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流体机械

在生产生活各领域都得到了

极广泛的应用

随着工程技术的发展

流体机械的应用也就越来越广泛

可以说 几乎没有哪一个生活和工业领域

没有使用流体机械的

在能源行业

水能 风能和海洋能的开发

都离不开流体机械的应用

水轮机是水力发电的主要设备

风力发电机是风力发电的主要设备

它们在电力工业中

占有及其重要的地位

水力资源和风力资源是

两种可以大规模开发并且

具有开发经济性的清洁可再生能源

水电站枢纽还能起到

防洪 灌溉 航运 水产养殖和旅游等

综合利用的效益

在水利行业

流体机械是水利调度的核心设备

由于我国的人均水资源

占有量只有世界平均水平的1/4

而且时空分布极不均匀

因此水利工程对我国来说尤为重要

水利工程不管是

灌溉 排涝还是供水 调水

都需要相应容量的泵

为了解决我国水资源南北分布不均匀的问题

国家投入大量资金建设南水北调工程

分别从长江流域的上 中 下游调水 以适应西北

华北各地的经济发展的需要

在南水北调的工程中

各类泵站发挥了极其重要的流体输送作用

流体机械还广泛应用于

航空航天工程 海洋工程

生物医学工程 环境工程

石化系统 建筑业等等各行各业中

2015年水电的装机容量

占我国电站装机总容量的21%

约为火电总装机容量的1/3

发电量接近全国总发电量的20%

经过近几十年的发展

我国的水电行业

已经发展到相当高的水平

水电的装机容量全球第一

在2015年我国水电装机容量为3.19亿千瓦

而美国的水电装机容量是7964万千瓦

我们的装机容量是美国的4倍左右

在水电发电量上面

我们是9960亿千瓦时

是美国水电发电量的3.3倍

从右边两张图可以看出

水电站的选址

主要是在一些河流落差较大的地方

美国的水电站

主要建设在西部

科迪勒拉山系两侧

以及东部阿巴拉契亚山脉两侧

而我国的水电站主要建设在

西南部青藏高原

向云贵高原的过渡地带

以及黄河的上游区域

我国目前规划的十三大水电基地

包括金沙江水电基地

雅砻江水电基地

大渡河水电基地等等

说到水电 就不得不介绍

全世界最著名的三峡水电站

三峡水电站

是世界上规模最大的水电站

也曾经是中国最大型的工程项目

三峡工程于1994年正式动工兴建

2003年开始蓄水发电

于2009年全部完工

2012年所有机组并网发电

三峡水电站大坝高程185米

蓄水高程175米

水库的大坝长2335米

共安装32台单机容量

为70万千瓦的混流式水电机组

总装机容量为2240万千瓦

据测算 三峡电站

2015年总发电量870亿千瓦时

相当于北京市2015年用电量的90%

目前三峡电能主要供上海使用

三峡工程的巨大效益

不仅仅体现在发电量上

它还兼有防洪和航运的功能

其中防洪被认为

是三峡工程最核心的效益

历史上 长江上游河段

及其多条支流频繁发生洪水

每次特大洪水时

宜昌下游的长江

荆州河段都要采取分洪措施

淹没乡村和农田

以保障武汉的安全

在三峡工程建成后

其巨大库容所提供的调蓄能力

使下游荆江地区

能抵御百年一遇的特大洪水

也有助于洞庭湖的治理

和荆江堤防的全面修补

图示为安装中的

蜗壳 转轮 以及大坝的泄洪景观

以三峡水库为核心的长江流域

控制性水库群有

乌东德 白鹤滩 溪洛渡

向家坝 三峡和葛洲坝

代表着世界建坝技术和

发电技术的最高水平

说完水电 我们再来讲讲风电

中国风能资源丰富

陆上3级及以上

70米高度的风能技术开发量

在26亿千瓦以上

现有技术条件下

实际可装机容量达10亿千瓦以上

此外 在水深不超过50米的近海海域

风电实际可装机容量约为5亿千瓦

早在2011年的时候

中国就已经超过美国

拥有了世界上最大的风电装机容量

2015年我国的并网风电装机容量

已占电站总装机容量的8%

达到1.28亿千瓦

在我国装机容量比重中

仅次于火电和水电 排名第三位

风能咨询机构近日发布了

《2016年中国风电市场展望报告》

报告对2016年至2025年

中国风电发展趋势进行了分析

据预计 2016年至2025年

中国新增风电容量2.545亿千瓦

并网的容量2.63亿千瓦

“十三五”期间

平均每年新增风电容量2540万千瓦

相当于每年新建一个三峡水电站

在水利工程中需要大量使用

引流 阀门 泵类流体机械

其中最典型的是南水北调工程及其他调水工程

南水北调工程是我国的战略性工程

根据长江流域上游 中游及下游水资源的特点

结合中国疆土领域的特点

分东 中 西三线抽调部分水流

送至华北与淮海平原

以及西北等水资源缺乏的地区

南水北调东线工程

创造了世界上最大的泵站群

全线共有51座泵站

经过南水北调中线工程的输水

北京市的缺水情况得到了明显的改善

连续多年下降的地下水位

由于南水的引入得到回升

密云水库的水位也在逐步的上升

近年来 我国加强了多个调水工程的建设

极大改善了一方水土

我们举一个云南滇池的例子

为了缓解昆明少水和改善滇池水质的问题

云南省建成了

螳螂川 牛栏江调水工程

把清澈的牛栏江水引入滇池中

在以前的新闻报道中

我们经常看到滇池爆发蓝藻危机的旧闻

水质急剧恶化

但是调水工程实施之后

滇池的水质得到了极大的改善

以前的水质恶化现象消失了

下面再举个例子

引水钱塘润浙东

浙东地区是浙江省经济社会最发达地区之一

但水资源相对紧缺

特别是宁波 舟山等地

为典型的水资源缺水地区

浙东引水工程多个泵站的建设 应用

有效改变了

浙东水资源的时空分布格局

改善了生活用水质量

改善了沿途水环境

发挥了防洪排涝的巨大作用

我们接下来看一下

流体机械在城市建设中的作用

在现代城市的建设中

也少不了流体机械的身影

大家都知道

我国的城市排水系统设计不够科学

一到下暴雨的时候就容易发生内涝

但如果在城市排水系统中

科学地安装泵类流体机械

并配合相应的输排水措施

增加城市的雨水渗透量与储存量

将城市建设得像

“海绵”一样很有“弹性”

就可以解决

或减轻干旱和内涝的问题

海绵城市

是新一代城市雨洪管理的概念

是指城市在应对雨水

带来的自然灾害等方面

具有良好的“弹性”

也可称之为“水弹性城市”

当城市下雨时

吸水 蓄水 渗水 净水

当需要时把蓄存的水

“释放”并加以再利用而造福人类

最近大家都看到

我国成功发射了

长征5号大型运载火箭

和神舟十一号载人飞船

神舟十一号载人飞船的两位航天员

在天宫一号空间实验室

驻扎30天后圆满返回地球

可以说我国的航天事业

得到了巨大的发展

在航天飞行中

少不了用火箭将卫星和宇航员送入太空

而涡轮泵是火箭发动机的心脏

它利用燃气作为工质驱动泵旋转

将燃料供应到燃烧室

由于火箭发动机的功率特别巨大

涡轮泵要求具有大功率

大流量和高扬程的特点

俄罗斯RD170火箭发动机

的涡轮泵功率可以达到192MW

相当于1艘美国

尼米兹级航空母舰发动机的功率

在石油化工领域

流体机械的应用也十分广泛

在西气东输工程中

输气管线从新疆一直连接到上海

全长4000多公里

途中为了让管道中

天然气流动得更有效率

必须不断使用泵站进行压缩运输

整个管道中天然气的压力达到10MPa

相当于100个大气压

在化工领域

由于部分化工原料

需要低温运输以保持一定的特性

低温泵的运用也十分广泛

低温泵要求在极低的温度下工作

对可靠性要求非常高

液化天然气(LNG)

的低温泵工作的温度为-162摄氏度

在医学领域

流体机械也发挥着重要作用

人们经常使用泵

来辅助气体和血液的输送和运输

体外输送中

常常使用医用蠕动泵

它具有无污染

精度高和剪切侵蚀力低等特点

适合输送血液

药液等多种流体

在人体心脏因病损

而部分或完全丧失功能

而不能维持全身正常循环时

可移植一种用人工材料

制造的机械装置

以暂时代替心脏的功能

推动血液循环

这种装置即人工心脏

人工心脏的核心就是心脏泵

由于心脏泵直接运输血液

泵的叶轮直接接触到血液

所以要求其材料无污染

叶片在运转过程中

不能损伤血液中的细胞

否则会造成生命危险

目前心脏泵的实验

已经在动物和人体身上

有了一定的进展

相信在不久的将来随着技术的进步

心脏泵会是心脏病人的福音

学到这里 同学们大概了解了

流体机械这种广泛使用的装备了

同学们如何来学习这一门课程呢

我来讲讲我对本课程的

一些希望和建议

首先学习这门课程

要掌握流体机械设备

的基本工作原理

第二 要学习流体机械的研究方法

研究过程以及工程应用的方式方法

第三 要了解流体机械

研究的对象及国际研究前沿

第四 将课程中学习到的思维方法

分析问题的经验

应用到更广泛的学习生活当中

本讲内容到此结束 谢谢大家