课程设计计算书

§1 绘制蜗壳单线图

一、蜗壳的型式：

由水轮机的型式为HL220—LJ —120，可知本水电站采用金属蜗壳。 二、蜗壳主要参数的选择 （参考《水力机械》第二版，水利水电出版社） 断面形状采用圆形断面

为了良好的水力性能一般蜗壳的包角取0345ϕ= 计算max Q ：

KW N N f

f

r 663295

.06300

==

=

η（95.098.0~95.0，此处取一发电机效率，f η） 查附表1得:单位流量s m Q /15.1'31=

则s m H D Q Q r /09.135.622.115.1'3221m ax 1m ax =⨯⨯== 则可求得蜗壳进口断面流量：max

0360c Q Q ϕ=

/s m 54.1209.13360

3453=⨯=︒

︒

c Q , 蜗壳进口断面平均流速c V 由图4—30查得，s m V c /7.6= 由于水轮机转轮直径小于1800mm,则座环尺寸

1)64.1~55.1(D D a = 1)37.1~33.1(D D b =

取mm D D a 19206.11== mm D D b 162035.11== 则mm r a 960= mm r b 810=

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

三、蜗壳的水力计算 1、对于蜗壳进口断面

断面面积 2c 0max 87.17

.636034509.13360m V Q V Q F c c c =⨯︒︒⨯=︒==

ϕ 断面的半径 m V Q F c

17.57

.636034509.13360c 0max max =⨯⨯︒︒

⨯=︒=

=

ππϕπ

ρ

从轴中心线到蜗壳外缘的半径：m r R a 3.1117.5296.02m ax m ax =⨯+=+=ρ 2、对于中间任一断面：

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：mm r s m V s m Q a c 960,/7.6,/09.133m ax ===

表 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 0.960 15 0.545 0.081 0.161 1.282 30 1.091 0.163 0.228 1.415 45

1.636

0.244 0.279

1.518

R810

R960

座环尺寸（mm ）

60 2.182 0.326 0.322 1.604 75 2.727 0.407 0.360 1.680 90 3.273 0.488 0.394 1.749 105 3.818 0.570 0.426 1.812 120 4.363 0.651 0.455 1.871 135 4.909 0.733 0.483 1.926 150 5.454 0.814 0.509 1.978 165 6.000 0.895 0.534 2.028 180 6.545 0.977 0.558 2.076 195 7.090 1.058 0.581 2.121 210 7.636 1.140 0.602 2.165 225 8.181 1.221 0.624 2.207 240 8.727 1.302 0.644 2.248 255 9.272 1.384 0.664 2.288 270 9.818 1.465 0.683 2.326 285 10.363 1.547 0.702 2.364 300 10.908 1.628 0.720 2.400 315 11.454 1.710 0.738 2.436 330 11.999 1.791 0.755 2.470 345 12.545 1.872 0.772 2.504 根据计算结果表１－１，画蜗壳单线图，如下图所示，

§2 尾水管单线图的绘制

根据已知的资料，得此水电站尾水管对应的尺寸如下：（单位：m ） 型式

1D

h L 5B 4D 4h

6h

1L 5h

参数 1 2.6 4.5 2.720 1.35 1.35 0.675 1.82 1.22 尺寸 1.2 3.12 5.4 3.264 1.62 1.62 0.81 2.184 1.464 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。 1、进口直锥段

直锥圆管高度m h h h h 28.162.1217.012.3413=--=--= 进口锥管上下直径：m D 26.13= m D 62.14= 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。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。

m D R 62.10.146=⨯= m D R 972.06.047=⨯=

3、出口扩散段：m 216.3184.2-4.51212==-=︒L L L ，长度取α 尾水管单线图如下图所示：