水电站厂房课程设计计算书1

2013年秋季学期课程设计

水利与环境学院系（院）水利水电工程专业

题目水电站厂房课程设计

学生姓名胡浩凡

班级10水利水电工程（1）班

学号**********

指导教师朱士江

日期2014 年01 月08 日

三峡大学教务处订制

水电站厂房课程设计说明书

1 绘制蜗壳单线图

1.1蜗壳的型式：

首先，本水电站水轮机的最大工作水头80.440＞=m H m m ，应采用金属蜗壳；其次，由水轮机的型号HL220—LJ —120，可知本水电站采用金属蜗壳。

1.2蜗壳主要参数的选择

金属蜗壳的断面形状为圆形

为了获得良好的水力性能，圆形断面金属蜗壳的包角一般取φ0 =345°（P98）。 由基本资料可知: 3max 12.03m /s =Q 蜗壳进口断面流量max

0360

ϕ=

c Q Q 3345

12.0311.53/360

=

⨯=c Q m s 。 由图4—30（P99）查得蜗壳进口断面平均流速 6.6/=c V m s 。

1.3座环尺寸

查金属蜗壳座环尺寸系列表可知，表中最小转轮直径为1800mm 。对表中数据进行分析，发现转轮直径和座环内外径成线性关系，利用excel 拟合直线，求出

17.3074983.11+=D D a ， 54.1852938.11+=D D b 。

当11200=D mm 时

mm D a 2105=，mm D b 1738=，则mm r a 5.1052=，mm

r b 869=。

其中：b D —座环内径；a D —座环外径；b r —座环内半径；a r —座环外半径。

座环示意图如下图所示

座环尺寸（单位：mm ），比例1:100

1.4蜗壳的水力计算

1.4.1对于蜗壳进口断面（P100）

断面面积20max 34512.03 1.75360360 6.6

ϕ⨯=

===⨯c c c c Q Q F m V V 断面的半径0max

max 34512.03

0.746360360 6.6ϕρπ

π

π

⨯=

=

=

=⋅⨯⨯c

c F Q m V 。

从轴中心线到蜗壳外缘的半径：max max 2 1.052520.746 2.545ρ=+=+⨯=a R r m 。 1.4.2对于断面形状为圆形的任一断面的计算

设i ϕ为从蜗壳鼻端起算至计算面i 处的包角，则该计算断面处的max 360

i

i Q Q ϕ=

，

max

360i i c Q V ϕρπ

=

，2i a i R r ρ=+。

其中：3max 12.03/=Q m s ， 6.6/=c V m s ， 1052.5 1.0525==a r mm m 。

表 １—１

()i ϕ︒

3

max (/)360

i

i Q Q m s ϕ︒

=

()2c F m

max ()360i

i c

Q m V ϕρπ︒=

2()i a i R r m ρ=+

0 0.000 0.000 0.000 1.053 15 0.501 0.076 0.156 1.364 30

1.003

0.152

0.220

1.492

根据计算结果表１－１，画蜗壳单线图，如下图所示:

蜗壳单线图（单位：m ）比例1:50

2 尾水管单线图的绘制

为了减少尾水管的开挖深度，采用弯肘形尾水管，由进口直锥段、肘管和出口扩散段三部分组成。

由以下公式:

1

958.022000038.096.0100038.096.0121<=⨯+=+=s n D D

可得12 1.2

1.2530.9580.958

=

==D D m 当混流式水轮机出口直径21＞D D 时，由《水利机械》（第二版）表4-17知， 当1=1D m 时

当1=1.2D m 时,乘以直径数即得所需尾水管尺寸。

2.1进口直锥段

2.1.1导叶底环至转轮出口高度

m D n h s 2028.02.1)117.02200013.0()117.00013.0(11=⨯-⨯=-=

2.1.2转轮出口至尾水管进口高度h 2，对混流式机组约为0。 2.1.3直圆锥管高度： m h h h h h 2972.14213=---= 2.1.4出口直径

m D 62.14=，进口锥管直径等于转轮出口直径，m D D 253.123== 则锥管的单边扩散角()() 9~705.82334∈=-=h D D arctg θ。

2.2肘管

肘管是一90变截面弯管,其进口为圆断面，出口为矩形断面。水流在肘管中由于转弯受到离心力的作用，使得压力和流速的分布很不均匀，而在转弯后流向水平段时又形成了扩散，因而在肘管中产生了较大的水力损失。影响这种损失的最主要的因素是转弯的曲率半径和肘管的断面变化规律，曲率半径越小则产生的离心率越大，一般推荐使用的合理半径4(0.6~1.0)R D =，外壁6R 用上限，内壁7R 用下限。

则64741.0 1.62,0.60.6 1.620.972=⨯==⨯=⨯=R D m R D m 。 2.3出口扩散段：

出口扩散段是一水平放置断面为矩形的扩散段，其出口宽度一般与肘管出口宽度相