蝸殼斷面設(shè)計(jì)

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，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、能承受過大水壓力，故在40M以上采用金屬蝸殼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 蝸殼包角圖金屬蝸殼的包角340度到350度三、金屬蝸殼和混凝土蝸殼的形狀及參數(shù)1.蝸殼的型式水輪機(jī)蝸殼可分為金屬蝸殼和混凝土蝸殼當(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大的內(nèi)水壓力，常采用鋼板焊接或鑄鋼蝸殼，統(tǒng)稱為金屬蝸殼。蝸殼應(yīng)力分布圖橢圓斷面應(yīng)力分析圖金屬蝸殼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

3、機(jī)2.蝸殼的斷面形狀金屬蝸殼的斷面常作成圓形，以改善其受力條件，當(dāng)蝸殼尾部用圓斷面不能和座環(huán)蝶形邊相接時(shí)，采用橢圓斷面。金屬蝸殼與有蝶形邊座環(huán)的連接圖金屬蝸殼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.蝸殼的包角對于金屬蝸殼，其過流量較小，允許的流速較大因此其外形尺寸對廠房造價(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，一般對于混凝土蝸殼其過流量較大，允許的流量較小，因

4、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)。對于相同的過流量，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)設(shè)計(jì)水頭查曲線的。一般可取圖中的中間值；對于金屬蝸殼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

5、積不變常數(shù)蝸殼中的水流運(yùn)動(dòng)圖通過蝸殼任一斷面的流量2.金屬蝸殼的水力計(jì)算（1）參數(shù)的選擇（2）與座環(huán)蝶形邊相接的金屬蝸殼的水力設(shè)計(jì)（a）蝸殼參數(shù)與斷面連接尺寸選擇1）按金屬蝸殼的流速系數(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)設(shè)計(jì)給定，見圖（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）橢圓斷面計(jì)算橢圓短半徑與圓的同等面積橢圓斷面長半徑橢圓斷面中心距橢圓斷面外徑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

6、，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）與金屬蝸殼聯(lián)結(jié)的座環(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 根據(jù)擴(kuò)散管中水力損失最小原則，一般選錐角 ，管長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 ；對轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)取 ，對轉(zhuǎn)輪直徑