蝸殼斷面設(shè)計(jì)公式及說(shuō)明

1、第五章 反擊式水輪機(jī)的基本結(jié)構(gòu)第三節(jié)：反擊式水輪機(jī)的引水室一、簡(jiǎn)介一般混流式水輪機(jī)的引水室和壓力水管聯(lián)接部分還裝有閥門(mén)，小型水輪機(jī)為閘閥或球閥，大型多為碟閥。閥的作用式在停機(jī)時(shí)止水，機(jī)組檢修時(shí)或機(jī)組緊急事故時(shí)導(dǎo)葉又不能關(guān)閉時(shí)使用，絕不能用來(lái)調(diào)節(jié)流量水輪機(jī)引水室的作用：1.保證導(dǎo)水機(jī)構(gòu)周圍的進(jìn)水量均勻，水流呈軸對(duì)稱，使轉(zhuǎn)輪四周受水流的作用力均勻，以便提高運(yùn)行的穩(wěn)定性。2.水流進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)簽應(yīng)具有一定的旋轉(zhuǎn)（環(huán)量），以保證在水輪機(jī)的主要工況下導(dǎo)葉處在不大的沖角下被繞流。二、引水室引水室的應(yīng)用范圍1.開(kāi)敞式引水室2.罐式引水室3.蝸殼式引水室混凝土蝸殼一般用于水頭在40M以下的機(jī)組。由于混凝土結(jié)構(gòu)不

2、能承受過(guò)大水壓力，故在40M以上采用或金屬鋼板與混凝土聯(lián)合作用的蝸殼蝸殼自鼻端至入口斷面所包圍的角度稱為蝸殼的包角 蝸殼包角圖的包角340度到350度三、和混凝土蝸殼的形狀及參數(shù)1.蝸殼的型式水輪機(jī)蝸殼可分為和混凝土蝸殼當(dāng)水頭小于40M時(shí)采用鋼筋混凝土澆制的蝸殼，簡(jiǎn)稱混凝土蝸殼；一般用于大、中型低水頭水電站。當(dāng)水頭大于40M時(shí)，由于混凝土不能承受過(guò)大的內(nèi)水壓力，常采用鋼板焊接或鑄鋼蝸殼，統(tǒng)稱為。蝸殼應(yīng)力分布圖應(yīng)力分析圖按制造方法有焊接鑄焊和鑄造三種。，尺寸較大的中、低水頭混流一般采用鋼板焊接，其中鑄造和鑄焊適用于尺寸不大的高水頭混流水輪機(jī)2.蝸殼的斷面形狀的斷面常作成圓形，以改善其受力條件，當(dāng)

3、蝸殼尾部用圓斷面不能和座環(huán)蝶形邊相接時(shí)，采用。與有蝶形邊座環(huán)的連接圖的斷面形狀圖混凝土蝸殼的斷面常做成梯形，以便于施工和減小其徑向尺寸、降低廠房的土建投資混凝土蝸殼斷面形狀圖當(dāng)蝸殼的進(jìn)口斷面的形狀確定后，其中間斷面形狀可由各斷面的頂角點(diǎn)的變化規(guī)律來(lái)決定，有直線變化和向內(nèi)彎曲的拋物線變化規(guī)律混凝土蝸殼的斷面變化規(guī)律3.蝸殼的包角對(duì)于，其過(guò)流量較小，允許的流速較大因此其外形尺寸對(duì)廠房造價(jià)影響較小，為獲得良好的水力性能及考慮到其結(jié)構(gòu)和加工工藝條件的限制，一般對(duì)于混凝土蝸殼其過(guò)流量較大，允許的流量較小，因此其外形尺寸常成為廠房大小的控制尺寸，直接影響廠房的土建投資，一般4.蝸殼的進(jìn)口流速當(dāng)蝸殼斷面形狀

4、及包角確定后，蝸殼進(jìn)口斷面平均流速是決定蝸殼尺寸的主要參數(shù)。對(duì)于相同的過(guò)流量，選得大，則蝸殼斷面就小，但水力損失增大。值可根據(jù)水輪機(jī)水頭查曲線的。一般可取圖中的中間值；對(duì)于和有鋼板里村的混凝土蝸殼，可取上限值；當(dāng)布置上不受限制時(shí)也可取下限值，但不應(yīng)小于引水道中的流速。四、蝸殼的水力計(jì)算1.蝸殼中的水流運(yùn)動(dòng)蝸殼中的水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，一般認(rèn)為兩種形式。（1）蝸殼斷面的平均速度周向分量為常數(shù)的規(guī)律（2）蝸殼中水流按等速度矩規(guī)律運(yùn)動(dòng)。即位于蝸殼內(nèi)任一點(diǎn)水流速度的切向分量與該點(diǎn)距水輪機(jī)軸線的半徑的乘積不變常數(shù)蝸殼中的水流運(yùn)動(dòng)圖通過(guò)蝸殼任一斷面的流量2.的水力計(jì)算（1）參數(shù)的選擇（2）與座環(huán)蝶形邊相接的的水力

5、（a）蝸殼參數(shù)與斷面連接尺寸選擇1）按的流速系數(shù)與水頭的關(guān)系曲線選擇蝸殼流速系數(shù)K2）確定蝸殼包角3）與座環(huán)連接部位幾何尺寸由座環(huán)給定，見(jiàn)圖（b）進(jìn)口斷面計(jì)算進(jìn)口斷面流量進(jìn)口斷面流速進(jìn)口斷面面積求得：進(jìn)口斷面半徑進(jìn)口斷面中心距進(jìn)口斷面外徑（c）圓斷面計(jì)算（d）計(jì)算橢圓短半徑與圓的同等面積長(zhǎng)半徑中心距外徑3.混凝土蝸殼的水力計(jì)算（1）確定進(jìn)口斷面尺寸（2）確定中間斷面的頂角點(diǎn)、底角點(diǎn)變化規(guī)律（3）繪制若干查出相應(yīng)的及斷面尺寸，便可繪制出蝸殼平面單線圖混凝土蝸殼的水力計(jì)算曲線混凝土蝸殼的平面單線圖4.座環(huán)的結(jié)構(gòu)形式（1）與混凝土蝸殼聯(lián)結(jié)的座環(huán)一是整體結(jié)構(gòu)座環(huán) 如圖二是裝配式結(jié)構(gòu) 如圖（2）與聯(lián)結(jié)的

6、座環(huán)一是帶蝶形邊的座環(huán) 如圖二是不帶蝶形邊的座環(huán) 如圖第五節(jié)：反擊式水輪機(jī)的尾水管一、尾水管的作用尾水管的作用1.將轉(zhuǎn)輪出口水流引向下游2.利用下游水面至轉(zhuǎn)輪出口處的高程差，形成轉(zhuǎn)輪出口處的靜力真空3.利用轉(zhuǎn)輪出口的水流動(dòng)能，將其轉(zhuǎn)換成為轉(zhuǎn)輪出口處的動(dòng)力真空三種尾水管三種尾水管的能量差比較1.沒(méi)有尾水管2.具有圓柱形尾水管3.具有擴(kuò)散型尾水管時(shí)實(shí)際恢復(fù)的動(dòng)能與理想恢復(fù)的功能的比值稱為尾水管的恢復(fù)系數(shù) 二、尾水管的基本類型1.直錐形尾水管2.彎曲線尾水管彎肘形尾水管彎錐形尾水管三、尾水管選擇1.直錐形尾水管的設(shè)計(jì)（1）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，決定尾水管的進(jìn)口速度（2）確定尾水管出口斷面面積(3) 確定錐角 及管長(zhǎng) 根據(jù)擴(kuò)散管中水力損失最小原則，一般選錐角 ，管長(zhǎng)L 可由進(jìn)口斷面面積 和出口斷面面積 值及 值算出。(4) 決定排水渠道尺寸2.彎肘形尾水管的選擇及計(jì)算（1）尾水管的深度尾水管深度是指水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)底環(huán)平面至尾水管底板平面之間的距離。對(duì)轉(zhuǎn)輪進(jìn)口直徑 小于轉(zhuǎn)輪出口直徑 的混流式水輪機(jī)取 ；對(duì)轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)取 ，對(duì)轉(zhuǎn)輪直徑 的高水頭混