金属&混凝土蜗壳计算步骤

1) 令φi=345°,330°,315°,…，用下列 三、反击式水轮机引水室 公式计算圆断面参数
x
i
c

2
2 R0
2
i
c
h
2
i
x h
ai R0 x, Ri ai i
2)由ai, ρi ,Ri可以画出各圆断面及相应平 面单线图；
三、反击式水轮机引水室
圆断面绘制
rb
Q
Q 计算各断面φi，并绘制φi =f(ri)曲线 V V
i i
r
Fi
i
利用
V f (r )
计算各断面Qi、 ，并绘制Qi =f(ri)
曲线和
。
三、反击式水轮机引水室
绘制蜗壳各轴截断面图及平面 图 • 从进口断面起每隔30°或45 °取一个断面，在φi =f(ri)曲 线上找到与φi 对应的r值，绘 B R o 1 . 0 1 . 1 D 1 出平面图。 • 根据断面顶点连接线AG和 CH，绘制出各相应断面图。 • 蜗壳进口宽度B为
0
0 h
2 2 2
2
Da
蜗壳系数C : C 0 /( a0
a0 0 )
座环及碟形边参数
三、反击式水轮机引水室
圆断面与椭圆断面 的分界
r
S
h
55
0
L
Db
bo 2
S h / cos 55 L h / sin 55
o
o
Da
i S : 圆； i S : 椭圆： i S : 分界断面半径。
三、反击式水轮机引水室
Qi
i
360
Q — ＞i
ri
360 Q
Qi
Qi

ri
k r
rb
bdr k
ri
b r
dr
rb
i
360 k Q

b r
dr
rb
常采用图解积分法求积分
I

ri
b r
dr
rb
在坐标纸上以一定比例作出断面的b/r=f(r) 曲线；
ri b Ii dr i 计算出某断面(半径Sr)曲线(折线)下的面 rb r
由设计手册确定ra、rb，计算a、b、n、m。
三、反击式水轮机引水室
绘制蜗壳其余各断面顶角连接线
2 n i k 1 a i ＿＿ k 1
no
ao
2 m i k 2 a i ＿＿ k 2
2
;由进口断面确定
k1
mo
ao
2
;由进口断面确定
k2
从进口断面外径r1到座环支柱外径ra之间给出若干ai 值，带入上式，求出对应各断面的ni和mi值，然后 将各断面顶点连接起来。
20 ~ 30 ; 20 ~ 30
o
o
可降低机组高程
三、反击式水轮机引水室
计算进口断面参数：
F ab 1 2
m 2 tg
bn a 1
n 2 tg b 0 r a r b b m bn 1 . 6 , 20 0 ., 30 0 ; o 1 .6 , b 1 .6 a b o a a
混凝土蜗壳包角一般为180 ~270 , 比转速高时取小值。包角越大， (1)蜗壳包角φ0 水力性能越好，但蜗壳的宽度 增大，机组间距增大。通常取 φ0 =180o。
三、反击式水轮机引水室
(2)蜗壳进口断面流速 进口断面流速按水轮机的工作水头选择，一般限 Q Q Q F 制在7~8m/s以下。 360
积Si,
i
k
360 k Q
Si
oQ
360 S o
计算断面对应的φi， — — 进口断面包角 S
0
o
进口断面图解积分值。
蜗壳的计算
三、反击式水轮机引水室
绘制φi =f(r360 k ib=f(ri)及 i)、Q
i
i
V f (r )
利用 Q

Q i
360

ri
dr
2
②计算椭圆小圆弧半径ρ2 计算椭圆大圆弧半径ρ1
2 1.045 A 0.81L 1.345L
2
1 L 0.3 2
a Ra 1.22 2
计算断面其他参数：断面中心距a
断面外径
R a 1
③由ρ1 ，a，R绘制椭圆断面与平面图。
三、反击式水轮机引水室
椭圆断面绘制
1—1960年前国内产品的统计曲线；2—1960~1970年国内产品的统计曲线；3— 推荐
三、反击式水轮机引水室
③进口断面计算：
进口断面平均流速：Vo K 进口断面面积： 0 Qo / Vo ; F 进口断面半径： 0＝ 进口断面中心距：0 a
F0 V0
Baidu Nhomakorabea
H;
r
K
Db
bo 2
；

2
0 0 0 0
V0
水头50-400m混凝土蜗壳进口断面的平均流速见 教材P106 图6-9
三、反击式水轮机引水室
(3)根据机组性能要求和厂房布置需要选择断面型式 和参数
下伸形
b / a 1 . 5 ~ 1 . 85
对称形
b / a 2 .0 ~ 2 .2 ( b n ) / a 1 . 2 ~ 1 . 85

若 b a 2 . 1,
则 F j 2 .1 a 2
1 . 6 a b 2
2 tg 20 0 0 . 5 a 2 tg 30 0 b 0 r a r b 0
程可求出 a ;
以 a 为未知数解一元二次方
则 : b 2 . 1a ; n 2 . 1a 1 . 6 a 0 . 5 a m b b0 n
三、反击式水轮机引水室
三、反击式水轮机引水室
三、反击式水轮机引水室
三、反击式水轮机引水室
三、反击式水轮机引水室
三、反击式水轮机引水室
三、反击式水轮机引水室
计算结果： i , 2 绘制小圆弧；1 绘制大圆弧；
三、反击式水轮机引水室
平面图绘制
i , Ri
三、反击式水轮机引水室
• 混凝土蜗壳设计——图解分析法 根据机组的水头和出力选择蜗壳型式和包角； 在已知设计水头、设计流量、导叶高度和座环尺 寸的基础上，确定蜗壳从进口到鼻端之间各断面 的形状及尺寸； 绘出蜗壳的断面图和平面图。 φ0 φ o o
i
i s
S
ai
计算结果： i , i , ai 绘制圆断面
三、反击式水轮机引水室
(3)椭圆断面计算
① 给出断面包角φi计算当量圆半径ρi
i i
sin c 1 2 Ra c tan i / c
2
当量圆面积: A i
o
20 ~ 30
水力性能好。
10 ~ 20
o
; 20 ~ 30
o
可抬高机组高程。
上伸形
b / a 1 . 5 ~ 1 . 85
“Г”形
b / a 2 .0 ~ 2 .2 ( b m ) / a 1 . 2 ~ 1 . 85
10 ~ 15
o
可抬高机组高程； 平顶上部便于接力器布 置
三、反击式水轮机引水室
金属蜗壳计算步骤
1）进口断面计算 2）圆断面计算 3）椭圆断面计算 4）绘制蜗壳平面与断面单线图
三、反击式水轮机引水室
（1）进口断面计算
①选择蜗壳包角φ0及进口断面流速系数k 包角φ0=340～350° k= f(H) 由经验曲线查取 ②确定座环及碟形边参数 由水电站设计手册查出。