水电站-蜗壳
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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。
2、 蜗壳包角
蜗壳末端(鼻端)到蜗壳进口断面之间的中心 角φ0：
(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，断面为椭圆，但仍按圆形计算。
max
断面中心距： a0 ra 0
断面外半径： R 0ra20R m ax
（3）中间断面（φi= φ）
由此可以绘出蜗壳断面单线图 和平面单线图。
步骤： (a) 确定φ0 和VC ；
(b) 求F0、ρmax、Rmax； (c) 由φi确定Fi、ρi、Ri。
3 、混凝土蜗壳的水力计算(半解析法)
§3.4 蜗壳的型式及主要参数选择
一、蜗壳的功用及设计基本要求
设计要求： （1）过水表面应光滑、平顺。 （2）保证水流均匀、轴对称地进入导水机构。 （3）保证水流在进入导水机构前具有一定的环
量。 （4）具有合理的断面形状和尺寸。 （5）具有必要的强度和合适的材料。
二、型式
1、混凝土蜗壳：H≤40m。用于低水头大流 量的电站。节约钢材，钢筋混凝土浇筑， “T”形断面。
(2)混凝土蜗壳 ： Q大,允许流速小，尺寸大，为减小平面尺
寸,φ0=180°~270°，一般取180°，一部分水 流直接进入座环和导叶，为非对称入流，对 转轮不利。
3、蜗壳进口断面平均流速：
Vc↑→Fc↓→hw↑； Vc↓→Fc↑→hw↓； 一般由Hr—Vc曲线确定VC。
Qc
Qmax 360o
按Vu=Vc=C假定计算
2、金属蜗壳水力计算
（1）断面流量 ：
Qi
Qmax 360o
i
断面半径：
i
Qmaxi 3600VC
断面中心距： ai ra i
断面外半径： Ri ra 2i
蜗壳水力计算
（2）进口断面（φi= φ0 ）
断面流量：
Q0
Βιβλιοθήκη Baidu
Qmax 360o
0
断面半径：
0
Qmax 0 3600VC
3 、混凝土蜗壳的水力计算(半解析法)
（1）确定进口断面尺寸
F0
Q0 Vc
Qmax0
3600Vc
根据水电站具体情况选择断面型式，
并确定a，b，m，n，R0，使F=F0
（2）确定中间断面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。
（3） 测算出各断面的面积，绘出：F = f(R) 关系曲线。
(1)金属蜗壳：圆形。结构参数：Da 、Db、b0、ρi、Ri
(2)混凝土蜗壳：“T”形。有四种型式：
混凝土蜗壳进口断面形状的选择
① δ=20°~30°,常取δ=30 °。 ②当n=0,γ=10°~15°,b/a=1.5~1.7，可达2.0。 ③当m>n,γ=10°~20°, (b-n)/a=1.2~1.7 ,可达 1.85。 ④当m＜n,γ=20°~35°,(b-m)/a=1.2~1.7,可达 1.85。
0
V cc Hr
四、蜗壳的水力计算
水力计算的目的：确定蜗壳各个断面的 尺寸，绘出蜗壳平面和断面单线图， 为厂房设计提供依据。
已知：H r,Q m,a b 0 x ,D a,D b,0,V c等断面型式下进行
1、：蜗壳中的水流运动
径向分速度：vr
Qmax
Dab0
c
圆周分速度：Vur=k 或者Vu=C=Vc
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。
（1）钢板焊接：H=40~200m，钢板拼装焊接 （。2）铸钢蜗壳：H>200m，钢板太厚，不易
焊接，与座环一起铸造而成。
混凝土蜗壳
混凝土蜗壳
金属蜗壳
钢板焊接金属蜗壳
铸钢蜗壳
三、蜗壳的主要参数
1、断面型式与断面参数
（4）按 Fi 直线。
Qi Vu
3Q6m00aV xic
，绘出F
=
f(Φ)
（5）根据计算需要，选定若干个φi（一 般隔15°、30 °或45 ° 取一个），由
图查出相应的Ri及断面尺寸，绘出蜗壳 断面单线图和平面单线图。
2、 蜗壳包角
蜗壳末端(鼻端)到蜗壳进口断面之间的中心 角φ0：
(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，断面为椭圆，但仍按圆形计算。
max
断面中心距： a0 ra 0
断面外半径： R 0ra20R m ax
（3）中间断面（φi= φ）
由此可以绘出蜗壳断面单线图 和平面单线图。
步骤： (a) 确定φ0 和VC ；
(b) 求F0、ρmax、Rmax； (c) 由φi确定Fi、ρi、Ri。
3 、混凝土蜗壳的水力计算(半解析法)
§3.4 蜗壳的型式及主要参数选择
一、蜗壳的功用及设计基本要求
设计要求： （1）过水表面应光滑、平顺。 （2）保证水流均匀、轴对称地进入导水机构。 （3）保证水流在进入导水机构前具有一定的环
量。 （4）具有合理的断面形状和尺寸。 （5）具有必要的强度和合适的材料。
二、型式
1、混凝土蜗壳：H≤40m。用于低水头大流 量的电站。节约钢材，钢筋混凝土浇筑， “T”形断面。
(2)混凝土蜗壳 ： Q大,允许流速小，尺寸大，为减小平面尺
寸,φ0=180°~270°，一般取180°，一部分水 流直接进入座环和导叶，为非对称入流，对 转轮不利。
3、蜗壳进口断面平均流速：
Vc↑→Fc↓→hw↑； Vc↓→Fc↑→hw↓； 一般由Hr—Vc曲线确定VC。
Qc
Qmax 360o
按Vu=Vc=C假定计算
2、金属蜗壳水力计算
（1）断面流量 ：
Qi
Qmax 360o
i
断面半径：
i
Qmaxi 3600VC
断面中心距： ai ra i
断面外半径： Ri ra 2i
蜗壳水力计算
（2）进口断面（φi= φ0 ）
断面流量：
Q0
Βιβλιοθήκη Baidu
Qmax 360o
0
断面半径：
0
Qmax 0 3600VC
3 、混凝土蜗壳的水力计算(半解析法)
（1）确定进口断面尺寸
F0
Q0 Vc
Qmax0
3600Vc
根据水电站具体情况选择断面型式，
并确定a，b，m，n，R0，使F=F0
（2）确定中间断面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。
（3） 测算出各断面的面积，绘出：F = f(R) 关系曲线。
(1)金属蜗壳：圆形。结构参数：Da 、Db、b0、ρi、Ri
(2)混凝土蜗壳：“T”形。有四种型式：
混凝土蜗壳进口断面形状的选择
① δ=20°~30°,常取δ=30 °。 ②当n=0,γ=10°~15°,b/a=1.5~1.7，可达2.0。 ③当m>n,γ=10°~20°, (b-n)/a=1.2~1.7 ,可达 1.85。 ④当m＜n,γ=20°~35°,(b-m)/a=1.2~1.7,可达 1.85。
0
V cc Hr
四、蜗壳的水力计算
水力计算的目的：确定蜗壳各个断面的 尺寸，绘出蜗壳平面和断面单线图， 为厂房设计提供依据。
已知：H r,Q m,a b 0 x ,D a,D b,0,V c等断面型式下进行
1、：蜗壳中的水流运动
径向分速度：vr
Qmax
Dab0
c
圆周分速度：Vur=k 或者Vu=C=Vc
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。
（1）钢板焊接：H=40~200m，钢板拼装焊接 （。2）铸钢蜗壳：H>200m，钢板太厚，不易
焊接，与座环一起铸造而成。
混凝土蜗壳
混凝土蜗壳
金属蜗壳
钢板焊接金属蜗壳
铸钢蜗壳
三、蜗壳的主要参数
1、断面型式与断面参数
（4）按 Fi 直线。
Qi Vu
3Q6m00aV xic
，绘出F
=
f(Φ)
（5）根据计算需要，选定若干个φi（一 般隔15°、30 °或45 ° 取一个），由
图查出相应的Ri及断面尺寸，绘出蜗壳 断面单线图和平面单线图。