蜗壳计算

第二节 蜗壳计算

一、 蜗壳形式、进口断面参数选择

1、蜗壳形式选择

由于应力强度的限制，钢筋混凝土的蜗壳只能在40m 水头以下的电站中采用，而对于40m 以上水头的电站来说，只能采用金属蜗壳。

根据原始资料，本次设计电站的最大水头为110m ，故应选择金属蜗壳。

2、蜗壳进口断面参数选择 （1） 包角?的选择

混凝土蜗壳包角?通常选择在

270~180之间，而金属蜗壳的包角通常在

350~340之间，故选取包角345??=。

（2） 选择进口断面平均流速0v

增大平均流速

v

-

可以在保证流量的前提下减小蜗壳尺寸，但过大的0v 又会增加损失从

而降低效率，故应尽量合理选择。

v

-

=K H ＝0.79﹡.6103=8.05（m/s ） 参【1】P119

K 为蜗壳的流速系数，与水头有关，查得0.79 参【2】P120 图（5-14） H 为水轮机设计水头。 （3） 确定进口断面的流量0Q 计算公式如下： 200

0111360

360

T Q

Q Q D H ??=

=

限 =251.5 m 3/s 参考【2】P 124

?0为进口断面的包角。

（4）计算进口断面面积0F 计算公式如下： 0

0v Q F =

=251.5／8.05=31.24 ㎡/s （5）计算进口断面半径

0ρ

计算公式如下：

π

ρ0

0F =

=

π

4

.231=3.15 m 参考【2】P 124

（6）确定座环内外径

a D 、

b D

m

r m K m D m

D b a 4.015.06.68.7==== 参考【2】P 128表2-16

（7） 确定碟形边锥角α

由座环工艺决定，一般取55α?

=。

（8）计算碟形边高度h 计算公式如下：

202s i n 22

b h ktg r αα=

++ (m)=0.9 m 010b b D ?= =5*0.27=1.35

（9）计算碟形边半径

0r

计算公式如下：

k D r a

+=

2

0=3.9+0.15=4.05 m 固定导叶外切圆半径ra ：r a=D a /2=7.8／2=3.9

（10）确定进口断面的中心距0a

计算公式如下： 22000h r a -+

=ρ =22.905.135.04-+=7 m

（11） 计算进口断面的外半径0R 计算公式如下：

000ρ+=a R =7.35+3.15=10.15 m

（12）计算蜗壳系数C 计算公式如下：

20

2

000

ρ

?--=

a a C 参考【2】P 124公式2-5。

对于整个蜗壳，C 是一个常数。 2

2

5

.1377345--=

C =460

（13） 计算圆形断面与椭圆形断面的分界角

圆形断面与椭圆形断面分界的方法有两种，两种方法算出来是相对应的。 ① 、分界角计算法： 公式如下：

C hr h r h r )86.243.1(02200+--+=分?

=460*)5.04*.90*86.29.05.04.90*43.15.04(2

2

+--+=

108.7

包角?大于分界角?分的断面为圆形断面，包角?小于分界角?分的断面为椭圆形断面。 ② 内切圆半径比较法：

内切圆半径S=h ／cos α=0.9／cos55=1.569，与计算的i ρ进行比较，i ρ＞S 时为圆形

断面，

i ρ＜S 时为椭圆形断面。

进口断面参数计算结果见表1-2-1如示：

表1-2-1 蜗壳进口参数计算表

参数 公式 数据

包角?

LJ

345?

进口断面平均流速0v 参考【2】P 117图2-22（㎡/s ） 8.05 进口断面的流量0Q 200

0111360

360

Q

Q Q D H ??=

=

限(m 3

/s)

251.5 进口断面面积0F

000

Q

F v = (㎡)

31.24

进口断面半径0ρ

0F ρπ

=

(m)

3.15

座环内外径a D 参考【2】P 128表2-16 (m)

7.8 座环内外径b D 参考【2】P 128表2-16 (m)

6.6

碟形边锥角α 由座环工艺决定

55α?= 碟形边高度h 202sin 22b h ktg r α

α=

++ (m) 0.9 碟形边半径0r

02

a a D

r k r k =+=+ (m)

4.05 固定导叶外切圆半径r a

r a=D a /2

3.9

进口断面的中心距0a 22000a r h ρ=+- (m)

7.35 进口断面的外半径0R

000R a ρ=+ (m)

10.15

蜗壳系数C 20

2

000

ρ

?--=

a a C

460

断面分界角?分

C hr h r h r )86.243.1(02200+--+=分?

108.7

二、蜗壳各断面参数计算

根据表1-2-1所得的数据，将蜗壳断面分为两部分，一部分为圆形断面，另一部分为椭圆形断面。?分=

108.7，包角?大于分界角?分的断面为圆形断面，包角?小于分界角?分的断面为椭圆形断面，现分别对两种断面进行计算。

1、圆形断面参数计算

求得蜗壳参数 C 之后便可对断面参数进行列表计算，按照参考【1】P 122 图 5-18 所提供的几何关系，可列表计算下列各参数： （1） 计算x

计算公式：

2

2i

i

x r h C

C

??=

+- 参考【1】P 123公式5-12

其中i ?的变化值为15?

。

（2） 圆断面的半径

i ρ

计算公式：22i x h ρ=

+ 参考【1】P 123公式5-12

（3） 圆断面的中心距i a

计算公式：0i a r x =+ 参考【1】P 123公式5-12

i 计算公式：i i i R a ρ=+ 参考【1】P 123公式5-12 圆形断面各参数计算结果见表格。 2、椭圆形断面参数计算

按照参考【1】P 123 图 5-19 所提供的几何关系，可列表计算下列各参数：

（1） 与圆的同等面积A 及半径ρ

计算公式如下：

面积 22A d tg πρα=+ 半径 221

()/sin i

a i R ctg C

C ?ρα?α

=

+

+ 参考【1】P 123公式5-43至5-16 a a d r R =-=3.9-3.42=0.48

tg r R h

a α

-

=0=4.05-0.9/tg55=3.42

（2） 椭圆断面的短半径2ρ 计算公式如下：

2

2 1.0450.81 1.345A

L L ρ=+-

参考【1】P 123公式5-13

（3） 椭圆断面的长半径1ρ

计算公式如下：

122L ctg ρρρα=+- 参考【1】P 123公式5-14

s i n h

L α

=

=0.9/sin55=1.1 参考【1】P 123公式5-14

i 计算公式如下：

21.22i a a R ρ=+ 参考【1】P 123公式5-15

tg r R h

a α

-

=0=4.05-0.9/tg55=3.42

（5） 椭圆断面的外半径i R 计算公式如下：

1i i R a ρ=+ 参考【1】P 123公式5-16

三、蜗壳单线图的绘制

根据圆形断面计算结果和椭圆形断面计算结果所得的断面中心距i a 和外半径i R ，在坐标纸上描出蜗壳的中心距和外半径的轨迹，并用光滑的曲线将各点连接起来。蜗壳单线图见附图10.

第三节 尾水管选型计算

尾水管是水轮机重要通流部件之一，尾水管的作用是将流过水轮机转轮的水引向下游，同时回收一部分水流能量，因此水电站都设有尾水管。其型式和尺寸对水轮机的效率和运行的稳定性有很大的影响。大型立式机组，由于土建投资占电厂总投资的比例很大，故一般选用弯肘形尾水管以降低水下开挖量和混凝土量。弯肘形尾水管的几何形状及主要参数，如图1—2—1所示。

图1—2—1 弯肘形尾水管

一、尾水管类型选择

尾水管分为直锥形尾水管和弯肘形尾水管两类，大中型反击式水轮机均采用弯肘形。该电站总容量为120万KW，为大型水轮机，故应用弯肘型尾水管。尾水管锥管应有金属里衬，该电站最高水头为110m，肘管宜设金属里衬。

二、尾水管各部尺寸的选择

1．尾水管的高度h

尾水管的高度h是指水轮机底环平面到尾水管底板的高度，它对尾水管的恢复系数、水轮机运行稳定性及电站开挖量有直接影响。高度h越大，锥管段的高度可取大一些，因而降低了锥管段出口即肘管段进口及其后部流道的流速，这对降低肘管中的水力损失有利。一般情况下，通过尾水管的流量愈大，h应采用较大的值，但h增大受到水下挖方量的限制。

h的确定，与水轮机型式有关。由于混流式和定桨式水轮机在偏离最优工况运行时，尾水管中会出现涡带，引起机组振动，如果h太小，则机组振动加剧，故h选择时应综合考虑能量指标和运行稳定性。根据经验，h一般可作如下选择：

H＜120 m的混流式及定桨式水轮机，取h≥（2.3～2.7）D1，取h=2.5D1。

2．肘管的选择

肘管段的形状十分复杂，因为水流要在肘管内拐弯90 ，同时要由进口圆形断面逐渐过

渡到出口为矩形断面。它对尾水管的恢复系数影响很大，且肘管中的水力损失最大。

肘管难以用理论公式计算，通常采用推荐的标准肘管，图1—2—2所示为4号系列肘管。图中各部分的尺寸参数列于表1—2—4中。

图 1—2—2 4号系列肘管

表1—2—4 4号系列肘管各部分参数表 单位：m 参数类型 D 4

h 4

B 4

L 1

h 6

a

R 6

R 7

a 1

a 2

R 8

4A 4C 4E 4H 20

1.100 1.170 1.230 1.352 1.040

1.100 1.170 1.230 1.352 1.040

2.200 2.382 2.500 2.740 2.170

1.417 1.500 1.590 1.750 1.410

0.550 0.584 0.617 0.670 0.510

0.395 0.422 0.446 0.487 0.369

0.940 1.000 1.060 1.160 0.879

0.660 0.703 0.745 0.815 0.640

1.205 1.275 1.350 1.478 1.135

0.087 0.093 0.098 0.107 0.080

0.634 0.677 0.710 0.782 0.590

注：表中数值是对D 1= 1m 而言。

故根据表1—2—4，选取尾水管参数如下：

表1—2—2 4E 型肘管主要参数

主要参

数

4D 4h 4B 1L 6h

a 6R

1a

7R

2a

8R

1D =1m

1.23 1.23

2.5 1.59 0.617 0.446

1.069

1.35

0.745

0.098

0.710

1D =5m

6.15 6.15 12.5

7.95 3.085 2.23 5.345 6.75 3.725 0.49 3.55

表1—2—3 4E 型弯肘型尾水管总体尺寸 主要参数

h L 5B

4D

4h

6h

1L

5h

1D =1m 2.3 4.5 2.5 1.23 1.23 0.617 1.59 1.2 1D =5m

11.5

22.5

12.5

6.15

6.15

3.085

7.95

6

3．锥管段尺寸的确定 参考【3】228P 知:

对混流式水轮机β=

9~7,本设计中取β=

8; 出口扩散管仰角,13~10 =α本设计中取

12=α。 参【2】26P 图1-29得：1h =（0.146+0.052）×5=0.99m 取2h =0.003m

D 3=1.06*D 1=1.06*5=5.3m 1233h h h D h 12tg ---=

+β=11.50.990.003 1.0612tg8

---?5

+=4.06m

三、尾水管单线图的绘制

风机蜗壳设计

0 引言 蜗壳的作用是将离开叶轮的气体导向蜗壳出口，并将部分动压转变为静压。蜗壳的结构是复杂的空间曲面体，理论上，蜗壳的型线是螺旋线，但是由于螺旋线结构较复杂，难于手工绘制。因此，在生产中通常用简化的模型来近似。由于蜗壳是离心通风机的关键部件，蜗壳型线的绘制不仅直接关系到蜗壳内的流动损失，还对叶轮的气动性能有很大影响，它直接影响风机的效率及输出流量、压力等性能参数，当工况变化时，需要重新计算并设计 , 使得产品设计周期延长。本文应用三维建模工具CATIA，对蜗壳型线进行精确参数化建模，实现蜗壳的快速设计。 1 蜗壳的型线及结构参数 1. 1 蜗壳的对数螺线型线及结构 蜗壳的型线见图1。图中R为蜗壳处半径，R 2 为叶道出口半径。对于每一个角度φ值都可以得到一个R值，把各点连接起来就是蜗壳的型线。其中：截面a-a 称为终了截面，A称为终了截面的张开度。蜗壳的尺寸与张开度A有关，任意角度φ处的张开度Aφ为

理论上，为了便于分析和计算，假定气流在蜗壳中为定常流动，忽略气体的粘性,气体沿着整个叶轮出口均匀地流出[1]。 图2表示在蜗壳型线起始段气体在蜗壳内的流动。图中：R2为叶轮半径（即叶道出口半径），c为距离轮心R处的气流速度，a为气流角，c u、c m分别为R处的周向速度和径向速度。c′2为叶道出口速度，c′2u、c′2m、a′2分别为叶道出口后的周向速度、径向速度及气流角(叶道出口后速度——刚出口时气流未充满截面，很快即互相混合，混合后的速度也即蜗壳的进口速度)。 蜗壳整个截面充满有效气流，由于忽略空气黏性，蜗壳内的流动满足动量守恒定律，当蜗壳宽度B为常数时，得任意截面处R与φ的函数关系式[1]为

蜗壳及尾水管的水力计算

第二章 蜗壳及尾水管的水力计算 第1节 蜗壳水力计算 一.蜗壳尺寸确定 水轮机的引水室是水流进入水轮机的第一个部件，是反击式水轮机的重要组成部分。引水室的作用是将水流顺畅且轴对称的引向导水机构。引水室有开敞式、罐式和蜗壳式三种。蜗壳式是反击式水轮机中应用最普遍的一种引水室。它是用钢筋混凝土或者金属制造的封闭式布置，可以适应各种水头和流量的要求。水轮机的蜗壳可分为金属蜗壳和混凝土蜗壳两种。 1.蜗壳形式 蜗壳自鼻端到进口断面所包围的角度称为蜗壳的包角，水头大于40m 时一般采用混凝土蜗壳，包角 ；当水头较高时需要在混凝土中布置大量的钢筋，造价可能 比混凝土蜗壳还要高，同时钢筋布置过密会造成施工困难，因此多采用金属蜗壳，包角 。本电站最高水头为174m ，故采用金属蜗壳。 2.座环参数 根据水轮机转轮直径D 1查[1].P 128页表2—16得： 座环出口直径: ()()mm D b 27252600180019001800 20002600 2850=+---= 座环进口直径: ()()mm D a 32503100180019001800 20003100 3400=+---= 蜗壳常数K =100（mm ）、r =200（mm ） 3.蝶形边锥角ɑ 取 4.蝶形边座环半径 ()m k D r a D 725.11.02 25 .32=+=+= 5.蝶形边高度h ()m k b h 29.055tan 1.02 76.0tan 20=+=+= ? 6.蜗壳圆形断面和椭圆形断面界定值s ()m h s 51.055 cos 29 .055cos == 7.座环蝶形边斜线L ()m h L 354.055sin == 8.座环蝶形边锥角顶点至水轮机轴线的距离

蜗壳的型式及主要尺寸的确定

蜗壳的型式及主要尺寸的确定 根据设计资料提供，水轮机型号为 HL160—LJ —410及水电站工作水头H=118.5m>40m ，故采用金属蜗壳。金属蜗壳只承受内水压力，而机墩传下的荷载和水轮机层的荷载是由金属蜗壳外围的混凝土承受。为使金属蜗壳与其外围混凝土分开，受力互不传递，我国通常是在金属蜗壳上半部表面铺设沥青、麻刀、锯末或软木沥青、塑料软垫3——5cm 厚的软垫层，靠近座环处不铺。使外压不传到金属蜗壳，内水压力不传到蜗壳外的混凝土上。 蜗壳主要参数的选择 ① 设计资料提供，每台机组的最大引用流量，则蜗壳进口处的 流量s m Q Q 300 max 00 088.117123360 345360=?==? ②、蜗壳进口断面平均流速《水力机械》第二版P99图4—30(b)曲线得s m V c 9= ③、座环内、外径选择 由水轮机的型号 HL160—LJ —410，查到cm D 4101=的座环尺寸， 当H=118.5m<170m 时，其座环内径mm D b 5450=, 115m

i a i r R ρ2+= 蜗壳断面计算表 0 0 0 0 3.23 15 5.13 0.57 0.43 4.08 30 10.25 1.14 0.60 4.43 45 15.38 1.71 0.74 4.70 60 20.50 2.28 0.85 4.93 75 25.63 2.85 0.95 5.13 90 30.75 3.42 1.04 5.31 105 35.88 3.99 1.13 5.48 120 41.00 4.56 1.20 5.63 135 46.13 5.13 1.28 5.78 150 51.25 5.69 1.35 5.92 165 56.38 6.26 1.41 6.05 180 61.50 6.83 1.48 6.18 195 66.63 7.40 1.54 6.30 210 71.75 7.97 1.59 6.41 225 76.88 8.54 1.65 6.52 240 82.00 9.11 1.70 6.63 255 87.13 9.68 1.76 6.74 270 92.25 10.25 1.81 6.84 285 97.38 10.82 1.86 6.94 300 102.50 11.39 1.90 7.03 315 107.63 11.96 1.95 7.13 330 112.75 12.53 2.00 7.22 345 117.88 13.10 2.04 7.31

蜗壳断面设计公式及说明

第三节：反击式水轮机的引水室 一、简介 一般混流式水轮机的引水室和压力水管联接部分还装有阀门，小型水轮机为闸阀或球阀，大型多为碟阀。阀的作用式在停机时止水，机组检修时或机组紧急事故时导叶又不能关闭时使用，绝不能用来调节流量 水轮机引水室的作用： 1.保证导水机构周围的进水量均匀，水流呈轴对称，使转轮四周受水流的作用力均匀，以便提高运行的稳定性。 2.水流进入导水机构签应具有一定的旋转（环量），以保证在水轮机的主要工况下导叶处在不大的冲角下被绕流。 二、引水室 引水室的应用范围 1.开敞式引水室

2.罐式引水室 3.蜗壳式引水室 混凝土蜗壳一般用于水头在40M以下的机组。由于混凝土结构不能承受过大水压力，故在40M以上采用金属蜗壳或金属钢板与混凝土联合作用的蜗壳 蜗壳自鼻端至入口断面所包围的角度称为蜗壳的包角蜗壳包角图 金属蜗壳的包角340度到350度

三、金属蜗壳和混凝土蜗壳的形状及参数 1.蜗壳的型式 水轮机蜗壳可分为金属蜗壳和混凝土蜗壳 当水头小于40M时采用钢筋混凝土浇制的蜗壳，简称混凝土蜗壳；一般用于大、中型低水头水电站。 当水头大于40M时，由于混凝土不能承受过大的内水压力，常采用钢板焊接或铸钢蜗壳，统称为金属蜗壳。 蜗壳应力分布图 椭圆断面应力分析图

金属蜗壳按制造方法有焊接铸焊和铸造三种。 ，

尺寸较大的中、低水头混流一般采用钢板焊接，其中铸造和铸焊适用于尺寸不大的高水头混流水轮机 2.蜗壳的断面形状 金属蜗壳的断面常作成圆形，以改善其受力条件，当蜗壳尾部用圆断面不能和座环蝶形边相接时，采用椭圆断面。 金属蜗壳与有蝶形边座环的连接图 金属蜗壳的断面形状图

金属蜗壳水力计算和尾水管设计

金属蜗壳的水力计算 在选定包角?0及进口断面平均流速v 0后，根据设计流量Q r ，即可求出进口断面面积F 0。由于要求水流沿圆周均匀地进入导水机构，蜗壳任一断面?i 通过的流量Q ?应为 Q Q i r ??=360 （7—6） 于是，蜗壳进口断面的流量为 Q Q r 00 360 = ? （7—7） 进口断面的面积为 F Q v Q v r 00000 360= =? （7—8） 圆形断面蜗壳的进口断面半径为 ρπ ?πmax = = F Q v r 00 360 （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?i ，如图7—15所示，通过该断面的流量为 Q v bdr u r R a i ?= ? （7—10） 因v r K u =，则v K r u =/，代入式（7—10）得： Q K b r dr r R a i ?=? （7—11） 式中：r a ──座环固定导叶的外切圆 半径； R i ──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 b r a i i =--222ρ() （7—12） 式中：ρi ──蜗壳任一断面的半径； a i ──任一断面中心到水轮机轴线距离。 图7—15 金属蜗壳的平面图和断面图 水轮机 轴 r a a i r R i d r ρi b v u v r v i ?

将式（7—12）代入式（7—11），并进行积分得： Q K a a i i i ?πρ=--222() （7—13） 由式（7—6）与式（6-13）得 ?πρi r i i i K Q a a = --72022 () （7—14） 令C K Q r =720 π，称为蜗壳系数，则有 ?ρi i i i C a a =--()22 （7—15） 或 ρ??i i i i a C C =-?? ? ? ?22 （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ρi 与其包角?i 之间的关系。当知道式中a i 的变化规律后，每给出一个包角?i 值，即可计算出该断面的半径ρi 值。各断面的a i 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（a ）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：a r h i i =+-022ρ （7—17） (K D r a +=2/0、 )10~5(2/sin 2/0mm tg r b h ++=αα) 将式（7—17）代入式（7—15），并令x h i i =-ρ22得 ?i i i C r x r r x h =+-+-002022 （7—18） 由上式可解出 x C r C h i i i = +-??20 2 （7—19） 上式得到了x i 与?i 的关系，式中r 0、C 、h 均已知，这样每给定一个?i 值，可求出x i ，并由图7—16（a ）的几何关系得到相应断面的ρi 、a i 和R i 等参数： a r x x h R a i i i i i i i =+=+=+? ??? ? ??022ρρ （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：

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

蜗壳强度报告

西华大学上机实验报告 一、实验目的 本次实验是在学习了流体机械结构及强度设计中的金属蜗壳断面断面强度计算课程之后，通过编程上机，对给定机组参数进行金属蜗壳各断面强度的计算，并根据计算结果绘制应力与断面关系图，以掌握金属蜗壳强度设计的方法。 二、实验内容 通过VB编程计算各断面几何尺寸。对蜗壳进行水力计算，按C u *r=const，就是在给定设计水头，设计流量，导水相对高度及座环尺寸的条件下，确定蜗壳各断面的形状和尺寸，并根据所得尺寸对各断面的强度进行计算，列出各断面的各应力表。以便为实际的生产和制造提供相应依据。 三、实验环境与工具 本次实验是在Windows XP 上进行的实验。并运用了VB和CAD进行辅助计算和设计，以及运用office 2003对相关文字进行处理。 四、实验过程或实验数据 由已知条件（设计水头，设计流量，导水相对高度及座环尺寸），先计算出进口断面参数，再根据这些参数，对各断面的强度进行计算，最后再绘制出应力与断面关系图。 金属蜗壳强度计算步骤 1 、设计参数： 水轮机型号HL240/D41-LJ-410 转轮直径D 1 =4100 mm， =2 cm ，最大水头 H max=92 m错误!未指定书签。 设计水头H r = 74 m ，设计流量Q v =154 m3/s ，导叶相对高度b 1 =0.25 2 、确定蜗壳包角Φ 0及蜗壳进口断面的平均流速C o ： Φ 0=345o C o =k*(H r )^(1/2) k=0.9--0.95 3 、根据座环尺寸系列表确定连接尺寸：

由D 1、H r 可查表得到：D a 、D b 、K、R R a =D a /2 R A =R a +k B 0=b +(10--20)mm b =b 1 *D 1 h 1 =R*(1-cos(α)) h=h 1 +B /2 b 1 =0.25 4 、蜗壳进口断面参数计算：C 0、ρ 、a 、R ρ 0= ((345 * Q v ) / (360 * 3.141592 * C )) ^ (1 / 2) a 0=R a +X = R A + (ρ ^ 2 - h ^ 2) ^ (1 / 2) R 0=a +ρ 5 、求蜗壳常数C： C= 345 / (a 0 - (a ^ 2 -ρ ^ 2) ^ (1 / 2)) 6 、求临界包角Φs(ρ=s): Φ s = C* (R A + Tan(a) * h - (R A ^ 2 + 2 * R A * Tan(a) * h - h ^ 2) ^ (1 / 2)) 7、当Φ i >Φ s 时为圆断面 X i =Φ i /c+(2*R A *Φ i /c-h^2)^(1/2) ρ i =(X i ^2+H^2)^(1/2) a i =R A +X i R i =a i +ρ i 8 、对各圆断面的强度进行计算 yl1 = (P * ρi * (1 + ai / 330)) / (2 * 2.1)子午向应力yl2 = P * ρi / (2 * 2.1)环向应力fj = ((0.635 - 0.272 * ai / RA) * ρi * 100 * yl0) / 10000附加应力zyl = yl1 + Abs(fj) 总应力 9 、当Φ i <Φ s 时为椭圆断面 ρ i =(Φ i /c)*((cot(α)^2+2*r B /(Φ i /c))^(1/2)+1/(sin(α))) L=h/sin(α) ρ 2i =(1.045*( *ρi^2+1.428(R a-r B)^2+0.81*L^2)^(1/2)-1.345L

蜗壳设计

17．1 进气蜗壳类型 按通道数目划分，向心涡轮进气蜗壳可分为单通道和多通道两种。 图17-3 双通道串列进气蜗壳 在图17-5中示出向心涡轮进气蜗壳常见的截面形状。为今后叙述方便，每一种都取一个象形的名称。 图17-5 进气蜗壳常见截面形状 17．2 蜗壳流动 流动假定：不可压缩流体，稳定，等熵，等环量流动。蜗壳进口处气流马赫数很低，可合理地假定为不可压缩流体。在蜗壳出口处气流马赫数己很高，特别是无叶喷嘴环向心涡轮蜗壳出口，不可压缩流体必然导致较大误差。内燃机出口气流是脉动的，稳定流动假定并不合理。因非稳定流动的求解非常复杂，此假定是不得己而为之。等熵流动假定意昧着计算中不考虑损失系数修正。由于蜗壳中流体遵守动量距守恒规律，故等环量流动是比较符合实际的合理假定。 图17-1 单通道进气蜗壳 图17-2双通道并列进气蜗壳图 17-2 图17-4 双通道串列进气蜗壳周向布置

图17-6 进气蜗壳流动示意图 进口流动：图17-6为进气蜗壳流动示意图。在蜗壳进口处（O-O 截面）有， ?=RC RE i Ui dR b C G ρ0 (1) 式中，0G 蜗壳进气流量。ρ流体密度，不可压缩，故为常数。i U C ,微流管周向分速。i b 微流管宽度。按气流流动是等环量分布的假定，Γ=i i U R C ,，可将上式改写成， ? Γ=RC RE i i dR R b G ρ0 ……………………………………….(2) 令 ?= RC RE i dR b A 0，即蜗壳进口截面面积。若设 = 0R A 0S dR R b RC RE i i =?，则 00S G Γ=ρ=0 R A Γ ρ ……………………………………….(3) 式中，0R 是进口截面当量平均半径，由下式计算， ? = RC RH i i dR R b A R 0 0 ………………………………………. (4) 出口流动：蜗壳出口截面是宽度为b ，半径为h R 的圆柱面。假定蜗壳出口气流沿周向

蜗壳的水力计算

蜗壳的水力计算 蜗壳水力计算的目的是要确定在中间不同包角i ?时蜗壳断面的形状和尺寸。 计算是在给定的水轮机设计水头r H 、最大引流量max Q 、导叶高度0b 、座环尺寸(外径a D 、内径b D 等)和选择的蜗壳断面形式、包角0?、进口平均流速c V 的情祝下进行的． 水流在进入蜗壳后，其流速可分解为园周速度u V 和径向速度r V ，在进入导叶时，按照均匀轴对称的入流要求，则r V 应为—常数；其值为 r V = max a Q D b π 对于圆周速度u V 的变化规律，计算时有不同的假定，一般常用的有下列两种假定： （一）速度矩u V r=C(C 为一常数) 假定蜗壳中的水流是一种轴对称的有势流动，并忽略其内摩擦力，这样就可以近似的认为水流除了绕轴的旋转外，没有任何外力作用在水流上并使其能量发生变化，即 () u d mV r dt =0 则 u mV r = C u V r = C 上式说明蜗壳中距水轮机轴线半径r 相同的各点上，其水流的园周速度是相同的，u V 随着半径r 的增大而减小。 （二）圆周速度u V =C 此假定即认为蜗壳各断面的圆周速度u V 不变，且等于蜗壳进口断面的平均流速c V 。这样使得在蜗壳尾部的流速较以u V r=C 所得出的流速为小，得出的断面尺寸较大，从而减小了水力损失并便于加工制造．按照这种假定计算蜗壳的尺寸，方法简单，所得出的结果与前一种假定的结果也很近似。 以下仅介绍按照假定u V =c V =C 的计算方法，对于按照假定u V r=C 的计算可参考其他有关书籍。 1．金属蜗壳的水力计算

1）对于进口断面 断面的面积 0F = 0c Q V = max 0 360c Q V ?? 断面的半径 max ρ = 从轴中心线到蜗壳边缘的半径 max R =a r +2max ρ 2）对中间任一断面 i Q = max 360i Q ?? i ρ i R =a r +2i ρ 式中 a r ——座环外半径； i ?——从蜗壳鼻端起算至计算断面的角度； i Q 、i ρ、i R ——分别为计算断面i ?处的流量、断面半径及边缘半径。 由此便可绘制出蜗壳断面和平面的单线图。 2．混凝土蜗壳的水力计算 混凝土蜗壳的水力计算采用半图解法极为方便，如下图所示，现将其计算方法及步骤分述如下： 1）按下式计算蜗壳进口断面的面积 c F = max 0 360c Q V ?? 2）根据水电站的具体情况选择断面形式，并规划进口断面的尺寸使其包括的面积符合c F 的要求，然后将进口断面画在图的右上方； 3）选择顶角和底角的变化规律(图中选择的是直线变化规律)，以虚线表示，并画出若干个中间断面(如图上1、2、3、……断面)； 4）计算各断面的面积，并在断面图的下面对应地绘制出F=f(R)的关系曲线； 5）按下列关系式在左下方并列绘制出F=f(?)的直线，

蜗壳计算讲解

第五章 蜗壳 45 蜗壳形式与其主要尺寸的选择 现代的中型及大型水轮机都是用蜗壳引导进水的。各种水力实验中所进行的试验指出，设计合理的蜗壳，它的引水能力及效率与小型水轮机所采用的明槽式装置及罐式机壳相比较并无明显的降低。蜗壳的优点是可以大大缩短机组之间的距离，这在选择电站厂房的大小时，有着很大的意义。 从蜗壳的研究当中，可以确定各种不同水头下蜗壳内的最佳水流速度，最合理的蜗壳形式，经及制造它的材料。 大部分的转桨式及螺桨式水轮机都采用梯形截面的混凝土蜗壳。目前设计混凝土蜗壳的最高水头是30～35公尺。然而，有很多大型水电站，在水头低于35公尺时还应用金属蜗壳。 轴向辐流式水轮机通常采用金属蜗壳，按照水头及功率的不同，金属蜗壳可由铸铁或铸钢浇铸（图62），焊接（图63）或铆接而成。图64所示是根据水轮机的水头及功率，对于各种不同型式蜗壳通常所建议采用的范围。 蜗壳的大小决定了它的进水截面，而进水截面是与所采取的进水速度有关的。最通用的进水速度与水头之间的关系，对于12～15公尺以下的水头来说如下式所示： H k v v c = (84) 式中 c v —蜗壳中的进水速度；H —有效水头；v k —速度系数，约为1.0。 中水头或高水头则常应用下列关系： 30v c H k v = (85) 如果把列宁格勒斯大林金属工厂和其它制造厂所出品的中水头及高水头水轮机的现有蜗壳进水速度画在圆上，那么对于水头超过12～15公尺时，我们可得符合下式的曲线： 30c H v 5.1= 然而，有许多由列宁格勒斯大林金属工厂及外国厂家制造的良好的蜗壳，进水速度大大超过了所示的数值。 图65所示为根据有效水头选择蜗壳进水速度用的诺模图，此图是根据上述的公式而做成的。 46 蜗壳的水力计算 当工质—水，流经水轮机的运动机构—转轮时，由于运动量的变化而产生流体能量的转变。这可用水轮机的基本方程式来表示： gh ηu v u v r u u 2211=-

蜗壳式旋风分离器的原理与设计

蜗壳式旋风分离器的原理与设计 l0余热锅炉2007.4 蜗壳式旋风分离器的原理与设计 杭州锅炉集团股份有限公司王天春徐亦芳 1前言 循环流化床锅炉的分离机构是循环流化床锅炉的关键部件之一,其主要作用是 将大量高温,高浓度固体物料从气流中分离出来,送回燃烧室,以维持燃烧室一定 的颗粒浓度,保持良好的流态化状态,保证燃料和脱硫剂在多次循环,反复燃烧和 反应后使锅炉达到理想的燃烧效率和脱硫效率.因此, 循环流化床锅炉分离机构的性能,将直接影响整个循环流化床锅炉的总体设计,系统布置及锅炉运行性能.根 据旋风分离器的入口结构类型可以分为:圆形或圆管形入口,矩形入口,"蜗壳式" 入口和轴向叶片入口结构.本文重点分析在循环流化床锅炉中常用的"蜗壳式"入 口结构. 2蜗壳式旋风分离器的工作原理 蜗壳式旋风分离器是一种利用离心力把固体颗粒从含尘气体中分离出来的静 止机械设备.入口含尘颗粒气体沿顶部切向进入蜗壳式分离器后,在离心力的作用下,在分离器的边壁沿轴向作贴壁旋转向下运动,这时气体中的大于切割直径的颗粒被分离出来, 从旋风分离器下部的排灰口排出.在分离器 锥体段,迫使净化后的气流缓慢进入分离器内部区域,在锥体中心沿轴向逆流 向上运动,由分离器顶部的排气管排出.通常将分离器的流型分为"双旋蜗",即轴 向向下外旋涡和轴向向上运动的内旋涡.这种分离器具有结构简单,无运动部件, 分离效率高和压降适中等优点,常作为燃煤发电中循环流化床锅炉气固分离部件. 图l蜗壳式旋风分离器示意图

蜗壳式旋风分离器的几何尺寸皆被视为分离器的内部尺寸,指与气流接触面的 尺寸.包括以下九个(见图1): a)旋风分离器本体直径(指分离器简体截面的直径),D; b)旋风分离器蜗壳偏心距离,; c)旋风分离器总高(从分离器顶板到排灰口),H; d)升气管直径,D; e)升气管插入深度(从分离器空间顶板算起),s; 余热锅炉2007.4 f)入口截面的高度和宽度,分别为a和 b; g)锥体段高度,H; h)排灰口直径,Dd; 2.1旋风分离器中的气体流动 图2为一种标准的切流式筒锥形逆流旋风分离器的示意图,图中显示了其内部 的流 态状况.气体切向进入分离器后在分离器内部空间产生旋流运动.在旋流的外 部(外旋升气管 涡),气体向下运动,并在中心处向上运动 (内旋涡).旋风分离器外部区域气体 的向下运动是至关重要的.因为,依靠气体的向下运动,把所分离到器壁的颗粒带 到旋风分离器底部.与此同时,气体还存在一个由外旋涡到内旋涡的径向流动,这 个径向流动在升气管下面的分离器沿高度方向的分布并不均匀. 轴向速度 切向速度 / 图2切向旋风分离器及其内部流态示意图图2的右侧给出了气流的轴向速度 和切向速度沿径向位置的分布图.轴向速度图表明气体在外部区域沿轴向向下运

离心泵蜗壳设计任务说明书

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 安徽工业大学 毕业设计(论文)任务书 课题名称基于Pro/E的离心泵涡道三维建模 学院机械工程学院 专业班级机118班 姓名刘良涛 学号 119054487 毕业设计(论文)的主要内容及要求： 1.中英文献检索与综述，涉及离心泵及蜗壳的相关文献； 2.参照离心泵蜗壳等的涉及方案计算蜗壳梯形断面的相关数据，并绘制出蜗壳的平面图； 3.利用Pro/E软件绘制得到蜗壳的三维模型； 4.为了便于设计，本次设计的离心泵为低比转速类型； 5.说明书30-40页、不少于15000字、5000字的英文文献翻译、300字中英文摘要。设计图纸折合A0图纸3张（含一张手绘A0）。 指导教师签字： 填写说明："任务书"封面请用鼠标点中各栏目横线后将信息填入，字体设定为楷体－GB2312、四号字；在填写毕业设计（论文）内容时字体设定为楷体－GB2312、小四号字。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 摘要 分析了目前离心泵蜗壳在三维模型设计中存在的问题,采用Pro/E 零件模块和曲面造型模块的三维造型功能和实体转换特征,采用了离心泵蜗壳实体模型构造和研究的方法,为离心蜗壳的三维模型设计与生成准确的工程图之间提供了一种新思路。 通过对离心泵蜗壳流道八个过水断面几何形状分析，建立了各过水断面几何尺寸的数学模型,采用计算机辅助设计，从而设计出优秀的泵蜗壳水力模型,提高了泵的效率指标，为泵蜗壳八个过水断面的设计提供了理论依据。然后利用Pro/E的草绘截面和边界混合生成蜗壳的三维形状。 生成的Pro/E 参数化图形直观、简洁、形象，便于修改设计和对产品进行系列化设计。为采用有限元分析方法和流体动力学分析方法进一步研究离心泵蜗壳提供了实体模型. 关键词：离心泵蜗壳；边界混合；三维建模； Pro/E

混凝土蜗壳强度计算

FJD 35170 FJD 水电站厂房钢筋混凝土蜗壳技术 技术设计大纲范本 水利水电勘测设计标准化信息网 1996 年 3 月 1

水电站技术设计阶段 厂房钢筋混凝土蜗壳设计大纲范本 主 编 单 位: 主编单位总工程师: 参 编 单 位: 主 要 编 写 人 员: 软 件 开 发 单 位: 软 件 编 写 人 员: 勘测设计研究院 年 月 2

目 次 1. 引 言 (4) 2. 设计依据文件和规范 (4) 3. 基本资料 (4) 4. 内力计算及配筋 (7) 5. 构造要求 (9) 6. 观测设计 (9) 7. 专题研究（必要时） (9) 8. 工程量计算（必要时） (9) 9. 应提供的设计成果 (9) 3

1 引 言 工程位于 ，是以 为主，兼有 等综合利用的水利水电枢纽工 程。电站总装机容量 MW，年发电量 MW×h，电站为 厂房，共装 台机，单 机容量 MW。厂房长 m，宽 m，高 m。 本工程初步设计报告于 年 月 日审查通过。 2 设计依据文件和规范 2.1 有关本工程的文件 (1) 工程初步设计报告； (2) 工程初步设计报告审批文件； (3) 工程技术设计任务书。 2.2 主要设计规范 (1) SDJ 20-78 水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）： (2) SD 335-89 水电站厂房设计规范（试行）； (3) SDJ 173-85 水力发电厂机电设计技术规范（试行）。 2.3 设计参考资料 (1) 建筑结构静力计算手册，1975 年，建筑出版社； (2) 水电站厂房设计，顾鹏飞、喻远光编，1987 年，水利电力出版社。 3 基本资料 3.1 工程等别与建筑物级别 (1) 工程等别为 等； (1) 建筑物级别为 级； (3) 电站厂房级别 级。 3.2 水 位 上游：正常蓄水位 m： 下游：正常尾水位 m； 死 水 位 m； 最低尾水位 m; 设计洪水位 m； 设计洪水尾水位 m； 4

蜗壳与尾水管设计

水电站作业 09水工专二班 05 段良伟 水电站水轮机中混凝土蜗壳和尾水管设计 Ⅰ.资料：某水电站的水轮机，转轮直径1D =2.25m ，设计水头p H =9.4m ，设计流量 T Q =24.5s m 3，座环高度0b =0.41D ，外径a D =3.89m ，内径b D =2.96m ，设计蜗壳和尾水管，要求：①选混凝土蜗壳，0?=180o；② a m b -=1.5， a b =2，1δ=30o，2δ=15o；③绘制蜗壳平面图时，每15o取一个断面；④尾水管选弯肘型(ZD)水轮机。 Ⅱ.设计混凝土蜗壳 (1)进口断面面积及尺寸，进口断面流速1v =c a H =0.8724.9=2.67s m ，进口断面 流量0Q = 0360?T Q =1803605.24?=12.25s m 3，进口断面面积)(59.467 .225 .122101m v Q F === 根据几何关系，进口断面面积满足以下式 2 11112 1n b a F -=tan 1δ2 121m -tan 2δ+0)(b r r b a - 1 1 a b =2 1 1 1a m b -=1.5 1011b b n m =++

解上式得1a =1.6m ，1b =3.2m ，1m =0.8m ，1n =1.5m 。 中间断面尺寸，顶角d 的变化规律采用抛物线轨迹，则 5 .16.11 11= = n a k =1.306 ， 8 .06.11 12= = m a k =1.789 1) 在1R 至a R 之间设不同的i R ，求出i a 与i n 、i m ，计算见表1-1， 中间断面尺寸计算（表1-1） i R 3.34 3.02 2.7 2.61 2.49 2.38 2.22 2.06 1.95 1.85 1.74 1.48 备注 i a 1.6 1.28 0.96 0.87 0.75 0.64 0.48 0.32 0.21 0.11 a i i r R a -= i n 1.5 0.96 0.54 0.44 0.33 0.24 0.13 0.06 0.03 0.01 2 1??? ? ??=k a m i i i m 0.8 0.51 0.29 0.24 0.18 0.13 0.07 0.03 0.01 0.01 2 2??? ? ??=k a n i i 2) 求积分dr r r b s i b R r i ? =) (，列表计算如表1-2。 i s 计算表（表1-2） 1 r(m) 3.34 3.02 2.70 2.61 2.49 2.38 2.22 2.06 1.95 1.85 1.74 1.48 S 1 b(m) 3.20 3.20 3.20 3.20 2.99 2.81 2.53 2.25 2.07 1.49 0.90 0.90 1.86 b/r 0.96 1.06 1.19 1.23 1.2 1.18 1.14 1.09 1.06 0.81 0.52 0.61 2 r(m) 3.02 2.7 2.61 2.49 2.38 2.22 2.06 1.95 1.85 1.74 1.48 S 2 b(m) 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.24 1.96 1.78 1.49 0.90 0.90 1.29 b/r 0.78 0.88 0.91 0.95 1.00 1.00 0.95 0.91 0.81 0.52 0.61 3 r(m) 2.7 2.61 2.49 2.38 2.22 2.06 1.95 1.85 1.74 1.48 S 3 b(m) 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.56 1.38 0.9 0.9 0.86 b/r 0.64 0.66 0.69 0.73 0.78 0.84 0.8 0.75 0.52 0.61 4 r(m) 2.61 2.49 2.38 2.22 2.06 1.95 1.85 1.74 1.48 S 4 b(m) 1.58 1.58 1.58 1.58 1.58 1.51 1.32 0.90 0.90 0.75 b/r 0.61 0.63 0.66 0.71 0.77 0.77 0.71 0.52 0.61 5 r(m) 2.49 2.38 2.22 2.06 1.95 1.85 1.74 1.48 S 5 b(m) 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.27 0.9 0.9 0.63 b/r 0.57 0.59 0.64 0.68 0.72 0.69 0.52 0.61 6 r(m) 2.38 2.22 2.06 1.95 1.85 1.74 1.48 S 6 b(m) 1.27 1.27 1.27 1.27 1.22 0.90 0.90 0.53 b/r 0.53 0.57 0.62 0.65 0.66 0.52 0.61 7 r(m) 2.22 2.06 1.95 1.85 1.74 1.48 S 7

第三节 蜗壳

第三节蜗壳 一、金属蜗壳 1.结构型式 根据金属蜗壳外围混凝土结构的受力情况，可分为三种结构型式。 （1）外围混凝土结构不分担蜗壳内水压力。这种金属蜗壳顶面钢板与外围结构之间用弹性垫层隔开，如图18-5所示。这种结构型式为我国所普遍采用。 外围混凝土结构不分担内水压力的金属蜗壳，在尾水管锥管段钢衬安装和周围混凝土浇筑完成后，安装座环及钢蜗壳，在蜗壳上半部表面铺上弹性垫层，然后浇筑蜗壳的外围混凝土。外围混凝土结构的体积大时应分层分块浇筑。金属蜗壳本身刚度不够时，浇筑外围混凝土期间，在蜗壳内应设撑架。外围混凝土浇筑完毕后，通过水轮机座环上的预留孔或管道浇筑座环下未填实的部分。 图18-5 有弹性垫层的金属蜗壳 在这种金属蜗壳中，弹性垫层的作用是保证蜗壳在内水压力的作用下可自由变形，不会将力传给外围结构。为了保证渗人垫层空隙的水能顺畅排出，在垫层最低处应留有排水设施。此外，还应注意在浇外围混凝土时，或对蜗壳底部压浆充填孔隙时，防止垫层空隙被水泥浆填实而失去弹性。弹性垫层通常用三毡四油构成，或者用软木沥青构成。垫层的厚度应满足金属蜗壳自由变形的需要。某水电站厂房金属蜗壳的垫层为用锯末、麻刀和沥青做成的5cm 厚、50cm×50cm软木板，板的曲面与蜗壳形状贴合。铺好软木板后，再铺二毡三油，这样最后完成的垫层厚度接近6cm。由此可见，弹性垫层对施工质量的要求很高，给施工带来不少麻烦。 采用金属蜗壳与外围结构用垫层分开的这种结构型式时，两者受力明确，外围结构只承受本身自重和从上部传来的荷载。 （2）外围混凝土结构承担少部分蜗壳内水压力。采用这种结构型式的金属蜗壳，在蜗壳安装好之后，采取措施临时封闭蜗壳的进出口，向蜗壳内充水并加压到预定值，然后浇外围混凝土，3-7天后卸除内压，再浇筑蜗壳座环下未填实的部分，施工结束时蜗壳与外围结构之间存在空隙，空隙的大小与预加压力有关。 这种结构型式的金属蜗壳，运行时，蜗壳内水压力未达上述预加压力前，蜗壳单独受力；当内水压力增大，蜗壳变形，钢板与外围结构接触后，蜗壳与外围结构共同承担增加的部分水压力。 这种结构型式的金属蜗壳，施工时所施加的预压力大小视外围结构承担的能力而定。有的电站以正常运一行时蜗壳承受的最大静水压力为预压值，这样蜗壳与外围结构共同承担水

蜗壳计算

第二节 蜗壳计算 一、 蜗壳形式、进口断面参数选择 1、蜗壳形式选择 由于应力强度的限制，钢筋混凝土的蜗壳只能在40m 水头以下的电站中采用，而对于40m 以上水头的电站来说，只能采用金属蜗壳。 根据原始资料，本次设计电站的最大水头为95m ，故应选择金属蜗壳。 2、蜗壳进口断面参数选择 （1） 包角?的选择 混凝土蜗壳包角?通常选择在ο ο270~180之间，而金属蜗壳的包角通常在οο350~340之间，故选取包角345??=。 （2） 选择进口断面平均流速 0v 进口断面平均流速0v -可以选择大一些，这样可以减小蜗壳尺寸，但过大的增加0v 又会 增加损失从而降低水轮机效率，减少水轮机的输出功率，故应尽量合理选择。 0v -=＝0.86?81=7.74（m/s ） 参【1】P119 K 为蜗壳的流速系数，与水头有关，查得0.86 参【2】P120 图（5-14） H 为水轮机设计水头。 （3） 确定进口断面的流量0Q 计算公式如下： 000111360360 T Q Q Q D ??==限 =?360 345 1.247?4.52?81 =217.8 m 3/m 参考【2】P 124 ?0为进口断面的包角。

（4）计算进口断面面积0F 计算公式如下： 000v Q F = =74 .78.217=28.14 ㎡/s （5）计算进口断面半径 0ρ 计算公式如下： πρ0 0F = =π14 .28=3 m 参考【2】P 124 （6）确定座环内外径D a 、D b m r m K m D m D b a 4.015.0615.7==== 参考【2】P 128表2-16 （7） 确定碟形边锥角α 由座环工艺决定，一般取55α? =。 （8）计算碟形边高度h 计算公式如下： 202sin 22 b h ktg r αα=++ =1.26/2+0.152 55sin 15.0255tg 2??+? =0.9m b 010b ?=D =4.5?0.28=1.26 m

蜗壳断面设计

第五章反击式水轮机的基本结构 第三节：反击式水轮机的引水室 一、简介 一般混流式水轮机的引水室和压力水管联接部分还装有阀门，小型水轮机为闸阀或球阀，大型多为碟阀。阀的作用式在停机时止水，机组检修时或机组紧急事故时导叶又不能关闭时使用，绝不能用来调节流量 水轮机引水室的作用： 1. 保证导水机构周围的进水量均匀，水流呈轴对称，使转轮四周受水流的作用力 均匀，以便提高运行的稳定性。 2. 水流进入导水机构签应具有一定的旋转（环量），以保证在水轮机的主要工况 下导叶处在不大的冲角下被绕流。 二、引水室 引水室的应用范围

1. 开敞式引水室 2. 罐式引水室

3. 蜗壳式引水室 混凝土蜗壳一般用于水头在40M 以下的机组。由于混凝土结构不能承受过大水 压力，故在40M 以上采用金属蜗壳或金属钢板与混凝土联合作用的蜗壳 蜗壳自鼻端至入口断面所包围的角度称为蜗壳的包角蜗壳包角图 金属蜗壳的包角340 度到350 度 三、金属蜗壳和混凝土蜗壳的形状及参数 1. 蜗壳的型式 水轮机蜗壳可分为金属蜗壳和混凝土蜗壳 当水头小于40M 时采用钢筋混凝土浇制的蜗壳，简称混凝土蜗壳；一般用于大、中型低水头水电站。

当水头大于40M 时，由于混凝土不能承受过大的内水压力，常采用钢板焊接或铸钢蜗壳，统称为金属蜗壳。 蜗壳应力分布图 椭圆断面应力分析图 金属蜗壳按制造方法有焊接铸焊和铸造三种。

，

尺寸较大的中、低水头混流一般采用钢板焊接，其中铸造和铸焊适用于尺寸不大的高水头混流水轮机 2. 蜗壳的断面形状 金属蜗壳的断面常作成圆形，以改善其受力条件，当蜗壳尾部用圆断面不能和座环蝶形边相接时，采用椭圆断面。 金属蜗壳与有蝶形边座环的连接图 金属蜗壳的断面形状图

solidwork中蜗壳的建模方法

渣浆泵蜗壳的三维建模设计 发表时间：2008-9-16 来源：万方数据 关键字： 介绍了三维设计软件Solidworks的主要特点，及如何运用三维设计软件Soilworks对渣浆泵蜗壳进行三维建模。 1 引言 离心式渣浆泵是输送含有固体颗粒介质的主要设备，广泛用于冶金、煤炭、矿山、电力等行业，在其运行过程中受到冲蚀磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损及气蚀等诸多因素的影响。蜗壳作为渣浆泵的主要过流件之一，受压力最大，磨损、腐蚀最为严重，其寿命也最短，且蜗壳失效多为设计不合理所致。蜗壳一旦失效，将严重影响整台泵的运行状况。因此，提高产品效率，延长产品的运行寿命，关键在于采用先进的现代化设计方法。近几年来，随着计算机计算能力和流体计算动力学的迅速发展，尤其是三维流动分析的使用，三维数值模拟应用越来越广。这里基于Solidworks的三维建模功能，研究渣浆泵蜗壳的三维建模方法。 2 三维设计软件的特点 Solidworks是基于Windows平台的三维机械设计软件，它提倡三维软件的易用性、高效性并具有强大的功能，主要特点： (1)全Windows界面，操作简单。Solidworks采用Windows界面，使软件操作简单易懂，让熟悉Windows用户可以迅速掌握。 (2)灵活的草图绘制。将草图经过拉伸、旋转等操作，可以得到想要的三维模型。 (3)参数化特征造型。所有特征都具有参数化修改功能，便于设计中特征的修改。 (4)简单的工程图转化过程。Solidworks可将三维模型自动转化为二维工程图，并可自动添加各种标注。 (5)方便的数据交换。Solidworks可方便的与CAD、PRO/E、ANSYS等软件实现数据交换。 3 渣浆泵蜗壳三维建模 渣浆泵蜗壳几何特性分析及建模策略 设计的渣浆泵蜗壳，在结构上由4段圆弧面、两侧连接凸台、出料口组成，具体结构如图1所示。 其木模图，如图2所示。 由图2可知，渣浆泵蜗壳的I一Ⅶ截面的内端面可以用过同一截面旋转切除而成，Ⅶ-Ⅶ、Ⅷ-Ⅸ、Ⅸ-X截面的内端面均需要两个不同截面通过延特定曲线放样切除生成。