蜗壳 尾水管设计

蜗壳的型式及主要参数选择

一、蜗壳的作用及型式

(一) 作用

保证把来自压力水管的水流以较小的水流损失，均匀、轴对称地引入导水机构，使转轮四周所受的水流作用力均匀；使水流产生一定的旋转量（环量），以满足转轮的需要。

(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：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

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°

(2) 混凝土蜗壳：φ0=180°~270°,一般取180°，一大部分水流直接进入导叶，为非对称入流，对转轮不利）

(2) 混凝土蜗壳：φ0=180°~270°,一般取180°，一大部分水流直接进入导叶，为非对称入流，对转轮不利）

尾水管的作用、型式及其主要尺寸确定

一、尾水管的作用

(1) 汇集转轮出口水流，排往下游。

(2) 当H s>0时，利用静力真空。

(3) 利用动力真空H d。

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—h w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(h c)：高/宽=0.25

3、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尾水管性能的重要因素。

●H=h1+h2+h3+h4 h1，h2由转轮结构确定; h4肘管高度确定，不易变动。

H取决于h3。h3大→h w小→ηw大→开挖加大，工程投资大；

●L：机组中心到尾水管出口，L大→F出大→V出小→ηw大→h f大→厂房尺寸

加大，一般L=( 3.5～4.5) D1。