水轮机的蜗壳.ppt

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1、第二章水轮机的蜗壳、尾水管及汽蚀第一节蜗壳的型式及主要参数选择一、蜗壳的功用及型式(一)功用蜗壳是水轮机的进水部件，把水流以较小的水头损失，均匀对称地引向导水机构，进入转轮。设置在尾水管末端。(二)型式1.混凝土蜗壳适用于低水头大流量的水轮机。H≦40m,钢筋混凝土浇筑，“T”形断面。当H>40m时，可用钢板衬砌防渗(H达80m)2.金属蜗壳当H>40m时采用金属蜗壳。其断面为圆形，适用于中高水头的水轮机。钢板焊接：H=40~200m，钢板拼装焊接。铸钢蜗壳：H>200m时，钢板太厚，不易焊接，与座环一起铸造而成的铸钢蜗壳，其运输困难。二、蜗壳的主要参数1.断面型式与断面参数金属蜗壳

2、：圆形结构参数：座环外径、内径、导叶高度、蜗壳断面半径、蜗壳外缘半径混凝土蜗壳：“T”形。(1)m=n时：称为对称型式(2)m>n：下伸式(3)m

3、C曲线确定VC三、蜗壳的水力计算水力计算的目的:确定蜗壳各中间断面的尺寸，绘出蜗壳单线图，为厂房设计提供依据。已知：1.水流在蜗壳中的运动规律水流进入蜗壳后，形成一种旋转运动(环流)，之后进入导叶,水流速度分解为Vr、Vu。进入座环时，按照均匀轴对称入流的要求，Vr=常数。圆周流速Vu的变化规律，有两种基本假定：(1)速度矩Vur=C假定蜗壳中的水流是一种轴对称有势流，忽略粘性及摩擦力，Vu会随r的增加而减小。(2)圆周流速Vu=C：即假定Vu=VC=C2.蜗壳的水力计算按(Vu=VC=C)金属蜗壳水力计算(1）蜗壳进口断面：断面半径：从轴心线到蜗壳外缘半径：(2)中间断面()由此可

4、以绘出蜗壳平面图单线图。其步骤为：(a)确定φ0和VC；(b)求Fc、ρmax、Rmax；(c)由φi确定Fi、ρi、Ri。混凝土蜗壳的水力计算(半解析法)(1)按求进口断面积；(2)根据水电站具体情况选择断面型式，并确定断面尺寸，使其(3)选择顶角与底角点的变化规律(直线或抛物线)，以虚线表示并画出1、2、3…….等中间断面。(4)测算出各断面的面积，绘出：F=f(R)关系曲线。(5)按绘出F=f(Φ)直线。(6)根据φi确定Fi、Ri及断面尺寸，绘出平面单线图。第二节尾水管的作用、型式及其主要尺寸确定一、尾水管的作用转轮所获得能量等于转轮进出口之间的能量差：1.无尾水管时：转轮获

5、得能量：2.设尾水管时：根据2-2至5-5断面能量方程：可得：设尾水管后，转轮所获得能量：水轮机多获得的能量：设置尾水管以后，在转轮出口形成了压力降低，出现了真空现象，真空由两部分组成：静力真空：H2(落差)，也称为吸出高度Hs；动力真空(转轮出口的部分动能)3.尾水管的作用(1)汇集转轮出口水流，排往下游。(2)当Hs>0时，利用静力真空。(3)利用动力真空Hd。尾水管的动能恢复系数尾水管的静力真空Hs取决于水轮机的安装高程，与尾水管的性能无关；衡量尾水管性能好坏的标志是恢复动能的程度（与尾水管尺寸有关），一般用动能恢复系数ηw表示ηw>0.8时，效果较好；≦0.3～0.4时，效果

6、较差。二、尾水管型式及其主要尺寸尾水管的作用是排水、回收能量。其型式、尺寸影响、厂房基础开挖、下部块体混凝土尺寸。尾水管尺寸越大，η越高，工程量及投资增大。型式：直锥形——用于小型水轮机弯锥形——用于卧轴水轮机弯肘形——（大中型电站）弯肘型尾水管减小厂房开挖深度，水力性能好，大中型号水轮机均采用弯肘型尾水管。组成：直锥段、肘管、出口扩散段。1.进口直锥段：进口直锥段是一个垂直的圆锥形扩散管，D3为直锥管进口直径，θ为锥管单边扩散角。混流式：直锥管与基础环相接，(转轮出口直径)，θ=7°~9°轴流式：与转轮室里衬相连接，D3=0.937D1，θ=8°~10°。h3——直锥段高度，其长度

7、增加将会导致开挖量增加。一般在直锥段加钢板衬。2.肘管：90°变断面的弯管，进口为圆形断面，出口为矩形断面。F进/F出=1.3曲率半径R小——离心力大——压力、流速分布不均匀—hw大。R=(0.6~1.0)D4为减小转弯处的脱流及涡流损失，肘管出口收缩断面(hc)：高/宽=0.253、出口扩散段：矩形扩散管，出口宽度B5，B5很大时，加隔墩d5=(0.1~0.15)B5顶板α=10°~13°，底板水平。4.尾水管的高度与水平长度尾水管的总高度和总长度是影响