内容简介

本书是为了适应我国工业装置节能减排需要，特别是实现“碳达峰碳中和”目标，针对工业装置中液体压力能回收利用液力透平关键技术，以液体火箭发动机气体涡轮、液体涡轮、高速泵和特种泵的研制经验为基础，全面系统地阐述了液力透平基础理论、技术和工程应用。内容包括透平基本理论和基本方程、水力设计方法以及性能和结构优化流程，液力透平的结构形式，轴、叶轮、壳体、轴承、密封等关键零部件结构设计和强度分析、材料选择，试验系统和试验方法，系统设计、辅助系统构成和安全保护系统设计等。考虑到本书水力设计方法的特殊性及阅读需要，给出了过流部件水力设计案例、强度分析案例、工程应用中出现问题的原因分析、应用与设计选型参考数据表等。本书可作为能量回收领域液力透平设计、研究和工程技术人员的参考书，也可作为流体机械专业领域在校学生的教材。

目录

第1章概论11.1工程流体力学基本方程11.1.1工程流体力学基础11.1.2坐标系21.1.3流体动力学基本方程31.2液力透平定义41.3液力透平结构形式及应用4参考文献7第2章液力透平基本理论和设计方法82.1液力透平基本方程82.1.1叶轮形式与反力度82.1.2混（径）流式液力透平基本方程92.1.3轴流式液力透平基本方程112.1.4静止导叶122.2液力透平主要特征参数132.2.1比转速计算132.2.2单位转速单位流量单位功率计算142.3液力透平相似理论简介142.4液力透平设计方法152.4.1水轮机和水泵水轮机设计方法152.4.2离心泵反转液力透平设计方法182.4.3液力透平直接正向设计方法.232.5液力透平的损失与效率232.5.1机械损失与机械效率232.5.2容积效率计算252.5.3水力效率计算252.5.4轴流式液力透平的损失和效率26参考文献27第3章液力透平过流部件水力设计283.1液力透平过流部件基础参数293.1.1设计输入参数293.1.2结构设计相关参数293.2径（混）流式液力透平叶轮的一维水力设计313.2.1叶轮进口直径的设计计算313.2.2叶轮出口叶片平均直径、叶片大/小径和轮毂直径的设计计算333.2.3叶轮进/出口叶片宽度与叶片安放角343.2.4径（混）流式透平导叶参数计算与选取363.2.5涡壳参数计算与选取403.3径（混）流式过流部件的二维造型433.3.1叶轮二维造型433.3.2导叶叶片绘形与叶片数的2终确定463.3.3涡壳及进出口管483.3.4过流部件关键参数校核计算493.3.5液力透平一维直接正向设计案例.493.4径（混）流式液力透平三维数值模拟543.5轴流式液力透平过流部件水力设计573.5.1轴流式液力透平参数的选择及理论计算573.5.2轴流式液力透平动静叶片设计61参考文献66第4章液力透平轴向力、径向力及平衡674.1轴向力计算及平衡674.1.1径（混）流式透平轴向力计算674.1.2轴流式透平轴向力计算724.1.3轴向力平衡744.2径向力计算及平衡854.2.1径（混）流式透平径向力计算与平衡854.2.2轴流式透平径向力计算与平衡86参考文献89第5章液力透平主要零件强度计算与材料选择905.1叶轮强度计算905.1.1叶轮强度的一维简化计算905.1.2叶轮轮毂强度计算965.1.3叶轮强度的有限元分析算例975.2轴的强度计算995.2.1轴的受力995.2.2轴的强度校核1005.2.3轴系关键部位2形量三维校核1045.3壳体强度计算1055.3.1壳体强度的一维计算1065.3.2壳体强度的有限元分析算例1085.3.3壳体关键配合部位的2形量校核1125.4主要零件材料选择114参考文献116第6章液力透平的轴承设计与选择1176.1轴承的基本分类1176.2轴承与润滑的选择1176.2.1轴承载荷的确定1176.2.2轴承及轴承润滑方式的初步确定1186.3滚动轴承的设计选择1186.3.1滚动轴承的失效形式与设计计算1196.3.2滚动轴承的选择1216.4滑动轴承的设计1246.4.1径向滑动轴承1246.4.2固定瓦推力滑动轴承1306.4.3可倾瓦推力轴承1346.5轴承的润滑与冷却1366.5.1轴承的润滑1366.5.2轴承的冷却1376.6可倾瓦轴承设计实例1376.7其他轴承1396.7.1气浮轴承1396.7.2磁浮轴承1396.7.3箔片轴承简介141参考文献143第7章液力透平转子动力学1447.1转子动力学简述1447.2临界转速与动平衡1447.2.1临界转速定义1447.2.2临界转速的简化计算1457.2.3转子的干态和湿态临界转速1487.2.4临界转速裕度1497.2.5转子动平衡1497.3影响临界转速的因素1507.3.1轴密封的影响1507.3.2转子结构和支撑刚度等的影响1507.3.3介质条件对临界转速及振幅的影响1517.4模态振型及转子弯曲应2能1527.4.1模态振型1527.4.2柔性转子与刚性转子1537.4.3转子弯曲应2能1537.5稳态不平衡响应1537.6转子扭转振动155参考文献157第8章液力透平密封1588.1概述1588.2液力透平用动密封1588.2.1动密封的种类和特点1588.2.2填料密封1598.2.3迷宫密封1608.2.4浮动环密封1618.3液力透平用机械密封1638.3.1机械密封基本结构1638.3.2机械密封的密封性能1648.3.3密封面的几何特征1658.3.4机械密封设计参数1668.3.5机械密封端面温度和热平衡1688.3.6机械密封辅助系统1708.3.7机械密封典型故障1798.3.8非接触流体膜密封1818.4液力透平用静密封1838.4.1平面密封胶密封1838.4.2密封垫密封1838.4.3O形密封圈1848.4.4全氟醚橡胶1898.5轴承和法兰用特殊密封190参考文献193第9章液力透平试验1969.1关键零部件试验1969.1.1轴上转动件与转子动平衡1969.1.2叶轮的超速试验1979.1.3壳体强度试验1979.2液力透平性能试验1979.2.1液力透平密封性试验1979.2.2液力透平水力性能试验1989.2.3液力透平运转试验1989.2.4液力透平稳定飞逸转速与飞逸转速试验1989.3液力透平试验系统及相关标准2009.3.1测量参数2009.3.2试验系统2019.3.3液力透平的输出功率P及效率η计算2039.3.4试验标准204参考文献206第10章液力透平系统与状态监测20710.1液力透平系统构成及配置要求20710.1.1液力透平系统构成20710.1.2液力透平配置要求20710.2液力透平工艺系统20710.2.1工艺系统设计20810.2.2工艺系统控制20910.3液力透平状态监测20910.3.1状态监测的目的20910.3.2状态监测对象21010.4液力透平辅助系统状态监测21010.4.1润滑系统构成及状态监测21010.4.2密封冲洗系统构成与状态监测21210.4.3辅助系统状态监测说明21210.5转子系统状态监测21410.5.1轴承温度监测21410.5.2转子径向振动监测21610.5.3转子轴向位移监测21610.5.4转速监测21610.6监测参数的报警、联锁参数设定示例21710.6.1温度参数21710.6.2振动参数21710.6.3轴向位移参数21710.6.4转速21710.7监测参数异常的致因及排除217 参考文献219附录220