一種小型液力透平裝置尾水管水力設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種液力透平尾水管水力設(shè)計(jì)方法，特別是設(shè)及一種小型液力透平裝 置尾水管水力設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 累是可逆式旋轉(zhuǎn)機(jī)械，液力透平是將累反轉(zhuǎn)作透平運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓液體的回收 利用，因此又稱為累作透平（pumpas化rbine，PAT)。液力透平具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、造 價(jià)低、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，在化工處理過程中余壓液體能量的回收和小型水利水電資源開發(fā) 應(yīng)用等節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。液力透平內(nèi)部流場的非定常壓力脈動(dòng)是影響機(jī)組運(yùn)行 穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一。而現(xiàn)有的小型液力透平裝置通常選用已有的累，在設(shè)計(jì)之初沒有 考慮到累運(yùn)行在反轉(zhuǎn)工況下累進(jìn)水段即液力透平出水段存在的滿帶甚至空腔空化現(xiàn)象。滿 帶在尾水管里的不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)會(huì)引起機(jī)組的振動(dòng)。不僅如此，流體經(jīng)過液力透平葉輪后在出 口處依舊保持較大的速度，尤其在低水頭的液力透平機(jī)組中葉輪出口的動(dòng)能占了總水頭的 極大的份額。因此有必要對(duì)液力透平尾水管進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，運(yùn)樣在保持其它主要過流部件 不變的情況下盡可能地提高液力透平的效率和機(jī)組的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種小型液力透平裝置的尾水管水力設(shè)計(jì)方法。 通過設(shè)計(jì)小型液力透平裝置的尾水管幾個(gè)重要尺寸參數(shù)并采用直錐管式尾水管，從而改善 液力透平尾水管內(nèi)部流動(dòng)狀況，提高提高液力透平的效率和機(jī)組的穩(wěn)定性。
[0004] 實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的設(shè)計(jì)方法： 陽00引1.尾水管進(jìn)口直徑
[0006] 尾水管進(jìn)口直徑計(jì)算公式
[0007]
陽00引式中，Dp-尾水管進(jìn)口直徑，mm;
[0009] Q-液力透平流量，mVs;
[0010] ris-液力透平比轉(zhuǎn)速； 柳11] η-液力透平轉(zhuǎn)速，r/min; 陽01引 2.尾水管出口直徑
[0013] 尾水管出口直徑計(jì)算公式
[0014]
陽〇1引式中，D,-尾水管出口直徑，mm;
[0016] Dp-尾水管進(jìn)口直徑，mm;
[0017] ns-液力透平比轉(zhuǎn)速；
[0018] 3.尾水管高度及浸沒深度
[0019] 尾水管高度計(jì)算公式
[0020]
[0021] Z《0. 2H 陽0巧式中，H-尾水管高度，mm ;
[0023] Z-尾水管浸沒深度，mm;
[0024]Ds-尾水管出口直徑，mm; 陽0巧]Dp-尾水管進(jìn)口直徑，mm ; 陽0%] Θ-尾水管擴(kuò)散角，。；
[0027] 4.流線型擋板尺寸、形狀
[0028] 流線型擋板尺寸計(jì)算公式
[0029]
[0030] B= 〇). 25 ~0. 45)L
[0031] 橫截面厚度變化規(guī)律滿足于：
[0032] δ= (-3. 778e2+3. 6298e)δ max 陽0；33] δmax= 10~15mm
[0034]e=x/L
[00對(duì)式中，k流線型擋板長度，mm ;
[0036] B-流線型擋板寬度，mm;
[0037] ns-液力透平比轉(zhuǎn)速； 陽0測 Dp-尾水管進(jìn)口直徑，mm ;
[0039] Ds-尾水管出口直徑，mm;
[0040] δ -流線型擋板厚度，mm ;
[0041 ]δmax-流線型擋板最大厚度，mm; 陽0創(chuàng)e-流線型擋板圓周方向相對(duì)位置，取值0~1;
[00創(chuàng) X-流線型擋板圓周方向?qū)挾?，mm ;
[0044] 5.流線型擋板布置方式
[0045] 流線型擋板分Ξ排周向均勻布置于尾水管進(jìn)口處，每排4~10個(gè)。每排之間交錯(cuò) 布置，相鄰兩排上端高度相差不超過0.化，均焊接于尾水管內(nèi)壁表面。第一排擋板上端距尾 水管進(jìn)口距離不少于0.化。
[0046]本發(fā)明的有益效果是：根據(jù)本設(shè)計(jì)方法所設(shè)計(jì)的小型液力透平裝置的尾水管改善 液力透平尾水管內(nèi)部流動(dòng)狀況，提高提高液力透平的效率和機(jī)組的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0047] 圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的尾水管橫截面圖 W48] 圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的尾水管內(nèi)壁展開圖
[0049] 圖3是同一個(gè)實(shí)施例的流線型擋板及其橫截面示意圖
[0050] 圖中：1.尾水管進(jìn)口直徑，2.尾水管出口直徑，3.尾水管高度，4.尾水管浸沒深 度，5.流線型擋板長度，6.流線型擋板寬度，7.流線型擋板厚度。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 圖1和圖2共同確定了小型液力透平裝置的尾水管的形狀。它能夠改善液力透平 尾水管內(nèi)部流動(dòng)狀況，提高提高液力透平的效率和機(jī)組的穩(wěn)定性。小型液力透平裝置的尾 水管采用直錐管形式，方便鑄造成型、利于加工。流線型擋板分Ξ排周向均勻布置于尾水管 進(jìn)口處，每排4~6個(gè)。每排之間交錯(cuò)布置，間距不大于0.化，均焊接于尾水管內(nèi)壁表面。 第一排擋板上端距尾水管進(jìn)口距離不少于0.化。本發(fā)明通過W下幾個(gè)關(guān)系式來確定小型液 力透平裝置的尾水管進(jìn)口直徑（1)、尾水管出口直徑（2)、尾水管浸沒深度（4)、尾水管高度 (3)、流線型擋板長度巧）、流線型擋板寬度化）。
[0057] B= 〇). 25 ~0. 45)L;
[0058] δ= (-3. 778e2+3. 6298e)δmax;
[0059] δmax=10 ~15mm;
[0060] e=x/L；
[0061] W上，為本發(fā)明專利參照實(shí)施例做出的具體說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施 例，也包含本發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)的其他實(shí)施例或變形例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種小型液力透平裝置尾水管水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于：小型液力透平裝置尾水 管結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)進(jìn)口直徑適合W下關(guān)系：式中，Dp-尾水管進(jìn)口直徑，mm; Q-液力透平流量，m3/s;ns-液力透平比轉(zhuǎn)速； η-液力透平轉(zhuǎn)速，:r/min。2. 如權(quán)利要求1所述的一種小型液力透平裝置尾水管水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于：小 型液力透平裝置尾水管結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)出口直徑適合W下關(guān)系：式中，Ds-尾水管出口直徑，mm; Dp-尾水管進(jìn)口直徑，mm;ns-液力透平比轉(zhuǎn)速。3. 如權(quán)利要求1所述的一種小型液力透平裝置尾水管水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于：小 型液力透平裝置尾水管的幾何參數(shù)高度及浸沒深度適合W下關(guān)系：Z《0. 2H 式中，H-尾水管高度，mm; Z-尾水管浸沒深度，mm; D,-尾水管出口直徑，mm; Dp-尾水管進(jìn)口直徑，mm; Θ-尾水管擴(kuò)散角，。。4. 如權(quán)利要求1所述的一種小型液力透平裝置尾水管水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于：小 型液力透平裝置尾水管內(nèi)壁流線型擋板結(jié)構(gòu)的幾何特征適合W下關(guān)系：B= (0. 25~0.侶化 橫截面厚度變化規(guī)律滿足于： δ= (-3. 778e2+3. 6298e)δmax 10 ~15mm e=x/L 式中，k流線型擋板長度，mm; B-流線型擋板寬度，mm;ns-液力透平比轉(zhuǎn)速； Dp-尾水管進(jìn)口直徑，mm; D,-尾水管出口直徑，mm;δ-流線型擋板厚度，mm; δm。、-流線型擋板最大厚度，mm; e-流線型擋板圓周方向相對(duì)位置，取值0~1 ; X-流線型擋板圓周方向長度，mm。5.如權(quán)利要求1所述的一種小型液力透平裝置尾水管水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于：流 線型擋板分Ξ排周向均勻布置于尾水管進(jìn)口處，每排4~10個(gè)；每排之間交錯(cuò)布置，相鄰兩 排上端高度相差不超過0.化，均焊接于尾水管內(nèi)壁表面；第一排擋板上端距尾水管進(jìn)口距 離不少于0.化。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種小型液力透平裝置的尾水管水力設(shè)計(jì)方法。它給出了小型液力透平裝置的尾水管的尾水管進(jìn)口直徑、尾水管出口直徑、尾水管浸沒深度、尾水管高度、流線型擋板長度、流線型擋板寬度的設(shè)計(jì)公式。根據(jù)本設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的小型液力透平裝置的尾水管能很好改善液力透平尾水管內(nèi)部流動(dòng)狀況，提高液力透平的效率和機(jī)組的穩(wěn)定性。
【IPC分類】F03B11/00
【公開號(hào)】CN105240186
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510679265
【發(fā)明人】朱榮生, 陳宗良, 王秀禮, 付強(qiáng), 張亮亮, 王學(xué)吉, 劉永
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月16日