金屬蜗壳的水力计算.docVIP

金属蜗壳的水力计算 在选定包角及进口断面平均流速后，根据设计流量，即可求出进口断面面积。由于要求水流沿圆周均匀地进入导水机构，蜗壳任一断面通过的流量应为 （7—6） 于是，蜗壳进口断面的流量为 （7—7） 进口断面的面积为 （7—8） 圆形断面蜗壳的进口断面半径为 （7—9） 采用等速度矩方法计算蜗壳内其它断面的参数。取蜗壳中的任一断面，其包角为，如图7—15所示，通过该断面的流量为 （7—10） 因，则，代入式（7—10）得： （7—11） 图7—15 金属蜗壳的平面图和断面图 式中：──座环固定导叶的外切圆 半径； ──蜗壳断面外缘到水轮机轴线半径； r──任一断面上微小面积到水轮机轴线的半径： b──任一断面上微小面积的高度。 一、圆形断面蜗壳的主要参数计算 对圆形断面的蜗壳，断面参数b从图7—15中的几何关系可得 （7—12） 式中：──蜗壳任一断面的半径； ──任一断面中心到水轮机轴线距离。 将式（7—12）代入式（7—11），并进行积分得： （7—13） 由式（7—6）与式（6-13）得 （7—14） 令，称为蜗壳系数，则有 （7—15） 或 （7—16） 以上两式中的蜗壳系数C可由进口断面作为边界条件求得。两式表明了蜗壳任一圆形断面半径与其包角之间的关系。当知道式中的变化规律后，每给出一个包角值，即可计算出该断面的半径值。各断面的值取决于蜗壳与座环的连接方式。蜗壳与座环的连接方式一般有：金属蜗壳与座环蝶形边相接；钢板焊接蜗壳与无蝶形边座环相接；铸造蜗壳与座环以圆弧相切。现以常见的蜗壳与座环蝶形边相接的方式为例，如图7—16（）所示。若A点是座环蝶形边与蜗壳的焊接点，则由图示的几何关系得： （7—17） (、 ) 将式（7—17）代入式（7—15），并令得 （7—18） 由上式可解出 （7—19） 上式得到了与的关系，式中、C、h均已知，这样每给定一个值，可求出，并由图7—16（a）的几何关系得到相应断面的、和等参数： （7—20） 上述计算中与座环连接部位的几何尺寸，由座环设计给定。 综上所述，可将圆形断面蜗壳的水力计算步骤小结如下： （1）确定蜗壳包角及进口断面流速； （2）计算蜗壳进口断面半径； （3）根据所求蜗壳的座环结构，确定蜗壳与座环连接的有关几何尺寸和h等参数； （4）由进口断面参数计算蜗壳系数C，； 图 7—16 蜗壳与座环蝶形边相接的断面参数 （a） 圆形断面与蝶形边相接；（b）椭圆形断面与蝶形边相接 （5）给出各计算断面的包角值（通常选用的变化幅度），计算各断面的主要几何尺寸参数。为了计算方便，可列成表7—1的格式。 表7—1 蜗壳圆形断面参数计算表 断面号 ┋ ┋ ┋ 二、蜗壳的椭圆形断面主要参数计算 当圆形断面的半径≥S时，可得到各断面在A点与