內容簡介
本書是為了適應我國工業裝置節能減排需要,特別是實現“碳達峰碳中和”目標,針對工業裝置中液體壓力能回收利用液力透平關鍵技術,以液體火箭發動機氣體渦輪、液體渦輪、高速泵和特種泵的研製經驗為基礎,全面系統地闡述了液力透平基礎理論、技術和工程套用。內容包括透平基本理論和基本方程、水力設計方法以及性能和結構最佳化流程,液力透平的結構形式,軸、葉輪、殼體、軸承、密封等關鍵零部件結構設計和強度分析、材料選擇,試驗系統和試驗方法,系統設計、輔助系統構成和安全保護系統設計等。考慮到本書水力設計方法的特殊性及閱讀需要,給出了過流部件水力設計案例、強度分析案例、工程套用中出現問題的原因分析、套用與設計選型參考數據表等。本書可作為能量回收領域液力透平設計、研究和工程技術人員的參考書,也可作為流體機械專業領域在校學生的教材。
圖書目錄
第1章概論1
11工程流體力學基本方程1
111工程流體力學基礎1
112坐標系2
113流體動力學基本方程3
12液力透平定義4
13液力透平結構形式及套用4
參考文獻7
第2章液力透平基本理論和設計方法8
21液力透平基本方程8
211葉輪形式與反力度8
212混(徑)流式液力透平基本方程9
213軸流式液力透平基本方程11
214靜止導葉12
22液力透平主要特徵參數13
221比轉速計算13
222單位轉速單位流量單位功率計算14
23液力透平相似理論簡介14
24液力透平設計方法15
241水輪機和水泵水輪機設計方法15
242離心泵反轉液力透平設計方法18
243液力透平直接正向設計方法 23
25液力透平的損失與效率23
251機械損失與機械效率23
252容積效率計算25
253水力效率計算25
254軸流式液力透平的損失和效率26
參考文獻27
第3章液力透平過流部件水力設計28
31液力透平過流部件基礎參數29
311設計輸入參數29
312結構設計相關參數29
32徑(混)流式液力透平葉輪的一維水力設計31
321葉輪進口直徑的設計計算31
322葉輪出口葉片平均直徑、葉片大/小徑和輪轂直徑的設計計算33
323葉輪進/出口葉片寬度與葉片安放角34
324徑(混)流式透平導葉參數計算與選取36
325渦殼參數計算與選取40
33徑(混)流式過流部件的二維造型43
331葉輪二維造型43
721臨界轉速定義144
722臨界轉速的簡化計算145
723轉子的乾態和濕態臨界轉速148
724臨界轉速裕度149
725轉子動平衡149
73影響臨界轉速的因素150
731軸密封的影響150
732轉子結構和支撐剛度等的影響150
733介質條件對臨界轉速及振幅的影響151
74模態振型及轉子彎曲應變能152
741模態振型152
742柔性轉子與剛性轉子153
743轉子彎曲應變能153
75穩態不平衡回響153
76轉子扭轉振動155
參考文獻157
第8章液力透平密封158
81概述158
82液力透平用動密封158
821動密封的種類和特點158
822填料密封159
823迷宮密封160
824浮動環密封161
83液力透平用機械密封163
831機械密封基本結構163
832機械密封的密封性能164
833密封面的幾何特徵165
834機械密封設計參數166
835機械密封端面溫度和熱平衡168
836機械密封輔助系統170
837機械密封典型故障179
838非接觸流體膜密封181
84液力透平用靜密封183
841平面密封膠密封183
842密封墊密封183
843O形密封圈184
844全氟醚橡膠189
85軸承和法蘭用特殊密封190
參考文獻193
第9章液力透平試驗196
91關鍵零部件試驗196
911軸上轉動件與轉子動平衡196
912葉輪的超速試驗197
913殼體強度試驗197
92液力透平性能試驗197
921液力透平密封性試驗197
922液力透平水力性能試驗198
923液力透平運轉試驗198
924液力透平穩定飛逸轉速與飛逸轉速試驗198
93液力透平試驗系統及相關標準200
931測量參數200
932試驗系統201
933液力透平的輸出功率P及效率η計算203
934試驗標準204
參考文獻206
第10章液力透平系統與狀態監測207
101液力透平系統構成及配置要求207
1011液力透平系統構成207
1012液力透平配置要求207
102液力透平工藝系統207
1021工藝系統設計208
1022工藝系統控制209
103液力透平狀態監測209
1031狀態監測的目的209
1032狀態監測對象210
104液力透平輔助系統狀態監測210
1041潤滑系統構成及狀態監測210
1042密封沖洗系統構成與狀態監測212
1043輔助系統狀態監測說明212
105轉子系統狀態監測214
1051軸承溫度監測214
1052轉子徑向振動監測216
1053轉子軸向位移監測216
1054轉速監測216
106監測參數的報警、聯鎖參數設定示例217
1061溫度參數217
1062振動參數217
1063軸向位移參數217
1064轉速217
107監測參數異常的致因及排除217
參考文獻219
附錄220
作者簡介
王珏,男,工學博士、研究員、博士生導師,國際宇航科學院院士。現任中國運載火箭技術研究院首席專家、長征5號系列運載火箭總指揮。長期致力於液體火箭推進技術研究和運載火箭系統工程管理,主持多型氫氧液體火箭發動機工程研製和先進宇航動力關鍵技術研究項目,帶領團隊成功研製了我國大型運載火箭長征五號。獲首屆全國創新爭先獎,國防科學技術及軍隊科技進步一等獎5項,二等獎6項等,是國家千百萬人才工程首批專家人選、國防科技工業511學術帶頭人