水轮机的蜗壳尾水管.ppt

第二章水轮机的蜗壳、尾水管及气蚀一、蜗壳设计的基本要求（4）具有合理的断面形状和尺寸，以降低厂房投资及便于导水机构的接力器和传动机构的布置；
（5）具有必要的强度及合适的材料，以保证结构上的可靠性和抵抗水流的冲刷；二、蜗壳的功用及型式2、金属蜗壳：当H>40m时采用金属蜗壳。其断面为圆形~椭圆，适用于中高水头的水轮机。
(1)钢板焊接：H=40~200m，钢板拼装焊接。
(2)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。三、蜗壳的主要参数(2)混凝土蜗壳：“T”形。便于施工和减小其径向尺寸，降低厂房土建投资有四种型式：
(i)n=0：平顶蜗壳。特点：接力器布置方便，减小下部混凝土，但水流条件不太好。
(iii)m>n:δ=20°~30°γ=10°~20°。
(iv)m≤n:δ=20°~30°，γ=20°~35°。
m=n时，称为对称型式。中间断面：蜗壳顶点、底角点的变化规律按直线或抛物线确定。
m>n和m=n较常用。
82、蜗壳包角(1)金属蜗壳：φ0=340°~350°，常取345°
φ0大，过流条件好，但平面尺寸增大，厂房尺寸加大。金属蜗壳的流量小，尺寸小，一般取较大包角；从构造上讲，最后100°内，断面演变成为椭圆。(2)、混凝土蜗壳：Q大，为减小平面尺寸，φ0=180°~270°，一般取180°，一部分水流未进入蜗形流道，从而减小了蜗壳进口断面尺寸，这部分水流直接进入导叶，为非对称入流，加重了导叶的负担，因此在非蜗形流道处，固定导叶断面形状常需特殊设计。123、蜗壳进口断面平均流速三、水流在蜗壳中的运动规律圆周流速Vu的变化规律，有两种基本假定：

(1)速度矩Vur=Const
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=Const：即假定Vu=Const
16四、蜗壳的水力计算1、金属蜗壳水力计算(2)中间任意断面()

由此可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Qi、Fi、ρi、Ri。

第二节尾水管的作用、型式及其主要尺寸确定无（有）尾水管1、无尾水管时2、有尾水管时(设有一圆锥形尾水管)(1)静力真空：(落差)H2也称为吸出高度，
(2)动力真空：

有尾水管后转轮出口(2—2)能量损失：(换掉E2中P2）

3、尾水管的作用二、尾水管的动能恢复系数三、尾水管型式及主要尺寸(一)直锥形、(二)弯锥形弯锥形（三）、弯肘形尾水管：大中型水轮机所采用的尾水管，为了减小开挖深度，均采用弯肘形尾水管。由直锥段、肘管、出口扩散段组成。主要尺寸321、进口直锥段2、肘管4H型尾水管几何形状以弯管段最为复杂，体形如图所示，它是由圆环面(A)、斜圆锥面(B)、斜平面(C)、水平圆柱面(D)、垂直圆柱面(E)、立平面(F)及水平面(G)组成3、出口扩散段4、尾水管的高度与水平长度轴流式水轮机混流式水轮机5、尾水管局部尺寸的变更第三节水轮机的气蚀及气蚀系数1、空化及汽化压力的概念
水沸腾为汽化，汽化是由气压和水温决定的。水在一定压力下加温的汽化为沸腾；环境温度不变压力降低引起的汽化叫空化。
在给定温度下，液体开始汽化的临界压力为该温度下的汽化压力(PB)。2、水轮机的气蚀大量汽泡连续不断地产生与溃灭，水流质点反复冲击，使过流通道的金属表面遭到严重破坏→机械破坏，叫疲劳剥蚀。
汽泡被压缩，由于体积缩小，汽化破坏时水流质点相互撞击，引起局部升高(300度)，汽泡的氧原子与金属发生化学反应，造成腐蚀；同时由于温度升高，产生电解作用→化学腐蚀。(2)、水轮机气蚀定义
汽泡在溃灭过程中，由于汽泡中心压力发生周期性变化，使周围的水流质点发生巨大的反复冲击，对水轮机过流金属表面产生机械剥蚀和化学腐蚀破坏的现象，—水轮机的气蚀。二、水轮机气蚀类型隔河岩1号水轮机转轮空蚀尾水管内的真空涡带尾水管内的真空涡带三、气蚀造成的危害四、防止气蚀措施五、水轮机的气蚀系数53通过研究叶片上的压力分布情况（课本图2-24），得到叶片上压力最低点（一般为叶片背面靠近转轮叶片出口处)K点的压力为：（相对运动方程）

K点的真空值Hkv：
Hs—叶片K点距下游尾水面的距离Hkv由动力真空与静力真空组成。静力真空Hs是吸出高度，取决于水轮机的安装高程，与水轮机的性能无关，，动力真空hkv与转轮叶型、水轮机工况、尾水管性能有关，因此表明气蚀性能的只是动力真空：用其相对值反映(1)、б气蚀系数，是动力真空的相对值。
(2)、б与叶型、工况有关(影响Wk，W2和叶道压力分布)。
(3)、б与尾水管的性能有关，ηw↑→б↑，气蚀性能差。回收能量和气蚀性能矛盾。
(4)、几何形状相似的水