金属蜗壳水力计算和尾水管设计(1)
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：
（1）确定蜗壳包角?0及进口断面流速v 0； （2）计算蜗壳进口断面半径ρ0；
（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r a 和h 等参数；
（4）由进口断面参数计算蜗壳系数C ，)/(2
02000ρ?--=a a C ；
（5）给出各计算断面的包角?i 值（通常选用??=1530 ~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
二、蜗壳的椭圆形断面主要参数计算
当圆形断面的半径ρ≥S 时，可得到各断面在A 点与座环连接，而当ρ＜S 时，蜗壳的圆形断面已无法与蝶形边相切，如图7—16（b ）所示。这时，蜗壳断面须由圆形断面过渡到椭圆形断面，其计算方法为：先求出指定?i 处的圆形断面面积，然后按面积相等的原则换算成椭圆形断面。
如图7—16（b ）所示，在ρ＜S 的情况下，半径为ρ的当量圆相切于座环蝶形边的斜线L 上，所以，当量圆的圆心到水轮机轴线的距离为：(αcos /h S =)
a r i i
=+
1ρα
sin （7—21） 式中：r 1──座环蝶形边锥角顶点到水轮机轴线的半径，可由r r h tg 10=-/α计算；
α──蝶形边锥角，通常为55 。
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
R i a i r a
R i a ’i r 1
r 0
L
G
N
S A
B H F
R 2
R 1
h
ρ
a （
b ）
a I = r 0+x
r a
r 1 （a ）
r 0
ρi
a
L
A
S
x i h
由式（7—21）和式（7—16）可得到ρ＜S 时的半径计算公式
ρα??α?i i i i C C ctg r C
=
+?? ?
??+122
21sin （7—22） 于是，当量圆的断面积为F i 12=πρ。在图7—16（b ）中，椭圆形断面面积之半的周界为AHNGA ，半径分别为长轴R 1和短轴R 2，R 2的圆弧与座环上蝶形边相接于A 点。为计算方便，将椭圆形断面面积与三角形AHB 面积的两倍一起计算，并以F 表示它们的面积之和，则得：
F R R R R R L R R R =++-+--παπ12221221222360
22
()[()] （7—23） 由图7—16（b ）得
L h
h ==sin .551221
（7—24）
R L R R ctg L R 12225503=+-=+ . （7—25） 将式（7—25）代入式（7—23）得
R F L L 221045
0811348=+-... （7—26） 由图7—16（b ）还可得
a r R r R R a R i i i ''sin .=+
=+=+?
??
?
?12
121551221 （7—27）
式中：a i '——椭圆长轴圆心到水轮机轴线距离。
用F 2表示三角形AHB 面积的两倍，即
F hL 2=cos α （或αtg r D F a 2
12)2/(-=） （7—28） 于是有
F F F hL i =+=+122πραcos （7—29） 同样，椭圆形断面参数的计算可列成表7—2的格式进行。
表7—2 金属蜗壳椭圆形断面参数计算表
根据表7—1和表7—2的计算结果，就可绘出金属蜗壳的单线图，如图7—17所示。
座环支柱翼形
至水轮机中心
图7—17 金属蜗壳单线图（尺寸单位：mm）
弯肘形尾水管主要参数的选择
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10—8所示。 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：
（1）H ＜120 m 的混流式及定桨式水轮机，取h ≥（2.3～2.7）D 1； （2）对转桨式水轮机，取h ≥（2.3～2.5）D 1；
（4）在某些需要降低尾水管深度的情况下，h 最低不得小于2.0D 1；
（5）对于D 1＞D 2的低比速混流式水轮机，h ≥2.2D 1。
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10—9所示为4号系列肘管。图中各部分的尺寸参数列于表10—1中。 3．锥管段尺寸的确定
锥管段的参数有进口直径D 3、锥管单边锥角β、锥管段高度h 3和出口直径D 4。 锥管段进口直径D 3按式（10—10）来确定，而锥管单边锥角β按下列数值选择： 混流式：β=79 ~ 轴流式：β=810 ~
锥管段高度h 3一般在已知尾水管高度h 和肘管高度h 4后进行确定，由图10—8可知：
图 10—8 弯肘形尾水管
D 4
L 1
L 2
a
h 4
L
B 5 D 3 h 3
h
h 6
h 5
B 5/2
表10—1 4号系列肘管各部分参数表单位：m
h的效果显著。
L通常按如下取值：
轴流式：L=（3.5～4.5）D
1
混流式：L=（4.0～4.5）D
1
5．水平扩散段尺寸的确定
水平扩散段的形状一般为两侧平行，顶板向上翘，正常情况下，底板水平，但少数情况下，为
了减少开挖量，要求尾水管上抬，即底板也上翘。水平扩散段参数有进口高度、出口高度h
5
、宽度
B 5、长度L
2
和顶板仰角α。
进口高度就是肘管的出口高度h
6
。
D4
a1
a
R7
R6
h4
h6
R8
a2
B4
L1
90
宽度B
5一般与肘管出口宽度B
4
相等。当B
5
＞10～12 m时，允许在扩散段中加单支墩，但一
般不加双支墩，因双支墩会引起效率显著下降。
根据L和L
1就可得L
2
，由式（10—9）计算出v
5
后，可得出口高度h
5
，即
h
Q
B v
5
55
=（10—15）
顶板仰角α一般可取10 ～13 ，底板上翘时，底板仰角一般不超过6 ～12 ，低比转速水轮
机取上限。
6．标准弯肘形尾水管主要尺寸选择
弯肘形尾水管一般不进行单独设计，而是按水轮机模型所采用的标准尾水管选用，标准弯肘形尾水管单线图如图10—8，推荐的最小尺寸列入表10—2。
(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
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
管道常用标准尺寸对照
水管气管管道常用标准尺寸对照： 1英寸=2.54厘米 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：见附表 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 管内径标称规格 台湾CNS规格日本JIS规格国内DIN规格 美国 ANSI 英国BS 美标SCH80 美标SCH40 mm inch 管外径管厚度管外径管厚度管外径管厚度管外径管外径管外径管厚度管外径管厚度 10 3/8" 18±0.2 2.2±0.6 18±0.2 2.5±0.2 16±0.2 17.14 17.14 15 1/2" 22±0.2 2.7±0.6 22±0.2 3.0±0.3 20±0.3 2.0±0.4 21.34 21.34 21.3±0.1 3.985±0.255 21.3±0.1 3.025±0.255 20 3/4" 26±0.2 2.7±0.6 26±0.2 3.0±0.3 25±0.3 3.0±0.5 26.67 26.67 26.7±0.1 4.165±0.255 26.7±0.1 3.125±0.255 25 1" 34±0.3 3.2±0.6 32±0.3 3.5±0.3 32±0.3 4.0±0.6 33.40 33.40 33.4±0.13 4.815±0.265 33.4±0.13 3.635±0.255
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 管道尺寸（英制与公制对照表) 英寸是长度单位。1 英寸= 厘米(公分)。英寸或[吋]是使用于联合王国(UK，即英国(英联邦)、其前殖民地的长度单位。美国等国家也使用它。在台湾与香港，“英寸”通常写作“吋”。英寸的常用简写为[in]或["]“吋”是近代新造的字，念作“英寸”，属汉字中一字念两音的字，其他如“浬”念作“海里”等，借用中国传统的长度单位“寸”，并加口旁以示区别。 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、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，也是以前的8分水管。 DN15的水管就是英制1/2"的水管，也是以前的4分水管。 如DN20的水管就是英制3/4"的水管，也是以前的6分水管 外径与DN，NB的关系如下： 公称管子尺寸(NPS)/in 公称直径(DN)/mm61520253240506580100150 公称管子尺寸(NPS)/in 公称直径(DN)/mm20025030035040045050060090010001200 管子规格及有关数据 公称直径英寸外径近似内径 壁厚 相当于无缝管普厚/加厚 mm＂mm mm mm mm 154分1522 206分2025 251寸25432 32寸32438 40寸484045 502寸605057 70寸7076 803804/89 10041141064/108 12551401315/133 150********/159 20082192076219 250102732597273 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 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? 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 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 ?常用管道公称直径和外径对照 ?公称直径(nominal diameter)，又称平均外径(mean outside diameter)。指标准化以后的标准直径，以DN表示，单位mm，例如内径1200mm的容器的公称直径标记为DN1200。它主要分为三方面： 1. 压力容器的公称直径 用钢板卷焊制成的筒体，其公称直径指的是内径。现行标准中规定的公称直径系列如表4-4所示。若容器直径较小，筒体可直接采用无缝钢管制作。此时，公称直径指钢管外径。封头的公称直径与筒体一致。 2.管子的公称直径 一般来说，管子的直径可分为外径、内径、公称直径。管材为无缝钢管的管子的外径用字母D来表示，其后附加外直径的尺寸和壁厚，例如外径为108的无缝钢管， 壁厚为5MM，用D108*5表示，塑料管也用外径表示，如De63,其他如钢筋混凝土管、铸铁管、镀锌钢管等采用DN表示，在设计图纸中一般采用公称直径来表示，公称直径是为了设计制造和维修的方便人为地规定的一种标准，也叫公称通径，是管子（或者管件）的规格名称。管子的公称直径和其内径、外径都不相等，例如：公称直径为100MM的无缝钢管有102*5、108*5等好几种，108为管子的外径，5表示管子的壁厚，因此，该钢管的内径为（108-5-5）＝98MM，但是它不完全等于钢管外径减两倍壁厚之差，也可以说，公称直径是接近于内径，但是又不等于内径的一种管子直径的规格名称，在设计图纸中所以要用公称直径，目的是为了根据公称直径可以确定管子、管件、阀门、法兰、垫片等结构尺寸与连接尺寸，公称直径采用符号DN表示，如果在设计图纸中采用外径表示，也应该作出管道规格对照表，表明某种管道的公称直径，壁厚。 为了使管子、管件连接尺寸统一，采用DN表示其公称直径（也称公称口径、公称通径)。化工厂用来输送水、煤气、空气、油以及取暖用蒸汽等一般压力的流体，管道往往采用电焊钢管，称有缝管。有缝管按厚度可分为薄壁钢管、普通钢管和加厚钢管。其公称直径不是外径，也不是内径，而是近似普通钢管内径的一个名义尺寸。每一公称直径，对应一个外径，其内径数值随厚度不同而不同。公称直径可用公制mm表示，也可用英制in表示。 管路附件也用公称直径表示，意义同有缝管。 工程中所用的无缝管，如输送流体用无缝钢管(GB 8163-87)、石油裂化用无缝钢管(GB 9948-88)、化肥设备用高压无缝钢管（GB 6479-86)等，标记方法不用公称直径，而是以外径乘厚度表示。标准中称此外径与厚度为公称外径与公称厚度。 输送流体用无缝钢管和一般用途无缝钢管分热轧管和冷拔管两种。冷拔管的最大外径为200mm；热轧管的最大外径为630mm。在管道工程中，管径超过57mm 时，常采用热轧管。管径在57mm以内常选用冷拔管。 3. 容器零部件的公称直径 有些零部件如法兰、支座等的公称直径，指的是与它相配的筒体、封头的公称直径。DN2000法兰是指与DN2000筒体(容器)或封头相配的法兰。DN2000鞍座是指支承DN2000mm容器的鞍式支座。还有一些零部件的公称直径是与它相配的管子公称直径表示的。如管法兰，DN200管法兰是指连接DN200mm管子的管法兰。另有一些容器零部件，其公称直径是指结构中的某一重要尺寸，如视镜的视孔、填料箱的轴径等。DN80(Dg80)视镜，其窥视孔的直径为80mm。 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。 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， 公称管子尺寸和公称直径 管道尺寸（英制与公制对照表） 英寸是长度单位。1 英寸= 2.8 厘米(公分)。英寸或[吋]是使用于联合王国(UK，即英国(英联邦)、其前殖民地的长度单位。美国等国家也使用它。在台湾与香港，“英寸”通常写作“吋”。英寸的常用简写为[in]或["]“吋”是近代新造的字，念作“英寸”，属汉字中一字念两音的字，其他如“浬”念作“海里”等，借用中国传统的长度单位“寸”，并加口旁以示区别。 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、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，也是以前的8分水管。 如DN15的水管就是英制1/2"的水管，也是以前的4分水管。 如DN20的水管就是英制3/4"的水管，也是以前的6分水管 外径与DN，NB的关系如下： 一般来说，管子的直径可分为外径、内径、公称直径。 管材为无缝钢管的管子的外径用字母D来表示，其后附加外直径的尺寸和壁厚，例如外径为108的无缝钢管，壁厚为5MM，用D108*5表示。 塑料管也用外径表示，如De63。 其他如钢筋混凝土管、铸铁管、镀锌钢管等采用DN表示。 在设计图纸中一般采用公称直径来表示，公称直径是为了设计制造和维修的方便人为地规定的一种标准，也较公称通径，是管子（或者管件）的规格名称。 管子的公称直径和其内径、外径都不相等，例如：公称直径为100MM的无缝钢管有102*5、108*5等好几种，108为管子的外径，5表示管子的壁厚，因此，该钢管的内径为（108-5-5）＝98MM，但是它不完全等于钢管外径减两倍壁厚之差，也可以说，公称直径是接近于内径，但是又不等于内径的一种管子直径的规格名称，在设计图纸中所以要用公称直径，目的是为了根据公称直径可以确定管子、管件、阀门、法兰、垫片等结构尺寸与连接尺寸，公称直径采用符号DN表示，如果在设计图纸中采用外径表示，也应该作出管道规格对照表，表明某种管道的公称直径，壁厚。 (其实在工程领域并没有一个完全的管道公称直径与外径的对照，外径与公称直径的换算基本要靠经验。 大致是公称直径大约等于内径（外径减两个皮厚） 但也不完全相等，大致差不多，取整就行。比如φ108*7的外径108，它的公称直径是100；再比如φ32*4.5，外径32，公称直径应该是25。以此类推，就能得到外径与公称直径的对应关系了。) 国家标准架子管每米的重量为0.00384吨，全管的实际重量：0.00384*钢管长度 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 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 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=- ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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管道尺寸(英制与公制对照表)
蜗壳断面设计公式及说明
水管的尺寸
蜗壳 尾水管设计
蜗壳设计
常用管道公称直径和外径对照表
水、气管道常用中英制标准尺寸对照表
蜗壳的水力计算
公称管子尺寸和公称直径对照表
水管对照尺寸参数表
蜗壳式旋风分离器的原理与设计
蜗壳计算讲解
离心泵蜗壳设计任务说明书