本書是為了適應(yīng)我國(guó)工業(yè)裝置節(jié)能減排需要，特別是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，針對(duì)工業(yè)裝置中液體壓力能回收利用液力透平關(guān)鍵技術(shù)，以液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)氣體渦輪、液體渦輪、高速泵和特種泵的研制經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，全面系統(tǒng)地闡述了液力透平基礎(chǔ)理論、技術(shù)和工程應(yīng)用。內(nèi)容包括透平基本理論和基本方程、水力設(shè)計(jì)方法以及性能和結(jié)構(gòu)優(yōu)化流程，液力透平的結(jié)構(gòu)形式，軸、葉輪、殼體、軸承、密封等關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度分析、材料選擇，試驗(yàn)系統(tǒng)和試驗(yàn)方法，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、輔助系統(tǒng)構(gòu)成和安全保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等�？紤]到本書水力設(shè)計(jì)方法的特殊性及閱讀需要，給出了過(guò)流部件水力設(shè)計(jì)案例、強(qiáng)度分析案例、工程應(yīng)用中出現(xiàn)問(wèn)題的原因分析、應(yīng)用與設(shè)計(jì)選型參考數(shù)據(jù)表等。本書可作為能量回收領(lǐng)域液力透平設(shè)計(jì)、研究和工程技術(shù)人員的參考書，也可作為流體機(jī)械專業(yè)領(lǐng)域在校學(xué)生的教材。
第1章概論1
1.1工程流體力學(xué)基本方程1
1.1.1工程流體力學(xué)基礎(chǔ)1
1.1.2坐標(biāo)系2
1.1.3流體動(dòng)力學(xué)基本方程3
1.2液力透平定義4
1.3液力透平結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用4
參考文獻(xiàn)7
第2章液力透平基本理論和設(shè)計(jì)方法8
2.1液力透平基本方程8
2.1.1葉輪形式與反力度8
2.1.2混（徑）流式液力透平基本方程9
2.1.3軸流式液力透平基本方程11
2.1.4靜止導(dǎo)葉12
2.2液力透平主要特征參數(shù)13
2.2.1比轉(zhuǎn)速計(jì)算13
2.2.2單位轉(zhuǎn)速單位流量單位功率計(jì)算14
2.3液力透平相似理論簡(jiǎn)介14
2.4液力透平設(shè)計(jì)方法15
2.4.1水輪機(jī)和水泵水輪機(jī)設(shè)計(jì)方法15
2.4.2離心泵反轉(zhuǎn)液力透平設(shè)計(jì)方法18
2.4.3液力透平直接正向設(shè)計(jì)方法.23
2.5液力透平的損失與效率23
2.5.1機(jī)械損失與機(jī)械效率23
2.5.2容積效率計(jì)算25
2.5.3水力效率計(jì)算25
2.5.4軸流式液力透平的損失和效率26
參考文獻(xiàn)27
第3章液力透平過(guò)流部件水力設(shè)計(jì)28
3.1液力透平過(guò)流部件基礎(chǔ)參數(shù)29
3.1.1設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)29
3.1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)29
3.2徑（混）流式液力透平葉輪的一維水力設(shè)計(jì)31
3.2.1葉輪進(jìn)口直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算31
3.2.2葉輪出口葉片平均直徑、葉片大/小徑和輪轂直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算33
3.2.3葉輪進(jìn)/出口葉片寬度與葉片安放角34
3.2.4徑（混）流式透平導(dǎo)葉參數(shù)計(jì)算與選取36
3.2.5渦殼參數(shù)計(jì)算與選取40
3.3徑（混）流式過(guò)流部件的二維造型43
3.3.1葉輪二維造型43
3.3.2導(dǎo)葉葉片繪形與葉片數(shù)的2終確定46
3.3.3渦殼及進(jìn)出口管48
3.3.4過(guò)流部件關(guān)鍵參數(shù)校核計(jì)算49
3.3.5液力透平一維直接正向設(shè)計(jì)案例.49
3.4徑（混）流式液力透平三維數(shù)值模擬54
3.5軸流式液力透平過(guò)流部件水力設(shè)計(jì)57
3.5.1軸流式液力透平參數(shù)的選擇及理論計(jì)算57
3.5.2軸流式液力透平動(dòng)靜葉片設(shè)計(jì)61
參考文獻(xiàn)66
第4章液力透平軸向力、徑向力及平衡67
4.1軸向力計(jì)算及平衡67
4.1.1徑（混）流式透平軸向力計(jì)算67
4.1.2軸流式透平軸向力計(jì)算72
4.1.3軸向力平衡74
4.2徑向力計(jì)算及平衡85
4.2.1徑（混）流式透平徑向力計(jì)算與平衡85
4.2.2軸流式透平徑向力計(jì)算與平衡86
參考文獻(xiàn)89
第5章液力透平主要零件強(qiáng)度計(jì)算與材料選擇90
5.1葉輪強(qiáng)度計(jì)算90
5.1.1葉輪強(qiáng)度的一維簡(jiǎn)化計(jì)算90
5.1.2葉輪輪轂強(qiáng)度計(jì)算96
5.1.3葉輪強(qiáng)度的有限元分析算例97
5.2軸的強(qiáng)度計(jì)算99
5.2.1軸的受力99
5.2.2軸的強(qiáng)度校核100
5.2.3軸系關(guān)鍵部位2形量三維校核104
5.3殼體強(qiáng)度計(jì)算105
5.3.1殼體強(qiáng)度的一維計(jì)算106
5.3.2殼體強(qiáng)度的有限元分析算例108
5.3.3殼體關(guān)鍵配合部位的2形量校核112
5.4主要零件材料選擇114
參考文獻(xiàn)116
第6章液力透平的軸承設(shè)計(jì)與選擇117
6.1軸承的基本分類117
6.2軸承與潤(rùn)滑的選擇117
6.2.1軸承載荷的確定117
6.2.2軸承及軸承潤(rùn)滑方式的初步確定118
6.3滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)選擇118
6.3.1滾動(dòng)軸承的失效形式與設(shè)計(jì)計(jì)算119
6.3.2滾動(dòng)軸承的選擇121
6.4滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)124
6.4.1徑向滑動(dòng)軸承124
6.4.2固定瓦推力滑動(dòng)軸承130
6.4.3可傾瓦推力軸承134
6.5軸承的潤(rùn)滑與冷卻136
6.5.1軸承的潤(rùn)滑136
6.5.2軸承的冷卻137
6.6可傾瓦軸承設(shè)計(jì)實(shí)例137
6.7其他軸承139
6.7.1氣浮軸承139
6.7.2磁浮軸承139
6.7.3箔片軸承簡(jiǎn)介141
參考文獻(xiàn)143
第7章液力透平轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)144
7.1轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)述144
7.2臨界轉(zhuǎn)速與動(dòng)平衡144
7.2.1臨界轉(zhuǎn)速定義144
7.2.2臨界轉(zhuǎn)速的簡(jiǎn)化計(jì)算145
7.2.3轉(zhuǎn)子的干態(tài)和濕態(tài)臨界轉(zhuǎn)速148
7.2.4臨界轉(zhuǎn)速裕度149
7.2.5轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡149
7.3影響臨界轉(zhuǎn)速的因素150
7.3.1軸密封的影響150
7.3.2轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和支撐剛度等的影響150
7.3.3介質(zhì)條件對(duì)臨界轉(zhuǎn)速及振幅的影響151
7.4模態(tài)振型及轉(zhuǎn)子彎曲應(yīng)2能152
7.4.1模態(tài)振型152
7.4.2柔性轉(zhuǎn)子與剛性轉(zhuǎn)子153
7.4.3轉(zhuǎn)子彎曲應(yīng)2能153
7.5穩(wěn)態(tài)不平衡響應(yīng)153
7.6轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)振動(dòng)155
參考文獻(xiàn)157
第8章液力透平密封158
8.1概述158
8.2液力透平用動(dòng)密封158
8.2.1動(dòng)密封的種類和特點(diǎn)158
8.2.2填料密封159
8.2.3迷宮密封160
8.2.4浮動(dòng)環(huán)密封161
8.3液力透平用機(jī)械密封163
8.3.1機(jī)械密封基本結(jié)構(gòu)163
8.3.2機(jī)械密封的密封性能164
8.3.3密封面的幾何特征165
8.3.4機(jī)械密封設(shè)計(jì)參數(shù)166
8.3.5機(jī)械密封端面溫度和熱平衡168
8.3.6機(jī)械密封輔助系統(tǒng)170
8.3.7機(jī)械密封典型故障179
8.3.8非接觸流體膜密封181
8.4液力透平用靜密封183
8.4.1平面密封膠密封183
8.4.2密封墊密封183
8.4.3O形密封圈184
8.4.4全氟醚橡膠189
8.5軸承和法蘭用特殊密封190
參考文獻(xiàn)193
第9章液力透平試驗(yàn)196
9.1關(guān)鍵零部件試驗(yàn)196
9.1.1軸上轉(zhuǎn)動(dòng)件與轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡196
9.1.2葉輪的超速試驗(yàn)197
9.1.3殼體強(qiáng)度試驗(yàn)197
9.2液力透平性能試驗(yàn)197
9.2.1液力透平密封性試驗(yàn)197
9.2.2液力透平水力性能試驗(yàn)198
9.2.3液力透平運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)198
9.2.4液力透平穩(wěn)定飛逸轉(zhuǎn)速與飛逸轉(zhuǎn)速試驗(yàn)198
9.3液力透平試驗(yàn)系統(tǒng)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)200
9.3.1測(cè)量參數(shù)200
9.3.2試驗(yàn)系統(tǒng)201
9.3.3液力透平的輸出功率P及效率計(jì)算203
9.3.4試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)204
參考文獻(xiàn)206
220章液力透平系統(tǒng)與狀態(tài)監(jiān)測(cè)207
10.1液力透平系統(tǒng)構(gòu)成及配置要求207
10.1.1液力透平系統(tǒng)構(gòu)成207
10.1.2液力透平配置要求207
10.2液力透平工藝系統(tǒng)207
10.2.1工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)208
10.2.2工藝系統(tǒng)控制209
10.3液力透平狀態(tài)監(jiān)測(cè)209
10.3.1狀態(tài)監(jiān)測(cè)的目的209
10.3.2狀態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)象210
10.4液力透平輔助系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)210
10.4.1潤(rùn)滑系統(tǒng)構(gòu)成及狀態(tài)監(jiān)測(cè)210
10.4.2密封沖洗系統(tǒng)構(gòu)成與狀態(tài)監(jiān)測(cè)212
10.4.3輔助系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)說(shuō)明212
10.5轉(zhuǎn)子系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)214
10.5.1軸承溫度監(jiān)測(cè)214
10.5.2轉(zhuǎn)子徑向振動(dòng)監(jiān)測(cè)216
10.5.3轉(zhuǎn)子軸向位移監(jiān)測(cè)216
10.5.4轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)216
10.6監(jiān)測(cè)參數(shù)的報(bào)警、聯(lián)鎖參數(shù)設(shè)定示例217
10.6.1溫度參數(shù)217
10.6.2振動(dòng)參數(shù)217
10.6.3軸向位移參數(shù)217
10.6.4轉(zhuǎn)速217
10.7監(jiān)測(cè)參數(shù)異常的致因及排除217
參考文獻(xiàn)219
附錄220
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