液力透平设计

图书标准信息

• 作者 王钰 著
• 出版社 中国宇航出版社
• 出版时间 2021-08
• ISBN 9787515919584
• 定价 98.00元

【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。

【作者简介】

王珏，男，工学博士、研究员、博士生导师，国际宇航科学院院士。现任中国运载火箭技术研究院首席专家、长征5号系列运载火箭总指挥。长期致力于液体火箭推进技术研究和运载火箭系统工程管理，主持多型氢氧液体火箭发动机工程研制和先进宇航动力关键技术研究项目，带领团队成功研制了我国大型运载火箭长征五号。获首届全国创新争先奖，国防科学技术及军队科技进步一等奖5项，二等奖6项等，是国家千百万人才工程首批专家人选、国防科技工业511学术带头人

【目录】

目录

 

 

 

 

 

第1章概论1

 

 

11工程流体力学基本方程1

 

 

111工程流体力学基础1

 

 

112坐标系2

 

 

113流体动力学基本方程3

 

 

12液力透平定义4

 

 

13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8

 

 

21液力透平基本方程8

 

 

211叶轮形式与反力度8

 

 

212混（径）流式液力透平基本方程9

 

 

213轴流式液力透平基本方程11

 

 

214静止导叶12

 

 

22液力透平主要特征参数13

 

 

221比转速计算13

 

 

222单位转速单位流量单位功率计算14

 

 

23液力透平相似理论简介14

 

 

24液力透平设计方法15

 

 

241水轮机和水泵水轮机设计方法15

 

 

242离心泵反转液力透平设计方法18

 

 

243液力透平直接正向设计方法 23

 

 

25液力透平的损失与效率23

 

 

251机械损失与机械效率23

 

 

252容积效率计算25

 

 

253水力效率计算25

 

 

254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28

 

 

31液力透平过流部件基础参数29

 

 

311设计输入参数29

 

 

312结构设计相关参数29

 

 

32径（混）流式液力透平叶轮的一维水力设计31

 

 

321叶轮进口直径的设计计算31

 

 

322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33

 

 

323叶轮进/出口叶片宽度与叶片安放角34

 

 

324径（混）流式透平导叶参数计算与选取36

 

 

325涡壳参数计算与选取40

 

 

33径（混）流式过流部件的二维造型43

 

 

331叶轮二维造型43

 

 

332导叶叶片绘形与叶片数的最终确定46

 

 

333涡壳及进出口管48

 

 

334过流部件关键参数校核计算49

 

 

335液力透平一维直接正向设计案例 49

 

 

34径（混）流式液力透平三维数值模拟54

 

 

35轴流式液力透平过流部件水力设计57

 

 

351轴流式液力透平参数的选择及理论计算57

 

 

352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67

 

 

41轴向力计算及平衡67

 

 

411径（混）流式透平轴向力计算67

 

 

412轴流式透平轴向力计算72

 

 

413轴向力平衡74

 

 

42径向力计算及平衡85

 

 

421径（混）流式透平径向力计算与平衡85

 

 

422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90

 

 

51叶轮强度计算90

 

 

511叶轮强度的一维简化计算90

 

 

512叶轮轮毂强度计算96

 

 

513叶轮强度的有限元分析算例97

 

 

52轴的强度计算99

 

 

521轴的受力99

 

 

522轴的强度校核100

 

 

523轴系关键部位变形量三维校核104

 

 

53壳体强度计算105

 

 

531壳体强度的一维计算106

 

 

532壳体强度的有限元分析算例108

 

 

533壳体关键配合部位的变形量校核112

 

 

54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117

 

 

61轴承的基本分类117

 

 

62轴承与润滑的选择117

 

 

621轴承载荷的确定117

 

 

622轴承及轴承润滑方式的初步确定118

 

 

63滚动轴承的设计选择118

 

 

631滚动轴承的失效形式与设计计算119

 

 

632滚动轴承的选择121

 

 

64滑动轴承的设计124

 

 

641径向滑动轴承124

 

 

642固定瓦推力滑动轴承130

 

 

643可倾瓦推力轴承134

 

 

65轴承的润滑与冷却136

 

 

651轴承的润滑136

 

 

652轴承的冷却137

 

 

66可倾瓦轴承设计实例137

 

 

67其他轴承139

 

 

671气浮轴承139

 

 

672磁浮轴承139

 

 

673箔片轴承简介141

 

 

参考文献143

 

第7章液力透平转子动力学144

 

 

71转子动力学简述144

 

 

72临界转速与动平衡144

 

 

721临界转速定义144

 

 

722临界转速的简化计算145

 

 

723转子的干态和湿态临界转速148

 

 

724临界转速裕度149

 

 

725转子动平衡149

 

 

73影响临界转速的因素150

 

 

731轴密封的影响150

 

 

732转子结构和支撑刚度等的影响150

 

 

733介质条件对临界转速及振幅的影响151

 

 

74模态振型及转子弯曲应变能152

 

 

741模态振型152

 

 

742柔性转子与刚性转子153

 

 

743转子弯曲应变能153

 

 

75稳态不平衡响应153

 

 

76转子扭转振动155

 

 

参考文献157

 

第8章液力透平密封158

 

 

81概述158

 

 

82液力透平用动密封158

 

 

821动密封的种类和特点158

 

 

822填料密封159

 

 

823迷宫密封160

 

 

824浮动环密封161

 

 

83液力透平用机械密封163

 

 

831机械密封基本结构163

 

 

832机械密封的密封性能164

 

 

833密封面的几何特征165

 

 

834机械密封设计参数166

 

 

835机械密封端面温度和热平衡168

 

 

836机械密封辅助系统170

 

 

837机械密封典型故障179

 

 

838非接触流体膜密封181

 

 

84液力透平用静密封183

 

 

841平面密封胶密封183

 

 

842密封垫密封183

 

 

843O形密封圈184

 

 

844全氟醚橡胶189

 

 

85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196

 

 

91关键零部件试验196

 

 

911轴上转动件与转子动平衡196

 

 

912叶轮的超速试验197

 

 

913壳体强度试验197

 

 

92液力透平性能试验197

 

 

921液力透平密封性试验197

 

 

922液力透平水力性能试验198

 

 

923液力透平运转试验198

 

 

924液力透平稳定飞逸转速与飞逸转速试验198

 

 

93液力透平试验系统及相关标准200

 

 

931测量参数200

 

 

932试验系统201

 

 

933液力透平的输出功率P及效率η计算203

 

 

934试验标准204

 

 

参考文献206

 

第10章液力透平系统与状态监测207

 

 

101液力透平系统构成及配置要求207

 

 

1011液力透平系统构成207

 

 

1012液力透平配置要求207

 

 

102液力透平工艺系统207

 

 

1021工艺系统设计208

 

 

1022工艺系统控制209

 

 

103液力透平状态监测209

 

 

1031状态监测的目的209

 

 

1032状态监测对象210

 

 

104液力透平辅助系统状态监测210

 

 

1041润滑系统构成及状态监测210

 

 

1042密封冲洗系统构成与状态监测212

 

 

1043辅助系统状态监测说明212

 

 

105转子系统状态监测214

 

 

1051轴承温度监测214

 

 

1052转子径向振动监测216

 

 

1053转子轴向位移监测216

 

 

1054转速监测216

 

 

106监测参数的报警、联锁参数设定示例217

 

 

1061温度参数217

 

 

1062振动参数217

 

 

1063轴向位移参数217

 

 

1064转速217

 

 

107监测参数异常的致因及排除217

 

 

参考文献219

 

附录220