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
()m a h r r D 522.155tan 29.0725.1tan 1=+=+
=
二.蜗壳进口断面参数计算
1.蜗壳进口流量Q 0的计算
由HLD10运转综合特性曲线查得: Pr =35833.3(kW)、Hr =158.75（m ）、ηT =0.905
)/(4.25905
.075.15881.93
.3583381.93s m H P Q T r r r =??==
η
)/(3.244.25360
345
36030
0s m Q Q r =?=
=
? 2.蜗壳进口断面面积F 0的计算
)(2.2113
.242000m v Q F ===
根据水头查设计手册图2—21得：v 0=11m/s 3.蜗壳进口断面半径ρ0的计算
)
(84.014.32
.20
0m F ==
=
π
ρ
4.进口断面圆心至水轮机中心线的距离α0
查[1].P128表2—16金属蜗壳座环尺寸系列得：k =0.1m 、D a =3.25m 、D b =2.725m
)(5.229.084.0725.12222
00m h r a D =-+=-+
=ρ
5.蜗壳系数C 的计算
(
)
230020
2
00
202000=--
=
?--
=ρ
?ρ?a a C a a C
6.进口断面外半径R 0
()m a R 34.384.05.2000=+=+=ρ
三.蜗壳圆形断面参数计算
1. 蜗壳圆形断面参数计算：见表2—1
表2—1 蜗壳圆形断面计算表
四.蜗壳椭圆形断面参数计算
1.蜗壳椭圆形断面参数计算：见表2—2
表2—2蜗壳椭圆形断面计算表
四.蜗壳单线图的绘制
HLD10蜗壳单线图见附图4
第2节尾水管尺寸的计算
一.尾水管基本尺寸的确定
1.尾水管型式的选择
水流在转轮中完成了能量交换后，将通过尾水管流向下游，这是尾水管的基本作用。但是尾水管还有一个作用是使水轮机转轮出口处的水流能量有所降低，从而增加转轮前后的能量差。回收一部分水流能量。尾水管有直锥型、弯曲型和弯肘型三种型式。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。
2.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：
对于D1>D2的低比速混流式水轮机，h≥2.2D1。取h=2.5D1。参考表2—3，标准弯肘型尾水管可选4H系列。
表2—3 标准弯肘形尾水管主要参数单位：m
3.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2—4所示为4号系列肘管。图中各部分的尺寸参数列于表2—4中。4H 型肘管主要参数见表2—4和2—5
表2—4 4H 型标准肘管主要参数 单位：m
参考表2—5可选出肘管各部分参数:
表2—5 4号系列肘管各部分参数表 单位：m
D 1表2—5 4号系列肘管各部分参数表 单位：m
4.进口单边锥角β
对于混流式水轮机进口单边锥角β取值范围为7°—9°。取β=8°
由比转速n s查[1].P26图1—29得：
h1=0.024×1.9=4.56(cm)
h2=0.148×1.9=28.12(cm)
h3=h–h1–h2–h4=475–4.56–28.12–256.88=185.44(cm)
5.尾水管进口直径D 3
())(210212132133
213cm tg h h h h D tg D h h h h =+---=?+---=
ββ
6.出口扩散段
查[1].P132，顶板仰角ɑ=10°—13°，取ɑ=12°。支墩的尺寸如下：
()()cm 68.676.52013.015.01.05=?==B b —
())(72.27068.67463cm b R =?=-= ()()cm b r 92.1668.6725.03.02.0=?=-= ()cm D l 2669.14.14.11=?=≥
二.尾水管单线图的绘制
HLD10尾水管单线图见附图5
给水排水管道系统水力计算汇总
第三章给水排水管道系统水力计算基础 本章内容： 1、水头损失计算 2、无压圆管的水力计算 3、水力等效简化 本章难点：无压圆管的水力计算 第一节基本概念 一、管道内水流特征 进行水力计算前首先要进行流态的判别。判别流态的标准采用临界雷诺数Re k，临界雷诺数大都稳定在2000左右，当计算出的雷诺数Re小于2000时，一般为层流，当Re大于4000时，一般为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。 对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑 紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。 二、有压流与无压流 水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面，这种流动称为无压流或重力流 给水管道基本上采用有压流输水方式，而排水管道大都采用无压流输水方式。 从水流断面形式看，在给水排水管道中采用圆管最多 三、恒定流与非恒定流 给水排水管道中水流的运动，由于用水量和排水量的经常性变化，均处于非恒定流状态，但是，非恒定流的水力计算特别复杂，在设计时，一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。 四、均匀流与非均匀流 液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动，称为非均匀流。从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。 对于满管流动，如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，则管内流动为均匀流；而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。
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
水利资料答案
第一章 一、填空题： 1．水电站生产电能的过程是有压水流通过水轮机，将水能转变为旋转机械能，水轮机又带动水轮发电机转动，再将旋转机械能转变为电能。 2．水头和流量是构成水能的两个基本要素，是水电站动力特性的重要表征。 3．就集中落差形成水头的措施而言，水能资源的开发方式可分为坝式、引水式和混合式三种基本方式，此外，还有开发利用海洋潮汐水能的潮汐开发方式。 4．坝式水电站较常采用的是河床式水电站和坝后式水电站。5．引水式水电站据引水建筑物的不同又可分为无压引水式水电站和有压引水式水电站两种类型。 6．根据水能开发方式的不同，水电站有坝式水电站、引水式水电站、混合式水电站、潮汐水电站和抽水蓄能电站种类型。7．水电站枢纽的组成建筑物有：挡水建筑物、泄水建筑物和进水建筑物、输水建筑物、平水建筑物、厂房枢纽建筑物六种。8．我国具有丰富的水能资源，理论蕴藏量为 6.94亿kW ，技术开发量为 5.42亿kW 。 二、简答题 1．水力发电的特点是什么？ 水力发电供应电能区别于其他能源，具有以下特点：1.水能的再生；2.水资源可综合利用；3.水能的调节；4.水力发电的可逆性；5.机组工作的灵活性；6.水力发电生产成本低、效率高； 7.有利于改善生态环境。 2．水能资源的开发方式有哪些？ 就集中落差形成水头的措施而言，水能资源的开发方式可分为坝式、引水式和混合式三种基本方式，此外，还有开发利用海洋潮汐水能的潮汐开发方式。 3．我国水能资源的特点？ 从我国水能资源蕴藏分布及开发利用的现状来看，我国水能资源具有以下特点： （一）蕴藏丰富，分布不均（二）开发率低，发展迅速（三）前景宏伟 4．水电站有哪些基本类型？各类水电站的组成建筑物有哪些？这些建筑物的主要功能是什么？ 根据水能开发方式的不同，水电站有不同的类型：
(整理)水管规格尺寸对照表.
水管尺寸规格对照 水管气管管道常用标准尺寸对照 把1英寸分成8等分； 1/8 1/4 3/8 1/2 5/8 3/4 7/8 英寸。 相当于通常说的1分管到7分管, 更小的尺寸用1/16、1/32、1/64来表示，单位还是英寸。如果分母和分子能够约分（如分子是2、4、8、16、32）就应该约分。 英寸的表示是在右上角打上两撇，如1/2" 如DN25（25mm，下同）的水管就是英制1"的水管，也是解放前的8分水管。 DN15的水管就是英制1/2"的水管，也是解放前的4分水管。 如DN20的水管就是英制3/4"的水管，也是解放前的6分水管。 一、尺寸： DN15（4分管）、DN20（6分管）、DN25（1寸管）、DN32（1寸2管）、DN40（1寸半管）、DN50（2寸管）、DN65（2寸半管）、DN80（3寸管）、DN100（4寸管）、DN125（5寸管）、DN150（6寸管）、DN200（8寸管）、DN250（10寸管）等。 二、标准： 有英制标准和国际标准两种。 三、材质： 材质就有很多，根据不同的需要。 1、塑料管： 有PVC、UPVC、PPR、PPR稳态塑铝合金、铝塑管、玻纹管、PE管等。 2、金属管： 镀锌管、不锈钢管、不锈钢衬塑管、薄壁不锈钢管、镀锌衬塑管、铜管、铸铁管等。 --------------------------------------------------------------------- 我国水管的规格均采用我国法定单位的公称直径来标称的。如DN20，就是表示公称直径20毫米的镀锌水管。镀锌水管的系列有：DN15、DN20、DN25、DN32、DN4O、DN50、DN65、DN80、DN100、......等。 你说的几分几分的名称，是解放前我国落后，没有自己的规格和单位，就沿用了英国的单位。英国的单位是：1英尺（ft）=12英寸1英寸（in）=1000英丝（mil）。其中水管的规格是英寸的分数，刚好是把一英寸分成了八份就好表示水管的规格，就创造了一个英分的单位。其实没有英分这个单位，而是用分数带上英寸来表示1英寸以下的尺寸。 把英寸分成8分，应该是这样说： 1/8英寸1/43/81/25/83/47/8 相当于常说的1分到7分,更小的尺寸用1/16、1/32、1/64来表示，单位还是英寸。如果分母和分子能够约分，如分子是2、4、8、16、32时如果能够约分，就应该约分。 英寸的表示是在右上角打上两撇，如1/2" 如DN25的水管就是英制1"的水管，也是解放前的8分水管。 DN15的水管就是英制1/2"的水管，也是解放前的4分水管。 如DN20的水管就是英制3/4"的水管，也是解放前的6分水管。 各国自来水管尺寸明细表
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 热力管道水力计算表 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： ? 热力管道水力计算表(一） Kｄ=0.5mm r＝９58.4kg/m３ DN 25 32 4０50 DN 2５３２40 50 70 D w×δ３2×25 ３8×2.545×2．557×３．５D w×δ3２×2.５38×2．545×2.557×3.573×３.5 G(t／ｈ) W R W R W R ＷR G(t/h）W ＲW R W R W R ＷＲ 0.２0.1 0． 95 １.2５0.63 34.2 ０.4 2 １ 1.6 ０.2 9 4．2 0.１ 8 1． ３4 0.22 0.11 1.1 ４ １．3 0． 66 37 0． ４4 １ 2.6 0.3 4.5 １ 0.１ 9 1.４ ４ 0． 11 0． 34 ０.２4 0.1 ２ 1．3 ５ 1.35 0.68 ３9. ９ 0.46 13.6 ０.3 1 4． ８6 0.２ １ ．55 ０ ．１ 1 0.37 0.２6 0.13 1.59 1.40 0．7 １ 42.9 0． 47 1 ４ ．6 0.３ 2 ５.2 1 ０.2 1 1． ６ ７ 0.1 ２ ０.3 ９ ０.28 0.１ 4 1． 82 1.4５0.73 46 0.49 15 ．７ 0.33 5.5 ９ ０.2 １ 1.78 0． 12 0.42 0.30 0． 15 ２.0 ８ １.５0 0． 76 49.2 ０ ．５ １ 16.8 ０.3 ５ ５.9 8 0.2 ２ 1.91 0.１ 3 0.4 ５ 0.３２０.1 6 ２.3 ７ 1.５5 0.７ ９ 52.6 0.53 17 ．９ 0.３ 6 ６ ．３ 8 ０ ．23 2.02 0.13 0.48 ０.3４0.17 2.7 １ 1．6 0.8 １ 5６ 0.5 ４ 19.1 0.３ 7 6．8 0.２ 4 2.14 0． 13 0.5 水管水力计算 一、加载 1.将KtCnPub.dll拷入系统软件目录下。 2.加载ACSSgSlJs.arx之前请先加载KtCnCad.arx:。 二、运行 1.在命令行键入SgJs，回车，将出现程序的主界面。 2.界面说明 搜索分支：当用户需要从图面上提取数据时，点取搜索分支按钮，根据程序提示选取计算水管。当成功搜索出图面管道系统后，最长环路按钮可用，单击可以得到最长的管段组。 冷凝水量：当计算水管系统是冷凝水管系统时，该项可用，冷凝水管的水量是根据水管承担的负荷和用户设定的冷凝水量两者数据计算出来。 设备缺省水阻：风机盘管或者空调器的设备水阻，程序计算时会将此阻力计入到小计中去。 末端局阻系数：风机盘管或者空调器接管出一般还有阀门、过滤网等局阻系数，在此输入此局阻系数。相对于设备的水阻，此数值较小。 流量单位：根据用户选择不同的流量单位，显示的流量进行单位换算。 计算控制：程序在计算中根据用户选择的控制类型选取合适的管径。 控制数据设定：可以新建控制数据方案，可以更改已有的控制方案。 计算结果：显示包含搜索分支里面选取的管段的一条回路的各个管段数据。 3.使用说明 a．从图面上提取数据 单击搜索分支按钮 命令行提示： 命令: sgjs ESC返回 / 请选择要计算水管的远端: 选取要计算的水管的远端以后，程序返回到主界面。主界面如下： b．从文件中提取数据（如果是从图面上提取数据则这步可以跳过） 单击打开按钮 从打开文件对话框从选取要计算的文件，确定即可。 c.对于控制数据设定按钮：单击此按钮，将会出现如下对话框： 在此对话框中，可以修改已有的方案，可以添加新的控制数据方案。 注意：默认方案是不可以修改和删除的。 单击新建方案按钮，会出现新建方案对话框： 提示用户数据新的方案名称。 注意：新方案名称不能和已有的方案名称同名。 第二章水轮机的蜗壳，尾水管及气蚀 第一节蜗壳的型式及其主要参数的确定 一、蜗壳的功用及型式 ( 一) 功用： 蜗壳是水轮机的进水部件，把水流以较小的水头损失，均匀对称地引向导水机构，进入转轮。设置在尾水管末端。 ( 二) 型式 1 混凝土蜗壳：H ≦40m 。节约钢材，钢筋混凝土浇筑，“ T ”形断面。当H>40m 时，可用钢板衬砌防渗。适用于低水头大流量的水轮机。 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。 (1) 钢板焊接：H=40—200m ，钢板拼装焊接。 (2) 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。 金属蜗壳 混凝土蜗壳 二、蜗壳的主要参数 1 、断面型式与断面参数 (1) 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 (2) 混凝土蜗壳：“ T ”形。有四种型式： ( i ) n=0 ：平顶蜗壳，b/a=1.5—1.7 ，γ =10 °—15 °。使用较多。特点：接力器布置方便，减小下部块体混凝土，但水流条件不太好。 ( ii ) m=0 ：上伸式：b/a=1.5—1.7 ，δ =30 ° ，厂房开挖量小，采用较少。 ( iii ) m>n ， 1.85, δ =20 °—30 °，γ =10 °—20 °。 ( iv ) m ≤ n ，，δ =20 °—30 °，γ =20 °—35 °。 m=n 时，称为对称型式。中间断面：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 ° φ0 大，过流条件好，但平面尺寸增大，厂房尺寸加大。金属蜗壳的流量小，尺寸小，一般取较大包角；从构造上讲，最后100 °内，断面为椭圆，但仍按圆形计算。 (2) 混凝土蜗壳：Q 大，为减小平面尺寸，φ0 =180 °—270 °，一般取180 °，有时φ0 =135 °，使水轮机布置在机组段中间。（一大部分水流直接进入导叶，为非对称入流，对转轮不利） 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： 家用的暖气管水管内径外径都是多大尺寸的 “6"管和4"管”，分别是直径为150mm和100mm的管子； 家用的暖气管、自来水管，一般都是4分管（直径为15mm），与之相配套的水龙头、管件（例如阀门、弯头、三通、堵头等等）也都是4分管的。 附表： DN15（4分管）、DN20（6分管）、DN25（1寸管）、DN32（1寸2管）、DN40（1寸半管）、DN50（2寸管）、DN65（2寸半管）、DN80（3寸管）、DN100（4寸管）、DN125（5寸管）、DN150（6寸管）、DN200（8寸管）、DN250（10寸管）等。 ---------------- 水管Φ25×1/2 的意思它的外径是25。实际对应的公称直径是DN20（也就是人们常说的6分管）.你可以去买6分的水龙头。也可以去买4分的水龙头（只要在管子和水龙头之间加一个变径就可以了）。 家庭用水龙头的款式和材质是千变万化，但是其和管子连接的丝扣部分都是按照4分、6分、1寸等大小来分的。不必担心买错。 ---------------- 通常说的4分管是按英寸来说的，因此4分管就是1/2英寸（4/8=1/2），而一英寸=25.4mm，所以4分管的内径就是25.4/2=12.7mm，而这就是通常所说的DN15水管的内径。 因此4分管就指的是DN15水管。 水管4分是直径2厘米的 3分管就是公称通径为DN10的管子4分管就是公称通径为DN15的管子6分管就是公称通径为DN20的管子 比较专业的回答是：4分是英制管道直径长度的叫法，即1/2英寸．等于公制的15mm. 1英寸等于8分.合公制的25.4mm. 6分＝3/4英寸＝20mm. 4分＝1/2英寸＝15mm. 另外记住管道都是以内径计算的． 不过管道的丝扣螺纹都是以中径来计算的．用通径DN表示．螺纹分公制M和英制G，管道螺纹一般用英制，螺纹角度为55度．公制是60度．． 水管直径4分是多少厘米？是如何换算的？ 通常说的4分管是按英寸来说的，因此4分管就是1/2英寸（4/8=1/2），而一英寸=25.4mm，所以4分管的内径就是25.4/2=12.7mm，而这就是通常所说的DN15水管的内径。 因此4分管就指的是DN15水管。 请问DN15,DN20,DN25等钢管是指钢管的内径还是外径? 一、空调水系统的设计原则： 1、力求水力平衡； 2、防止大流量小温差； 3、水输送符合规范要求； 4、变流量系统宜采用变频调节； 5、要处理好水系统的膨胀与排气； 6、解决好水处理与水过滤； 7、切勿忽视管网的保冷与保温效果。 二、冷冻水、冷却水管的计算 1、压力式水管道管径计算 D=103πνL 4（mm ） 公式中 L------水流量（m 3/s ） v-------计算流速（m/s ） 一般水管系统的管内水流速可参考表13-12的推荐值取用 表13-13选择。 2、直线管段的阻力计算 Δh=d l λ×2 2v ρ=R ×l 式中Δh---长度为l （m ）的直管段的摩擦阻力（Pa ） λ---水与管内壁间的摩擦阻力系数； l----直管段的长度（m ）； d----管内径（m ）； ρ----水的密度（kg/m 3），当4℃时为1000kg/m 3 R-----长度为1m 直管段的摩擦阻力（Pa/m ） 三、空调设备流量计算 由Q=CM ΔT 可得出：M=Q/C*ΔT （Kg/S ） Q-----空调制冷或制热量（Kw ） C-----水的比热容，4.2KJ/Kg*℃ ΔT---进出空调设备的供回水温差，ΔT =T G -T H 四、风机盘管选择 1、计算室内空调冷负荷Q （W ），简单依单位面积指标及经验估算。 2、考虑机组的盘管用后积垢积尘对传热的影响，对空调冷负荷要进行修正，冷负荷应乘以系数a 仅冷却使用 a=1.10 作为加热、冷却两用 a=1.20 仅作为加热用 a=1.15 3、依据空调冷负荷选择风机盘，一般按中档运行能力选择。 4、校核风量：L=) (3600s n h h Q -ρ L-----风机盘管名义风量（m 3/h ） 一、 喷嘴选型 根据要求查雾的池内样本，选10个除磷喷嘴3/8 TDSS 40027kv-lcv(15°R)。 参数：喷角区分40°，额定压力5MPa ，喷量27.7L/min ，喷嘴右倾15°。 二、水泵选型计算 1、水泵必须的排水能力 Q B =20 16.2242024max ?=Q = 19.44 m 3/h 其中，系统需要最大流量16.2）601027.7（10-3max =???=Q m 3/h 2、水泵扬程估算 H=K （H P +H X ）= 1.3 ?（178+2）=234 m 其中：H P ：排水高度，160+18=178m ；（16mPa ，扬程取160m ） H X ：吸水高度，2m ； K ：管路损失系数，竖井K=1.1—1.5，斜井?＜20°时K=1.3～1.35，?=20°～30°时6K=1.25～1.3，?＞30°时K=1.2～1.25，这里取1.3。 查南方泵业样本，故选轻型立式多级离心泵CDL42-120-2，扬程238m ，流量42 m 3/h ，功率45kW ，转速2900r/min 。 三、管路选择计算 1、管径：泵出水管道86.2290042'900'=?== ππV Q d n mm 泵进水管道121.91 90042'900'=?== ππV Q d n mm 其中： Qn ：水泵额定流量； 'V 经济流速m/s ；'Vp =1.5～2.2m/s ；='Vx 0.8～1.5m/s ；'dx ='dp +0.025 m ，这里泵进水管流速为1m/s ，泵出水管流速为1.5m/s 。 查液压手册，选泵出水管道内径89mm ，泵进水管道内径133mm 2、管壁厚计算 泵进水口 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 第三章管道的水力计算及强度计算 第一节管道的流速和流量 流体最基本的特征就是它受外力或重力的作用便产生流动。如图3—1所示装置，如把管道中的阀门打开，水箱内的水受重力作用，以一定的流速通过管道流出。如果水箱内的水位始终保持不变，那么管道中的流速也自始至终保持不变。管道中的水流速度有多大?每小时通过管道的流量是多少?这些都是实际工作中经常遇到的问题。 图3—1水在管道内的流动 为了研究流体在管道内流动的速度和流量，这里先引出过流断面的概念。图3—2为水通过管道流动的两个断面1—1及2—2，过流断面指的是垂直于流体流动方向上流体所通过的管道断面，其断面面积用符号A来表示，它的单位为m2或cm2。 图32管流的过流断面 a)满流b)不满流 流量是指单位时间内，通过过流断面的流体体积。以符号q v表示，其单位为m3／h，cm3／h或m3／s，cm3／s。 流速是指单位时间内，流体流动所通过的距离。以符号。表示，其单位为m／s或cm／s。 图3—3管流中流速、流量、过流断面关系示意图流量、流速与过流断面之间的关系如下： 以水在管道中流动为例，如图3—3所示，在管段上取过流断面1—1，如果在单位时间内水从断面1—1流到断面2—2，那么断面1—1和断面2—2所包围的管段的体积即为单位时间内通过过流断面1—1时水的流量q v，而断面1—1和断面2—2之间的距离就是单位时间内水流所通过的路程，即流速。 由上可知，流量、流速和过流断面之间的关系式为 q v=vA (3—1) 式(3—1)叫做流量公式，它说明流体在管道中流动时，流速、流量和过流断面三者之间的相互关系，即流量等于流速与过流断面面积的乘积。如果在一段输水管道中，各过流断面的面积及所输送的水量一定，即在管道中途没有支管与其连接，既没有水流出，也没有水流入，那么管道内各过流断面的水流速度也不会变化；若管段的管径是 给水排水管道工程 课程设计指导书 环境科学与工程学院 第一部分城市给水管网水力计算程序及习题一、程序 #define M 18 #define N 6 #define ep 0.01 #include { Q[k]=Q[k]*sgn(io[k]); } ko=0; loop: for(k=0;k<=M-1;k++) { h[k]=10.67*pow(fabs(Q[k]),1.852)*l[k]; h[k]=h[k]/(pow(100,1.852)*pow(D[k],4.87))*sgn(Q[k]); } for(i=1;i<=N;i++) { f[i]=0;r[i]=0; dq[i]=0; for(k=0;k<=M-1;k++) { if(abs(io[k])!=i) goto map; f[i]=f[i]+h[k]; r[i]=r[i]+(h[k]/Q[k]); map: if( abs(jo[k])!=i) continue; f[i]=f[i]+h[k]*sgn(jo[i]); r[i]=r[i]+(h[k]/Q[k]); } dq[i]=-(f[i]/(r[i]*2)); } { if (fabs(f[N])<=ep) flag=1; } if (flag==1) goto like; 水电站厂房课程设计计算书 1．蜗壳单线图的绘制 1.1 蜗壳的型式 根据给定的基本资料和设计依据，电站设计水头Hp=46.2m ，水轮机型号 ：HL220-LJ-225。可知采用金属蜗壳。又Hp=46.2m>40m ，满足《水电站》（第4版）P32页对于蜗壳型式选择的要求。 1.2 蜗壳主要参数的选择 金属蜗壳的断面形状为圆形，根据《水电站》（第4版）P35页可知：为了获得良好的水力性能及考虑到其结构和加工工艺条件的限制，一般取蜗壳的包角为0345?=。 通过计算得出最大引用流量m ax Q 值，计算如下： ○ 1水轮机额定出力：15000 156250.96 f r f N N KW η= = = 式中：60000150004 f KW N KW = =，0.96f η=。 ○ 2'31max 3 3 2222115625 1.11 1.159.819.81 2.2546.20.904 r p N Q m s D H η = = = 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 水、气管道常用中英制标准尺寸对照表 把1英寸分成8等分；1/8 1/4 3/8 1/2 5/8 3/4 7/8 英寸。相当于通常说的1分管到7分管, 更小的尺寸用1/16、1/32、1/64来表示，单位还是英寸。如果分母和分子能够约分（如分子是2、4、8、16、32）就应该约分。英寸的表示是在右上角打上两撇，如1/2" 如DN25（25mm，下同）的水管就是英制1"的水管，也是解放前的8分水管。 DN15的水管就是英制1/2"的水管，也是解放前的4分水管。如DN20的水管就是英制3/4"的水管，也是解放前的6分水管。 一、尺寸： DN15（4分管）、DN20（6分管）、DN25（1寸管）、DN32（1寸2管）、DN40（1寸半管）、DN50（2寸管）、DN65（2寸半管）、DN80（3寸管）、DN100（4寸管）、DN125（5寸管）、DN150（6寸管）、DN200（8寸管）、DN250（10寸管）等。 二、标准： 有英制标准和国际标准两种。 三、材质： 材质就有很多，根据不同的需要。 1、塑料管： 有PVC、UPVC、PPR、PPR稳态塑铝合金、铝塑管、玻纹管、PE管等。2、金属管： 镀锌管、不锈钢管、不锈钢衬塑管、薄壁不锈钢管、镀锌衬塑管、铜管、铸铁管等。我国水管的规格均采用我国法定单位的公称直径来标称的。如DN20，就是表示公称直径20毫米的镀锌水管。镀锌水管的系列有：DN15、DN20、DN25、 DN32、DN4O、DN50、DN65、DN80、DN100、......等。 你说的几分几分的名称，是解放前我国落后，没有自己的规格和单位，就沿用了英国的单位。英国的单位是：1英尺（ft）=12英寸1英寸（in）=1000英丝（mil）。其中水管的规格是英寸的分数，刚好是把一英寸分成了八份就好表示水管的规格，就创造了一个英分的单位。其实没有英分这个单位，而是用分数带上英寸来表示1英寸以下的尺寸。把英寸分成8分，应该是这样说：1/8英寸 1/43/81/25/83/47/8 相当于常说的1分到7分,更小的尺寸用1/16、1/32、1/64来表示，单位还是英寸。如果分母和分子能够约分，如分子是2、4、8、16、32时如果能够约分，就应该约分。英寸的表示是在右上角打上两撇，如1/2" 如DN25的水管就是英制1"的水管，也是解放前的8分水管。DN15的水管就是英制1/2"的水管，也是解放前的4分水管。如DN20的水管就是英制3/4"的水管，也是解放前的6分水管。 称直径外径壁厚、重量 Sch.5S Sch.10S Sch.20S Sch.40S DN NPS in. mm in. mm kg/m in. mm kg/m in. mm kg/m in. mm kg/m 15 1/2 0.840 21.34 0.065 1.65 0.809 0.083 2.11 1.01 20 3/4 1.050 26.67 0.065 1.65 1.03 0.083 2.11 1.29 25 1 1.315 33.40 0.065 1.65 1.30 0.109 2.77 2.11 0.120 3.05 2.31 0.133 3.38 2.53 32 11/4 1.660 42.16 0.065 1.65 1.67 0.109 2.77 2.72 0.120 3.05 2.97 0.140 3.56 3.42 40 11/2 1.900 48.26 0.065 1.65 1.92 0.109 2.77 3.14 0.120 3.05 3.43 0.145 3.68 4.09 50 2 2.375 60.33 0.065 1.65 2.41 0.109 2.77 3.97 0.120 3.05 4.35 0.145 3.91 5.50 65 21/2 2.875 73.03 0.083 2.11 3.73 0.120 3.05 5.32 0.156 3.96 6.81 0.203 5.16 8.72 80 3 3.500 88.90 0.083 2.11 4.56 0.120 3.05 6.52 0.156 3.96 8.38 0.216 5.49 11.4 90 31/2 4.000 101.60 0.083 2.11 5.23 0.120 3.05 7.49 0.156 3.96 9.63 0.226 5.74 13.7 100 4 4.500 114.30 0.083 2.11 5.90 0.120 3.05 8.45 0.203 5.16 14.0 0.237 6.02 16.2 125 5 5.563 141.30 0.109 2.77 9.56 0.134 3.40 11.7 0.203 5.16 17.5 0.258 6.55 22.0 150 6 6.625 168.28 0.109 2.77 11.4 0.134 3.40 14.0 0.216 5.49 22.3 0.280 7.11 28.5 200 8 8.625 219.08 0.109 2.77 14.9 0.148 3.76 20.2 0.237 6.02 32.0 0.322 8.18 42.9 250 10 10.750 273.05 0.134 3.40 22.8 0.165 4.19 28.1 0.237 6.02 40.0 0.365 9.27 60.9 300 12 12.750 323.85 0.156 3.96 31.6 0.180 4.57 36.3 0.237 6.02 47.7 0.375 9.53 74.6 350 14 14.000 355.60 0.156 3.96 34.7 0.188 4.78 41.8 0.258 6.55 57.0 0.437 11.1 95.3热力管道水力计算表
鸿业水管水力计算使用说明
第二章 水轮机的蜗壳,尾水管及气蚀
金属蜗壳水力计算和尾水管设计
水管的尺寸
空调水管水力计算
水泵、管道及喷嘴选型计算公式
蜗壳断面设计公式及说明
管道的水力计算
城给水管网水力计算程序及例题
水电站课程设计计算书
蜗壳强度报告
水、气管道常用中英制标准尺寸对照表
水管对照尺寸参数表