（一）水轮机中的能量平衡

水轮机工作时，只是将水流的绝大部分能量转换为主轴的旋转机械能并传给发电机发电；小部分能量被损失了。根据能量守恒定律，输入给水轮机的水流总能量必等于有效利用能量与损失能量之和，其关系如图6-26所示。

（二）水轮机中的损失

1.容积损失

容积损失是指水轮机的流量损失。水轮机固定部分与转动部分之间存在一定的间隙（如混流式水轮机的下环与底环之间、上冠与顶盖之间；轴流式水轮机的转轮叶片与转轮室和转轮体之间）。进入水轮机的水流，有一部分q会从这些间隙中漏掉，对转轮不做功，而产生能量损失，这一能量损失称为容积损失。容积损失功率为

2.水力损失

水力损失是指水轮机工作时，在引水室、导水机构、转轮和尾水管等过流部件所产生的水头损失。水头损失的大小与水流速度、过流部件表面的粗糙度以及水流流态有关。若总水力损失为ΔH，则水力损失功率为

3.机械损失

机械损失是指与水轮机轴及转轮旋转有关的摩擦损失。它主要包括两部分，即导轴承及轴承密封中的摩擦损失和转轮上冠与水之间的摩擦损失。机械损失功率用ΔN m表示。

（三）水轮机效率

水轮机的效率就是水轮机的能量被有效利用的程度，它等于水轮机轴输出功率与水轮机输入功率之比，即

式中 η——水轮机效率。

1.容积效率

容积效率用有效流量来表示为

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容积效率用容积损失功率来表示为

式中 N′e——有效流量之功率，k W。

2.水力效率

水力效率用水力损失水头来表示为

水力效率用水力损失功率来表示为

式中 N e——有效流量、有效水头的功率，k W。

3.机械效率

式中 N——水轮机轴端输出功率，k W。

4.水轮机的效率

将式（6-22）、式（6-24）、式（6-25）代入上式中得

可见水轮机的效率等于水轮机容积效率、水力效率和机械效率三项效率的连乘。水轮机效率的高低代表水轮机能量特性的好坏，水轮机效率越高，能量的有效利用程度越高。现代大型水轮机的总效率最高可达95%。