-吸出管的水力设计

Y 吸 出 管 的 基 本 类 型Y 直 锥 形 吸 出 管 设 计Y 弯 肘 形 吸 出 管 设 计Y 弯 肘 形 吸 出 管 的 标 准 化 钟 形 吸 出 管弯锥形吸出管弯 锥 形 吸 出 管 是 由 等 圆 弯 头 接 直锥 形 管 构 成 。 液 流 在 其 中 弯 头 部分 转 弯 后 流 速 分 布 不 均 匀 ， 致 使液 流 在 锥 管 中 的 流 动 状 态 恶 化 ，水 力 损 失 较 大 ， 多 用 于 小 型 卧 式水 轮 机 多 应 用 于 有 特 殊 要 求 的 水电 站 。 弯 肘 形 吸 出 管 水 力 性 能 不 如 直 锥 形 吸 出管 ， 但 因 其 比 采 用 直 锥 形吸 弯 肘 形 吸 出 管 出 管 的 水电 站 挖 深 小 ， 可 以 降 低 水电 站 造 价 ， 故 在 大 多 数 立式 反 击 型 水 轮 机 中 普 遍 使用 。 弯 肘 形 吸 出 管 的 恢 复系 数 约 为 75%， 比 直 锥 形吸 出 管 的 恢 复 系 数 小 约10% 2 22 5 2 5222 2v c c Hgc gh - - D= 1. 管 中 只 有 轴 向 流 动 且 流 动 均 匀 分 布2. 管 中 流 动 不 均 匀 而 且 略 带 环 量 2 5 1 2H h h 2 22 5 1 8tan 2c ch g 22 51.252 3.2(tan ) 2c ch g 22 1.25 21 1 3.2(tan ) 18tan n n n 2 25 211 2 tanAn A LD 2(3 4)L D 第 一 种 液 流 运 动 情 况 是 理 想 状 态 ， 在 实 际 水 轮 机 的 大部 分 运 转 工 况 下 ， 管 中 液 流 运 动 是 不 均 匀 的 ， 且 具 有一 定 程 度 的 圆 周 分 速 度 。 轴 向 流 速 不 均 匀 且 靠 边 壁 处流 速 较 大 ， 或 具 有 一 定 旋 转 的 液 流 都 可 以 减 小 产 生 脱流 的 可 能 性 ， 降 低 扩 散 损 失 。 但 是 ， 另 一 方 面 由 于 圆周 分 速 度 的 动 能 难 于 转 换 为 动 力 真 空 ， 因 而 出 口 动 能损 失 将 较 大 。 Y 近 似 公 式 估 算 出 流 速 度 c5Y 计 算 出 流 管 的 直 径Y 确 定 锥 管 角 度 和 长 度Y 排 水 渠 道 弯 肘 形 吸 出 管 的 直 锥 段 锥 角 可 以 取 得 比 直 锥 形 的 大 一 些 ，这 样 可 以 减 小 直 锥 管 段 的 出 口 流 速 ， 以 使 进 入 肘 管 的 液流 流 速 降 低 ， 因 而 可 以 减 小 肘 管 中 的 水 力 损 失 。 实 验 表明 ， 这 样 减 小 的 水 力 损 失 要 比 扩 大 锥 角 增 加 的 水 力 损 失为 大 。吸 出 管 的 高 度 对 其 恢 复 系 数 影 响 较 大 ， 经 试 验 证 明 ， 适当 加 高 吸 出 管 高 度 ， 水 轮 机 的 最 优 效 率 和 大 流 量 区 有 提高 趋 势 ， 且 单 位 功 率 可 以 提 高 。 Y 由 于 水 电 站 地 形 、 地 质 和 机 组 布 置 上 的 原 因 ， 有时 会 出 现 偏 心 吸 出 管 、 翘 角 吸 出 管 、 长 吸 出 管 等特 殊 问 题 。Y 偏 心 吸 出 管 出 口 扩 散 管 轴 线 与 机 组 中 心 线 间 偏 移 一 定 距 离 ， 且 与蜗 壳 的 较 大 径 向 尺 寸 方 向 相 适 应 。 这 样 可 以 减 小 机 组平 面 布 置 宽 度 和 水 电 站 建 筑 工 程 量 ， 尤 其 是 对 于 高 比转 速 水 轮 机 的 效 果 更 为 明 显 。 同 时 ， 水 轮 机 在 最 优 工况 下 工 作 时 自 转 轮 出 来 的 液 流 往 往 是 偏 向 转 轮 旋 转 方向 的 ， 出 口 扩 散 管 轴 线 这 样 的 偏 移 将 使 吸 出 管 出 口 断面 上 的 流 速 分 布 均 匀 ， 可 以 减 少 吸 出 管 水 力 损 失 。 Y 翘 角 吸 出 管 Y 长 吸 出 管 长 吸 出 管 一 般 用 于 地 下 厂 房 的 水 电 站 ， 据 报 导 ， 长 吸出 管 的 效 率 有 所 降 低 ， 但 未 影 响 机 组 的 稳 定 运 转 。 轴流 式 水 轮 机 采 用 长 吸 出 管 后 ， 增 加 了 抬 机 的 危 险 性 ；混 流 式 水 轮 机 在 甩 负 荷 时 ， 尚 未 发 生 过 反 水 锤 抬 机 。Y 椭 圆 断 面 吸 出 管 椭 圆 断 面 吸 出 管 已 广 泛 应 用 ， 它 不 仅 使 金 属 吸 出 管 加工 方 便 ， 试 验 还 表 明 ， 最 优 效 率 有 增 大 趋 势 。 在 大 流量 区 ， 效 率 与 过 流 能 力 相 同 ； 在 小 流 量 区 ， 此 类 吸 出管 的 平 均 效 率 约 提 高 1%Y 吸 出 管 金 属 里 衬 在 吸 出 管 中 流 速 大 于 6m/s段 内 需 衬 钢 板 ， 以 防 混 凝 土被 冲 刷 破 坏 ， 特 别 是 含 沙 量 大 的 水 电 站 。 Y 根 据 实 践 经 验 和 模 型 试 验 的 结 果 ， 对 反 击式 水 轮 机 做 出 了 肘 管 的 标 准 系 列 。 在 一 般情 况 下 ， 水 轮 机 设 计 时 以 选 用 标 准 系 列 为宜 。Y 由 于 特 殊 要 求 ， 可 以 修 改 或 重 新 设 计 吸 出管 ， 但 必 须 进 行 模 型 试 验 研 究 。