河北工程大学毕业设计（论文）
（7）蜗壳常数C
C??0rc1?rc12??023452.87?2.872?1.182 ? （3.26）
=1358.27
（8）由蜗壳圆形断面计算图的几何关系得
Xi??iC?2r0?iC?h02
（3.27）
?i?h02?Xi2Ri?rci??irci?r0?xi （3.28）
（3.29）
(3.30)
表3.8 金属蜗壳圆形断面计算表（?i的变化幅度采用30°）
断?i 面号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 r0 ?iC 2r0?iC h0 2?22r0i?h0C 0.83 0.79 0.75 0.69 0.64 0.54 0.48 0.40 0.29 0.13 Xi Xi 2?i rci Ri 345 315 285 255 225 195 165 135 105 75 0.25 1.8 0.23 1.8 0.21 1.8 0.19 1.8 0.17 1.8 0.14 1.8 0.12 1.8 0.10 1.8 0.08 1.8 0.06 1.8 0.90 0.83 0.76 0.68 0.61 0.50 0.43 0.36 0.29 0.22 0.203 0.203 0.203 0.203 0.203 0.203 0.203 0.203 0.203 0.203 1.08 1.17 1.17 2.88 4.05 1.02 1.04 1.11 2.82 3.93 0.96 0.92 1.06 2.76 3.82 0.88 0.77 0.99 2.68 3.67 0.81 0.66 0.93 2.61 3.54 0.68 0.46 0.81 2.48 3.29 0.60 0.36 0.75 2.40 3.15 0.50 0.25 0.67 2.30 2.97 0.37 0.14 0.59 2.17 2.76 0.19 0.04 0.49 1.99 2.48 22
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图3.2金属蜗壳平面单线图
3.5 尾水管形式和尺寸的确定
尾水管是反击式水轮机过流通道的最后部分，转轮出口的水流通过尾水管将流速逐渐减小后排入下游，因而尾水管的形式和尺寸在很大程度上影响到水电站下部土建工程的投资和水轮机运行的效率及稳定性。
尾水管的作用有：
（1）汇集并引导转轮出口水流排往下游；
（2）当H2?0时，利用这一高度水流所具有的位能； （3）回收转轮出口水流的部分动能。 3.5.1 尾水管形式的选择
尾水管型式很多，目前常用的有直锥形，弯锥形和弯肘形三种形式。其中直锥形结构简单，性能最好（?w可达80%～85%），但其下部开挖量较大，因此一般应用于小型水轮机。弯锥形尾水管比直锥形尾水管多了一段圆形等径的弯管，它是常用于小型卧式水轮机的一种尾水管，由于其转弯段水力损失小大，所以其性能较差，?w约为40%～60%。
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弯肘形尾水管不但可减小尾水管开挖深度，且有良好的水力性能，?w可达75%～80%，因此，除贯流式机组外几乎所有的大中型水轮机均采用这种尾水管，所以本设计采用弯肘形尾水管。
3.5.2 尾水管尺寸的确定
弯肘形尾水管由进口直锥段、中间弯肘段和出口扩散管三部分组成。 （1）进口直锥段
进口直锥段是一段垂直的圆锥形扩散管，其内壁设金属里衬，以防止旋转水 流和涡带脉动压力对管壁的破坏。其单边扩散角?的最优值为：对于转浆式水轮机?=8～10°；对于混流式水轮机?=7～9°，本设计为混流式水轮机取8°。 （2）中间弯肘段（肘管）
中间弯肘段常称为肘管，它是一段90°转弯的变截面弯管，其进口断面为圆形，出口断面为矩形。断面变化较复杂，故要求水流条件尽可能顺畅，断面变化应较为平顺，现多采用标准型弯管。弯管段一般不设金属里衬，但当水头大于150m时或尾水管平均流速大于6m/s时，宜设金属里衬，以防止混凝土被冲坏。
表3.9 混凝土标准肘管尺寸表 D4 2.7 h4 2.7 B6 L1 h6 a R6 a1 R7 a2 R8 5.4405 3.645 1.35 0.972 2.322 2.97 1.62 0.216 1.566 （3）出口扩散段
出口扩散段是一段水平放置、两侧平行、顶板上翘α角的矩形扩散管。其顶板仰角一般取?=10°～13°，本设计取11°。当出口宽度过大时，可按水工结构要求加设中间支镦，支镦厚度取b5=(0.1～0.15)B5，取1.0m。并考虑尾水门槽布置的需要，出口扩散段内通常不加金属里衬。
（4）尾水管的高度
尾水管的高度是指水轮机底环平面至尾水管底板的高度，它是决定尾水管性能的主要参数。增大h可提高尾水管的效率，但将增加厂房土建投资；减小h会影响尾水管的工作性能，降低水轮机效率，甚至影响机组运行的稳定性。根据实践经验，高度h应满足如下要求：转浆式水轮机h≥2.3D1,最低不小于2.0D1；对于高水头混流式水轮机（D1?D2）,h≥2.2D1；对于低水头混流式水轮机（D1?D2）,h≥2.6D1,最低不得小于2.3D1。本设计取5.2m。
（5）尾水管的水平长度
尾水管的水平长度L是指机组中心线到尾水管出口断面的距离。增大L可使尾水管出口面积增大，从而降低尾水管的出口动能损失，但过分增大L将使尾水管的内部水力
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损失以及厂房尺寸增大。通常取L=(3.5～4.5)D1。本设计取4.5D1=9.0m。
尾水管的性能直接影响水轮机的效率，为了保证尾水管的使用性能，本设计采用标准尾水管，尾水管尺寸见下表3.10。
表3.10 尾水管尺寸表 D1 h L B5 D4 h4 h6 L1 h5 肘管形式 标准混凝土肘管 适用范围 混流式D1 图3.3尾水管尺寸图 25
