水轮机选型及蜗壳尾水管设计
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金属蜗壳的水力计算在选定包角ϕ0及进口断面平均流速v 0后,根据设计流量Q r ,即可求出进口断面面积F 0。
由于要求水流沿圆周均匀地进入导水机构,蜗壳任一断面ϕi 通过的流量Q ϕ应为 Q Q ir ϕϕ=360(7—6)于是,蜗壳进口断面的流量为 Q Q r 00360=ϕ(7—7)进口断面的面积为F Q v Qv r 00000360==ϕ (7—8) 圆形断面蜗壳的进口断面半径为 ρπϕπmax ==F Q v r00360 (7—9)采用等速度矩方法计算蜗壳内其它断面的参数。
取蜗壳中的任一断面,其包角为ϕi ,如图7—15所示,通过该断面的流量为Q v bdr u r R aiϕ=⎰(7—10)因v r K u =,则v K r u =/,代入式(7—10)得: Q Kbrdr r R aiϕ=⎰(7—11) 式中:r a ──座环固定导叶的外切圆 半径;R i ──蜗壳断面外缘到水轮机轴线半径;r ──任一断面上微小面积到水轮机轴线的半径: b ──任一断面上微小面积的高度。
一、圆形断面蜗壳的主要参数计算对圆形断面的蜗壳,断面参数b 从图7—15中的几何关系可得b r a i i =--222ρ() (7—12) 式中:ρi ──蜗壳任一断面的半径;a i ──任一断面中心到水轮机轴线距离。
图7—15 金属蜗壳的平面图和断面图水轮机轴r aa ir R id rρibv uv rviϕ将式(7—12)代入式(7—11),并进行积分得:Q K a a i i i ϕπρ=--222() (7—13) 由式(7—6)与式(6-13)得ϕπρi r i i i KQ a a =--72022 () (7—14) 令C KQ r=720 π,称为蜗壳系数,则有ϕρi i i i C a a =--()22 (7—15)或 ρϕϕi i ii a C C =-⎛⎝ ⎫⎭⎪22(7—16)以上两式中的蜗壳系数C 可由进口断面作为边界条件求得。
蜗壳及尾水管设计(1)蜗壳水力计算从蜗壳鼻端至蜗壳进口断面0-0之间的夹角称为蜗壳的包角,常用φ0表示,蜗壳的鼻端即位于蜗壳末端连接在一起的那一个特殊固定导叶的出水边,一般采用φ0=345°蜗壳进口断面平均流速V c是决定蜗壳尺寸的主要参数。
V c值根据水轮机设计水头Hr从图中查得V c=4.5 m/s1主要参数H r=31.0 m Q max=13.17 m3/s D a=2.42m 包角φ0=345 D a/2=2.42/2=1.21 m2 蜗壳计算表水轮机蜗壳单线图(2)尾水管设计根据以往经验,弯肘形尾说管不但可以减少开挖深度,而且具有良好的水力性能尾水管尺寸表弯肘型尾水管有进口直锥段.中间肘管段和出口扩散段和出口扩散段三部分组成.A 进口直锥段混流式水轮机单边扩散角009~7=θ,这里取 80.B 中间弯肘段是一段900转弯的变截面弯管,进口断面为圆形,出口断面为矩形.C 出口扩散段是一段水平放置,两侧平行,顶板上翘的矩形扩散管.起顶板仰角一般取0013~10=α,这里取13.应用第三种比例情况进行尺寸计算:h=2..6×1.4=3.64 m L=4.5×1.4=6.30 m B 5=2.72*1.4=3.808m D 4=1.35×1.4=1.89 m h 4=1.35×1.4=1.89 mh 6=0.675×1.4=0.945mL 1=0.94×1.4=2.548 m h 5=1.22×1.4=1.708m尾水管高度指水轮机底环平面至尾水管底版的高度.h=2.6*D 1=2.6*1.4=3.64m 满足最低要求,宽度B= 3.808m,同样满足要求. 尾水管长度指机组中心线至尾水管出口断面的距离. L=(3.5~4.5)D 1 这里取4 则L=4*1.4=5.6m。
水轮机尾水管课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解水轮机尾水管的基本结构及其在水力发电过程中的作用;2. 学生能够掌握水轮机尾水管的设计原理和计算方法;3. 学生能够了解水轮机尾水管对水轮机性能的影响。
技能目标:1. 学生能够运用相关知识对水轮机尾水管进行简单的设计计算;2. 学生能够通过实例分析,评估不同尾水管设计对水轮机效率的影响;3. 学生能够运用绘图软件绘制水轮机尾水管的结构图。
情感态度价值观目标:1. 学生通过学习水轮机尾水管的设计,培养对水利工程建设的兴趣和热情;2. 学生在学习过程中,增强团队协作意识,提高沟通与交流能力;3. 学生能够认识到水轮机尾水管设计的重要性,增强对能源利用和环境保护的意识。
课程性质:本课程为应用实践型课程,以理论教学为基础,注重培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点:初三学生,具有一定的物理基础和数学计算能力,对水利工程有一定的了解,好奇心强,喜欢动手实践。
教学要求:结合学生特点,采用讲授、实例分析、小组讨论等多种教学方法,引导学生掌握水轮机尾水管的设计原理和方法,提高学生的实际应用能力。
在教学过程中,注重学生的主体地位,激发学生的兴趣和积极性,培养学生的创新思维和团队协作精神。
通过课程学习,使学生能够达到上述课程目标,为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 水轮机尾水管的结构与功能:介绍水轮机尾水管的基本结构,包括尾水管、弯头、扩散段等组成部分,分析其功能在水力发电过程中的作用。
2. 水轮机尾水管设计原理:讲解水轮机尾水管的设计原理,涉及流体力学的相关知识,如流速、流量、压力等,以及尾水管尺寸、形状与水轮机性能的关系。
3. 水轮机尾水管设计计算:依据教材相关章节,引导学生学习尾水管设计计算方法,包括流量计算、压力损失计算等,并通过实例进行讲解。
4. 水轮机尾水管对性能影响:分析不同尾水管设计对水轮机效率、稳定性等性能的影响,结合实际工程案例,让学生了解优化设计的重要性。