叶轮机原理与设计

“叶轮机设计与实验” 教学实验指导书

教学实验名称：叶轮机设计与实验

Turbomachinery Design and Experiment

学分/学时：0.5/16

适用专业：航空发动机设计、交通运输工具

先修课程和环节：航空发动机原理、叶轮机械原理

一、实验目的

1） 2）

掌握离心式压气机和向心式涡轮的基本气动设计方法； 掌握离心式压气机和向心式涡轮的基本性能测量。

二、实验内容及基本原理

实验内容

应用所学过的叶轮机原理基本知识，进行离心式压气机和向心式涡轮的气动设计，包括：压气机和涡轮共同工作参数确定、压气机和涡轮进出口速度三角形设计、叶型（中弧线）设计、转子和静子叶片数目确定等。加工和制作试验用压气机和涡轮，并进行压气机/涡轮的增压比/落压比、流量和转速等叶轮机基本性能参数的测量。

基本原理

1) 基本方程：

Δh=Lu =ω(r2C2u -r1C1u)

方程给出了气流经过以角速度ω旋转的叶栅时的滞止焓的变化,Cu表示气流的周向分速度，该方程基于简单力学原理并且假定流动过程为绝热过程。当气流通过静子叶栅

*

时（ω=0），滞止焓不

第三章

轴流压气机的工作原理

五、超声速进口气流在平面叶栅中的流动特征 现阶段进口气流的相对速度马赫数大于1.0情况只 发生压气机的转子上，即动叶进口气流的相对马赫 数 M w1>1.0。 在目前的轴流压气机技术水平的条件下，动叶进 口气流的轴向速度马赫数 M c1a仍然小于1.0。 这样，叶片对气流的扰动(激波和膨胀波)可以 传播到叶栅进口(额线)以前并影响栅前流场。

第三章

轴流压气机的工作原理

第三章

轴流压气机的工作原理

减少D点以前的型面转折角度数 ，可以降低D点处的 Ma数，从而可有效降低激波造成的流动损失。

方法是将叶型的吸力面进口段设计成： 小转折角(多圆弧叶型) 零转折角(平直进口段叶型) 负转折角的型面(预压缩叶型) Ma1> 1.6 Ma1 < 1.2~ 1.6

第三章

轴流压气机的工作原理

(来流Mw1不变)

反压 p 2 对超声速叶栅流动特征的影响

第三章

轴流压气机的工作原理a、反压降低 b、反压提高

激波脱体后，反压的信息能够前传，滞止流线的位 臵开始下移，激波造成的总压损失增大和槽道激波 处流通面积的减小使得流量开始减小；

第三章

轴流压气机的工作原理

(反压p2不变)

来流Ma数对超声速叶栅流动特征的影响

第三章

轴流压气机的工

搅拌机叶轮的原理

搅拌机、搅拌叶轮的原理

一、搅拌过程分类（上海阔思电子有限公司长沙办事处专业供应高品质，高销量的三亚牌D系列搅拌机。）

从搅拌技术观点看，流体搅拌可分为五种基本搅拌应用，而每一种搅拌应用又可根据物理过程和化学过程分为两种类型。因此，总共有十种基本的搅拌应用。每一种基本搅拌应用都有各自的搅拌特点，过程要求和放大设计准则。实际应用时，每种搅拌应用往往会有几种基本搅拌应用组成，如絮凝搅拌过程由液液混合和固体悬浮两个基本搅拌应用组成。

二、搅拌桨叶分类（上海阔思电子有限公司长沙办事处专业供应高品质，高销量的三亚牌D系列搅拌机。）

搅拌机叶轮的原理

搅拌机主要有电机、减速装置、搅拌轴和桨叶等组成。搅拌桨叶的形式多种多样，但无论何种桨叶形式，搅拌机在操作时，其轴功率消耗都产生两部分作用，一部分是桨叶产生的排液量，另一部分是桨叶产生的压头。桨叶产生的压头又可分成两部分，即静压头和剪切力；搅拌机桨叶在操作时，必须克服静压头，而剪切力使得物料分散、混合。因此，根据桨叶产生排液量，克服静压头和产生剪切力能力的大小，可将所有桨叶分成三种基本类型，即流动型、压头型和剪切型。每一种桨叶在提供某种基本作用的同时（如流动型桨叶的基本作用是产生排液量），也提供另外两种

作业条件和要求

设计参数 进气总压 进气总温 质量流量 总增压比 绝热效率 气体常数 定压比热

*=101325.0 Pa P0*=288.15 K T0G=550 kg/s

*=1.5 ?k*=0.90 ?kR= 287.06 J/kg/K

Cp= 1004.7 J/kg/K

比热比 k = 1.4 确定（说明理由）

转速，流道几何，各排叶片参数的展向分布（最少根、中、尖三个截面）：叶片

尾缘半径，D因子，压比，效率，轮缘功，子午速度，相对速度，绝对速度，相对气流角，绝对气流角，静压，静温，总压，总温，密度，各叶片的基元几何（最少根、中、尖三个截面）

叶轮机高等气动力学

大作业

——风扇设计

院（系）名称 专业名称 学

号

学生姓名

一、控制方程

（1）连续性方程

积分形式的连续性方程（对展向计算站而言）

G??VA?KG?FG?2?R??tip?hubFG?Wxd?

sin(???)

cos?（2）运动方程

以焓熵形式描述的展向平衡方程

?Wx?FW1x?F2/Wx ??F1??DlnWxsin??tg??sin?cos??cos(???)cos?

rmcos???dx?vu?(vur)?i*?s? F2?cos?

作业条件和要求

设计参数 进气总压 进气总温 质量流量 总增压比 绝热效率 气体常数 定压比热

*=101325.0 Pa P0*=288.15 K T0G=550 kg/s

*=1.5 ?k*=0.90 ?kR= 287.06 J/kg/K

Cp= 1004.7 J/kg/K

比热比 k = 1.4 确定（说明理由）

转速，流道几何，各排叶片参数的展向分布（最少根、中、尖三个截面）：叶片

尾缘半径，D因子，压比，效率，轮缘功，子午速度，相对速度，绝对速度，相对气流角，绝对气流角，静压，静温，总压，总温，密度，各叶片的基元几何（最少根、中、尖三个截面）

叶轮机高等气动力学

大作业

——风扇设计

院（系）名称 专业名称 学

号

学生姓名

一、控制方程

（1）连续性方程

积分形式的连续性方程（对展向计算站而言）

G??VA?KG?FG?2?R??tip?hubFG?Wxd?

sin(???)

cos?（2）运动方程

以焓熵形式描述的展向平衡方程

?Wx?FW1x?F2/Wx ??F1??DlnWxsin??tg??sin?cos??cos(???)cos?

rmcos???dx?vu?(vur)?i*?s? F2?cos?

北京理工大学 机械原理电子教案

第七章第一节 第二节 第三节 第四节

齿轮机构及其设计

齿轮机构的分类及应用 齿廓啮合的基本定律 渐开线齿廓及其啮合特点 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本 参数和几何尺寸的计算

第五节

渐开线直齿圆柱齿轮机构的啮合传动HIGH EDUCATION PRESS

《机械原理》

北京理工大学 机械原理电子教案

第七章第 六 节

齿轮机构及其设计

渐开线圆柱齿轮的加工及其根切现象

第 七 节第 八 节 第 九 节 第 十 节 第十一节 第十二节

变位齿轮概念变位齿轮机构的设计 平行轴斜齿圆柱齿轮机构 交错轴斜齿圆柱齿轮机构 蜗杆传动机构 圆锥齿轮机构HIGH EDUCATION PRESS

《机械原理》

北京理工大学 机械原理电子教案

第一节 齿轮机构的分类及应用

1. 用途及特点

2. 分类

HIGH EDUCATION PRESS

第七章

齿轮机构及其设计

北京理工大学 机械原理电子教案

1. 用途及特点用途: 用来传递空间两任 意轴之间运动和动力

优点：传动准确、平稳、 效率高、功率范围和速度范 围广、使用寿命长。 缺点：制造和安装精度 要求高，成本较高、不宜于 远距离两轴间传动。HIGH EDUCATION PRESS

第七章

齿轮机构及其设计

北京理工大学 机械原理

汽轮机原理试题与答案

绪论

1、确定CB25-8、83/1、47/0、49型号的汽轮机属于下列哪种型式？

【 D 】

A、凝汽式

B、调整抽汽式

C、背压式

D、抽气背压式

2、型号为N300-16、7/538/538的汽轮机就是

【B 】

A、一次调整抽汽式汽轮机

B、凝汽式汽轮机

C、背压式汽轮机

D、工业用汽轮机

3、新蒸汽压力为15、69MPa~17、65MPa的汽轮机属于

【C 】

A、高压汽轮机

B、超高压汽轮机

C、亚临界汽轮机

D、超临界汽轮机

4、根据汽轮机的型号CB25-8、83/1、47/0、49可知,该汽轮机主汽压力为8、83 ,1、47

表示汽轮机的抽汽压力。

汽轮机原理试题与答案

第一章

1、汽轮机的级就是由______组成的。

【C 】

A、隔板+喷嘴

B、汽缸+转子

C、喷嘴+动叶

D、主轴+叶轮

2、当喷嘴的压力比εn大于临界压力比εcr时,则喷嘴的出口蒸汽流速C1【A 】

A、C1

B、C1 =C cr

C、C1>C cr

D、C1≤C cr

3、当渐缩喷嘴出口压力p1小于临界压力p cr时,蒸汽在喷嘴斜切部分发生膨胀,下列哪个说法就是正确的？【B 】

A、只要降低p1,即可获得更大的超音速汽流

B、可以获得超音速汽流,但蒸汽在喷嘴中的膨胀就是有限的

C、蒸汽在渐缩喷嘴出口的汽流

绪 论

1.确定CB25-8.83/1.47/0.49型号的汽轮机属于下列哪种型式？ 【 D 】 A. 凝汽式 B. 调整抽汽式 C. 背压式 D. 抽气背压式 2.型号为N300-16.7/538/538的汽轮机是 【 B 】 A. 一次调整抽汽式汽轮机 B. 凝汽式汽轮机 C. 背压式汽轮机 D. 工业用汽轮机 3.新蒸汽压力为15.69MPa~17.65MPa的汽轮机属于 【 C 】 A. 高压汽轮机 B. 超高压汽轮机 C. 亚临界汽轮机 D. 超临界汽轮机

4.根据汽轮机的型号CB25-8.83/1.47/0.49可知，该汽轮机主汽压力为 8.83 ，1.47表示汽轮机的 抽汽压力 。

第一章

1.汽轮机的级是由______组成的。 【 C 】 A. 隔板+喷嘴 B. 汽缸+转子 C. 喷嘴+动叶 D. 主轴+叶轮

2.当喷嘴的压力比εn大于临界压力比εcr时，则喷嘴的出口蒸汽流速C1

汽轮机原理 考试复习题及其答案分章节包括 选择 填空 问答 计算

绪 论

1.确定CB25-8.83/1.47/0.49型号的汽轮机属于下列哪种型式？ 【 D 】

A. 凝汽式 B. 调整抽汽式

C. 背压式 D. 抽气背压式

2.型号为N300-16.7/538/538的汽轮机是 【 B 】

A. 一次调整抽汽式汽轮机 B. 凝汽式汽轮机

C. 背压式汽轮机 D. 工业用汽轮机

3.新蒸汽压力为15.69MPa~17.65MPa的汽轮机属于 【 C 】

A. 高压汽轮机 B. 超高压汽轮机

C. 亚临界汽轮机 D. 超临界汽轮机

4.根据汽轮机的型号CB25-8.83/1.47/0.49可知，该汽轮机主汽压力为，1.47表示汽

轮机的 抽汽压力 。

汽轮机原理 考试复习题及其答案分章节包括 选择 填空 问答 计算

第一章

1.汽轮机的级是由______组成的。 【 C 】

A. 隔板+喷嘴 B. 汽缸+转子

C. 喷嘴+动叶 D. 主轴+叶轮

2.当喷嘴的压力比εn大于临界压力比ε

绪 论

1.确定CB25-8.83/1.47/0.49型号的汽轮机属于下列哪种型式？ 【 D 】 A. 凝汽式 B. 调整抽汽式 C. 背压式 D. 抽气背压式 2.型号为N300-16.7/538/538的汽轮机是 【 B 】 A. 一次调整抽汽式汽轮机 B. 凝汽式汽轮机 C. 背压式汽轮机 D. 工业用汽轮机 3.新蒸汽压力为15.69MPa~17.65MPa的汽轮机属于 【 C 】 A. 高压汽轮机 B. 超高压汽轮机 C. 亚临界汽轮机 D. 超临界汽轮机

4.根据汽轮机的型号CB25-8.83/1.47/0.49可知，该汽轮机主汽压力为 8.83 ，1.47表示汽轮机的 抽汽压力 。

第一章

1.汽轮机的级是由______组成的。 【 C 】 A. 隔板+喷嘴 B. 汽缸+转子 C. 喷嘴+动叶 D. 主轴+叶轮

2.当喷嘴的压力比εn大于临界压力比εcr时，则喷嘴的出口蒸汽流速C1