●第1章概論1
1.1工程流體力學基本方程1
1.1.1工程流體力學基礎1
1.1.2坐標繫2
1.1.3流體動力學基本方程3
1.2液力透平定義4
1.3液力透平結構形式及應用4
參考文獻7
第2章液力透平基本理論和設計方法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靜止導葉12
2.2液力透平主要特征參數13
2.2.1比轉速計算13
2.2.2單位轉速單位流量單位功率計算14
2.3液力透平相似理論簡介14
2.4液力透平設計方法15
2.4.1水輪機和水泵水輪機設計方法15
2.4.2離心泵反轉液力透平設計方法18
2.4.3液力透平直接正向設計方法 23
2.5液力透平的損失與效率23
2.5.1機械損失與機械效率23
2.5.2容積效率計算25
2.5.3水力效率計算25
2.5.4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
3.1液力透平過流部件基礎參數29
3.1.1設計輸入參數29
3.1.2結構設計相關參數29
3.2徑（混）流式液力透平葉輪的一維水力設計31
3.2.1葉輪進口直徑的設計計算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計計算33
3.2.3葉輪進/出口葉片寬度與葉片安放角34
3.2.4徑（混）流式透平導葉參數計算與選取36
3.2.5渦殼參數計算與選取40
3.3徑（混）流式過流部件的二維造型43
3.3.1葉輪二維造型43
3.3.2導葉葉片繪形與葉片數的最終確定46
3.3.3渦殼及進出口管48
3.3.4過流部件關鍵參數校核計算49
3.3.5液力透平一維直接正向設計案例 49
3.4徑（混）流式液力透平三維數值模擬54
3.5軸流式液力透平過流部件水力設計57
3.5.1軸流式液力透平參數的選擇及理論計算57
3.5.2軸流式液力透平動靜葉片設計61
參考文獻66
第4章液力透平軸向力、徑向力及平衡67
4.1軸向力計算及平衡67
4.1.1徑（混）流式透平軸向力計算67
4.1.2軸流式透平軸向力計算72
4.1.3軸向力平衡74
4.2徑向力計算及平衡85
4.2.1徑（混）流式透平徑向力計算與平衡85
4.2.2軸流式透平徑向力計算與平衡86
參考文獻89
第5章液力透平主要零件強度計算與材料選擇90
5.1葉輪強度計算90
5.1.1葉輪強度的一維簡化計算90
5.1.2葉輪輪轂強度計算96
5.1.3葉輪強度分析算例97
5.2軸的強度計算99
5.2.1軸的受力99
5.2.2軸的強度校核100
5.2.3軸繫關鍵部位變形量三維校核104
5.3殼體強度計算105
5.3.1殼體強度的一維計算106
5.3.2殼體強度分析算例108
5.3.3殼體關鍵配合部位的變形量校核112
5.4主要零件材料選擇114
參考文獻116
第6章液力透平的軸承設計與選擇117
6.1軸承的基本分類117
6.2軸承與潤滑的選擇117
6.2.1軸承載荷的確定117
6.2.2軸承及軸承潤滑方式的初步確定118
6.3滾動軸承的設計選擇118
6.3.1滾動軸承的失效形式與設計計算119
6.3.2滾動軸承的選擇121
6.4滑動軸承的設計124
6.4.1徑向滑動軸承124
6.4.2固定瓦推力滑動軸承130
6.4.3可傾瓦推力軸承134
6.5軸承的潤滑與冷卻136
6.5.1軸承的潤滑136
6.5.2軸承的冷卻137
6.6可傾瓦軸承設計實例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箔片軸承簡介141
參考文獻143
第7章液力透平轉子動力學144
7.1轉子動力學簡述144
7.2臨界轉速與動平衡144
7.2.1臨界轉速定義144
7.2.2臨界轉速的簡化計算145
7.2.3轉子的干態和濕態臨界轉速148
7.2.4臨界轉速裕度149
7.2.5轉子動平衡149
7.3影響臨界轉速的因素150
7.3.1軸密封的影響150
7.3.2轉子結構和支撐剛度等的影響150
7.3.3介質條件對臨界轉速及振幅的影響151
7.4模態振型及轉子彎曲應變能152
7.4.1模態振型152
7.4.2柔性轉子與剛性轉子153
7.4.3轉子彎曲應變能153
7.5穩態不平衡響應153
7.6轉子扭轉振動155
參考文獻157
第8章液力透平密封158
8.1概述158
8.2液力透平用動密封158
8.2.1動密封的種類和特點158
8.2.2填料密封159
8.2.3迷宮密封160
8.2.4浮動環密封161
8.3液力透平用機械密封163
8.3.1機械密封基本結構163
8.3.2機械密封的密封性能164
8.3.3密封面的幾何特征165
8.3.4機械密封設計參數166
8.3.5機械密封端面溫度和熱平衡168
8.3.6機械密封輔助繫統170
8.3.7機械密封典型故障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193
第9章液力透平試驗196
9.1關鍵零部件試驗196
9.1.1軸上轉動件與轉子動平衡196
9.1.2葉輪的超速試驗197
9.1.3殼體強度試驗197
9.2液力透平性能試驗197
9.2.1液力透平密封性試驗197
9.2.2液力透平水力性能試驗198
9.2.3液力透平運轉試驗198
9.2.4液力透平穩定飛逸轉速與飛逸轉速試驗198
9.3液力透平試驗繫統及相關標準200
9.3.1測量參數200
9.3.2試驗繫統201
9.3.3液力透平的輸出功率P及效率η計算203
9.3.4試驗標準204
參考文獻206
第10章液力透平繫統與狀態監測207
10.1液力透平繫統構成及配置要求207
10.1.1液力透平繫統構成207
10.1.2液力透平配置要求207
10.2液力透平工藝繫統207
10.2.1工藝繫統設計208
10.2.2工藝繫統控制209
10.3液力透平狀態監測209
10.3.1狀態監測的目的209
10.3.2狀態監測對像210
10.4液力透平輔助繫統狀態監測210
10.4.1潤滑繫統構成及狀態監測210
10.4.2密封衝洗繫統構成與狀態監測212
10.4.3輔助繫統狀態監測說明212
10.5轉子繫統狀態監測214
10.5.1軸承溫度監測214
10.5.2轉子徑向振動監測216
10.5.3轉子軸向位移監測216
10.5.4轉速監測216
10.6監測參數的報警、聯鎖參數設定示例217
10.6.1溫度參數217
10.6.2振動參數217
10.6.3軸向位移參數217
10.6.4轉速217
10.7監測參數異常的致因及排除217
參考文獻219
附錄220

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制經驗為基礎，全面繫統地闡述了液力透平基礎理論、近期新技術和工程應用。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優化流程，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，試驗繫統和試驗方法，繫統設計、輔助繫統構成和安全保護繫統設計等。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、工程應用中出現問題的原因分析、應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。