渐变得更短。这将增加剪切损失,也降低了效率,因为气体与圆盘的接触更少了。

效率是描述输出功率的。 轻载下高效率而重载下效率损失提高并不只是特斯拉涡轮机的特点。

特斯拉涡轮机的效率预计为60% 。请记住,水轮机的效率是从使用涡轮发,最高不超过95%。记住涡轮的效率和涡轮发动机的循环效率是不同的。轴式涡轮机在如今的蒸汽设备中效率可达60%到70%(西门子公司数据),而整体设备的循环效率也就在25%到42%,而且上限无论如何低于卡诺循环效率。 特斯拉声称,他的一个蒸汽版本的装置将达到95%左右的效率。西屋公司对特斯拉蒸汽涡轮机的实际测试显示每输出1马力小时平均需要38磅蒸汽,对于涡轮来说效率在20%左右,而当代的蒸汽涡轮往往可以达到超过50%效率。流体推进的理论和技术以及热力学的能量转换已在各种专利中现身。 热力学效率是用来衡量相比等熵的情况之下到底工作效率如何的,是理想状态下输入效率和输出效率的比值。 这可以被视为是理想状态下焓的变化和压力变化的比值。(如有翻译错误请数学和物理好的朋友纠正。)

在20世纪50年代, 沃伦赖斯试图重新创建特斯拉的实验,但他在早期测试中没有严格地按照特斯拉的专利设计来制造他的涡轮机(这个机器既不是一个特斯拉多段式涡轮机,也没有特斯拉设计的喷嘴)。赖斯的单级实验系统的工作流体是空气。 早先发布的报告中赖斯的测试表明单级涡轮的效率是36%至41%。他表示如果严格按照特斯拉的设计来测试,预计效率可能会更高。

在赖斯退休之前他完成了特斯拉涡轮机最后的测试并做了大量的关于多级涡轮的层流数据分析。他声明这个设计具有极高的效率(不是连接机器后的整体系统工作效率),在1991年出版了题为“特斯拉的涡轮机”的报告,报告做了以下陈述:

“随着分析结果正确使用,转子层流使用效率是非常高,甚至超过95%。然而,为了实现转子高效率,流量必须尽量小,这意味着高效率的代价是必须要有足够多数量的涡盘,组成一个体型巨大的转子。“

现代多级式有叶涡轮机通常达到60% - 70%的效率,而在实践中大型汽轮发电机组常常表现出90%以上的效率。 在配合了特斯拉的设计后,一定大小的涡形转子使用常规流体(蒸汽,气体或水)也可以达到预想的60%至70%的效率以及更高。(如有翻译错误请工程学好的朋友帮忙纠正。)

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