一种小型液力透平装置尾水管水力设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种液力透平尾水管水力设计方法，特别是设及一种小型液力透平装 置尾水管水力设计方法。
【背景技术】
[0002] 累是可逆式旋转机械，液力透平是将累反转作透平运行，实现对高压液体的回收 利用，因此又称为累作透平（pumpas化rbine，PAT)。液力透平具有体积小、结构简单、造 价低、维修方便等优点，在化工处理过程中余压液体能量的回收和小型水利水电资源开发 应用等节能技术领域有着广泛应用。液力透平内部流场的非定常压力脉动是影响机组运行 稳定性的关键因素之一。而现有的小型液力透平装置通常选用已有的累，在设计之初没有 考虑到累运行在反转工况下累进水段即液力透平出水段存在的满带甚至空腔空化现象。满 带在尾水管里的不稳定运动会引起机组的振动。不仅如此，流体经过液力透平叶轮后在出 口处依旧保持较大的速度，尤其在低水头的液力透平机组中叶轮出口的动能占了总水头的 极大的份额。因此有必要对液力透平尾水管进行优化设计，运样在保持其它主要过流部件 不变的情况下尽可能地提高液力透平的效率和机组的稳定性。
【发明内容】
[0003] 为解决上述问题，本发明提供了一种小型液力透平装置的尾水管水力设计方法。 通过设计小型液力透平装置的尾水管几个重要尺寸参数并采用直锥管式尾水管，从而改善 液力透平尾水管内部流动状况，提高提高液力透平的效率和机组的稳定性。
[0004] 实现上述目的所采用的设计方法： 阳00引1.尾水管进口直径
[0006] 尾水管进口直径计算公式
[0007]
阳00引式中，Dp-尾水管进口直径，mm;
[0009] Q-液力透平流量，mVs;
[0010] ris-液力透平比转速； 柳11] η-液力透平转速，r/min; 阳01引 2.尾水管出口直径
[0013] 尾水管出口直径计算公式
[0014]
阳〇1引式中，D,-尾水管出口直径，mm;
[0016] Dp-尾水管进口直径，mm;
[0017] ns-液力透平比转速；
[0018] 3.尾水管高度及浸没深度
[0019] 尾水管高度计算公式
[0020]
[0021] Z《0. 2H 阳0巧式中，H-尾水管高度，mm ;
[0023] Z-尾水管浸没深度，mm;
[0024]Ds-尾水管出口直径，mm; 阳0巧]Dp-尾水管进口直径，mm ; 阳0%] Θ-尾水管扩散角，。；
[0027] 4.流线型挡板尺寸、形状
[0028] 流线型挡板尺寸计算公式
[0029]
[0030] B= 〇). 25 ~0. 45)L
[0031] 横截面厚度变化规律满足于：
[0032] δ= (-3. 778e2+3. 6298e)δ max 阳0；33] δmax= 10~15mm
[0034]e=x/L
[00对式中，k流线型挡板长度，mm ;
[0036] B-流线型挡板宽度，mm;
[0037] ns-液力透平比转速； 阳0測 Dp-尾水管进口直径，mm ;
[0039] Ds-尾水管出口直径，mm;
[0040] δ -流线型挡板厚度，mm ;
[0041 ]δmax-流线型挡板最大厚度，mm; 阳0创e-流线型挡板圆周方向相对位置，取值0~1;
[00创 X-流线型挡板圆周方向宽度，mm ;
[0044] 5.流线型挡板布置方式
[0045] 流线型挡板分Ξ排周向均匀布置于尾水管进口处，每排4~10个。每排之间交错 布置，相邻两排上端高度相差不超过0.化，均焊接于尾水管内壁表面。第一排挡板上端距尾 水管进口距离不少于0.化。
[0046]本发明的有益效果是：根据本设计方法所设计的小型液力透平装置的尾水管改善 液力透平尾水管内部流动状况，提高提高液力透平的效率和机组的稳定性。
【附图说明】
[0047] 图1是本发明一个实施例的尾水管横截面图 W48] 图2是本发明一个实施例的尾水管内壁展开图
[0049] 图3是同一个实施例的流线型挡板及其横截面示意图
[0050] 图中：1.尾水管进口直径，2.尾水管出口直径，3.尾水管高度，4.尾水管浸没深 度，5.流线型挡板长度，6.流线型挡板宽度，7.流线型挡板厚度。
【具体实施方式】
[0051] 图1和图2共同确定了小型液力透平装置的尾水管的形状。它能够改善液力透平 尾水管内部流动状况，提高提高液力透平的效率和机组的稳定性。小型液力透平装置的尾 水管采用直锥管形式，方便铸造成型、利于加工。流线型挡板分Ξ排周向均匀布置于尾水管 进口处，每排4~6个。每排之间交错布置，间距不大于0.化，均焊接于尾水管内壁表面。 第一排挡板上端距尾水管进口距离不少于0.化。本发明通过W下几个关系式来确定小型液 力透平装置的尾水管进口直径（1)、尾水管出口直径（2)、尾水管浸没深度（4)、尾水管高度 (3)、流线型挡板长度巧）、流线型挡板宽度化）。
[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，为本发明专利参照实施例做出的具体说明，但是本发明并不限于上述实施 例，也包含本发明构思范围内的其他实施例或变形例。
【主权项】
1. 一种小型液力透平装置尾水管水力设计方法，其特征在于：小型液力透平装置尾水 管结构的几何参数进口直径适合W下关系：式中，Dp-尾水管进口直径，mm; Q-液力透平流量，m3/s;ns-液力透平比转速； η-液力透平转速，:r/min。2. 如权利要求1所述的一种小型液力透平装置尾水管水力设计方法，其特征在于：小 型液力透平装置尾水管结构的几何参数出口直径适合W下关系：式中，Ds-尾水管出口直径，mm; Dp-尾水管进口直径，mm;ns-液力透平比转速。3. 如权利要求1所述的一种小型液力透平装置尾水管水力设计方法，其特征在于：小 型液力透平装置尾水管的几何参数高度及浸没深度适合W下关系：Z《0. 2H 式中，H-尾水管高度，mm; Z-尾水管浸没深度，mm; D,-尾水管出口直径，mm; Dp-尾水管进口直径，mm; Θ-尾水管扩散角，。。4. 如权利要求1所述的一种小型液力透平装置尾水管水力设计方法，其特征在于：小 型液力透平装置尾水管内壁流线型挡板结构的几何特征适合W下关系：B= (0. 25~0.侣化 横截面厚度变化规律满足于： δ= (-3. 778e2+3. 6298e)δmax 10 ~15mm e=x/L 式中，k流线型挡板长度，mm; B-流线型挡板宽度，mm;ns-液力透平比转速； Dp-尾水管进口直径，mm; D,-尾水管出口直径，mm;δ-流线型挡板厚度，mm; δm。、-流线型挡板最大厚度，mm; e-流线型挡板圆周方向相对位置，取值0~1 ; X-流线型挡板圆周方向长度，mm。5.如权利要求1所述的一种小型液力透平装置尾水管水力设计方法，其特征在于：流 线型挡板分Ξ排周向均匀布置于尾水管进口处，每排4~10个；每排之间交错布置，相邻两 排上端高度相差不超过0.化，均焊接于尾水管内壁表面；第一排挡板上端距尾水管进口距 离不少于0.化。
【专利摘要】本发明涉及一种小型液力透平装置的尾水管水力设计方法。它给出了小型液力透平装置的尾水管的尾水管进口直径、尾水管出口直径、尾水管浸没深度、尾水管高度、流线型挡板长度、流线型挡板宽度的设计公式。根据本设计方法设计的小型液力透平装置的尾水管能很好改善液力透平尾水管内部流动状况，提高液力透平的效率和机组的稳定性。
【IPC分类】F03B11/00
【公开号】CN105240186
【申请号】CN201510679265
【发明人】朱荣生, 陈宗良, 王秀礼, 付强, 张亮亮, 王学吉, 刘永
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月16日