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水流從導水機構沿輻（徑）向流入轉輪，從轉輪軸向流出的反擊式水輪機（參見彩圖Ⅵ—50）。混流式水輪機是美國的弗朗西斯（Francis）于1847～1849年在富爾內龍向心式水輪機基礎上改進而成的，故又稱為弗朗西斯式水輪機。適用水頭范圍為40～700m，是世界上采用最多的一種水輪機。在中國，混流式水輪機約占全部水輪機容量的80%以上。
混流式水輪機的主要部件有：蝸殼、座環、導水機構、頂蓋、轉輪、主軸、導軸承、尾水管等（見圖）。此外還有頂蓋排水、補氣裝置等附屬部件。混流式水輪機轉輪由葉片、上冠、下環、泄水錐、止漏環組成。葉片通常為12～20片，固定在上冠和下環上。大型混流式轉輪一般在工廠制造加工后整體運至電站。當轉輪尺寸、重量超過鐵路、公路運輸限制時，也可采用分瓣或分成若干部件運至工地，在現場拼焊成整體。
混流式水輪機結構圖
1—蝸殼；2—固定導葉；3—頂蓋；4—尾水管；5—轉輪；6—止漏環；7—泄水錐；8—主軸；9—導軸承；10—活動導葉；11—接力器
20世紀60年代以來，混流式水輪機在流道設計、材料、制造工藝等方面發展較快，模型最高效率已達94%～95%以上，真機達96%以上，單機容量和比轉速提高十分迅速。1978 年后美國大古力（Grand Coulee）三廠投入的22號～24號水輪發電機組，水輪機額定出力716mW，最大出力827mW，轉輪最大外徑9.9m，是世界上混流式水輪機中轉輪尺寸和容量最大的。使用水頭最高的是奧地利的羅斯亥克（Rosshag）水電站，最大水頭672m。
中國容量最大的混流式水輪機為二灘水電站的水輪機，額定容量550mW，最大水頭189m，轉輪名義直徑6.367m。轉輪直徑最大的是五強溪水電站的水輪機，額定容量248mW，最大水頭60.6m，轉輪名義直徑8.3m，最大外徑8.984m。使用水頭最高的是冷竹關水電站，機組額定出力60mW，最大水頭386m。2003年后，三峽水電站的水輪發電機組投入運行，其水輪機額定容量710mW，最大出力852mW，轉輪最大外徑超過10m，最大為10.6m，水輪機最高效率達96.3%～96.8%，成為世界上容量和尺寸最大的混流式水輪機。
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