Гидромеханический расчет спиральных камер — КиберПедия 

Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...

Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...

Гидромеханический расчет спиральных камер

2017-10-21 504
Гидромеханический расчет спиральных камер 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Гидромеханический расчет спиральных камер производится с целью определения размеров входного и последующих сечений, обеспечивающих для заданных условий минимальные размеры камеры при наименьшем уровне гидравлических потерь.

В основу расчета спиральных камер положены следующие условия:

1. В качестве расчетного принимается расход турбины Q, обеспечивающий получение ее номинальной мощности при расчетном напоре.

, м3/с.

Во входном сечении спиральной камеры расчетный расход определяется равным

, м3/с. (11)

2. Вода подается равномерно по окружности направляющего аппарата, а следовательно, радиальная составляющая скорости υr имеет постоянное значение

. (12)

3. Расход воды уменьшается по пути движения в спиральном канале в зависимости от φi

, м3/с. (13)

4. Окружная составляющая скорости υ и в любой точке спирального канала подчиняется закону

. (14)

Расчет спиральных камер начинают с определения размеров входного сечения. Предварительные размеры входного сечения спиральных камер таврового сечения устанавливают в соответствии с рекомендациями пункта 7 (рис. 9).

Площадь входного сечения определяют по зависимости

, м2, (15)

где υвх – средняя скорость потока во входном сечении спирального канала, которую выбирают по графику (рис. 10).

 

Рис. 10. График зависимости средней скорости во входном сечении

спиральной камеры от напора турбины:

1 – в бетонной камере; 2 – в металлической камере

 

Значения углов охвата спирального канала φ 0 принимают по табл. 8.

После установления размеров для выбранной формы входного сечения (рис. 8) выполняется проверка угла натекания потока δ сп по формуле:

, (16)

где S 0 – интеграл входного сечения:

.

Интеграл входного сечения можно определить аналитическим путем по уравнению, полученному в результате интегрирования по участкам сечения

(17)

 

Представляя выражение (17) в формулу (16), определяют угол δ сп. Если он окажется меньше рекомендуемого (табл. 8), то его приводят в соответствие путем увеличения площади входного сечения.

Из уравнений для δ сп и S 0 следует, что

(18)

Аналогичным образом можно получить значение Si и φi для любого сечения спирального канала. Для этого тавровое сечение разбивают на ряд участков, для которых становится известной зависимость b (r)(рис. 9). Для упрощения вычислений форму сечений назначают таким образом, чтобы вершины углов сечения лежали на прямых AB и CD (рис. 11).

Зависимость между размером (Ri – ra) сечения и его высотами b 1 i и b 2 i задают в виде

; , (19)

где а 1 и а 2 – коэффициенты, а n1 и n 2 – показатели степени, принимаемые постоянными для данного спирального канала. Для спиральных каналов, развитых вверх n 1 = 2, n 2 = 0, а для сечений, развитых вниз n 1 = 0, n 2 = 2.

Рис. 11. К гидромеханическому расчету бетонной турбинной камеры

 

Для каналов с симметричной формой сечений принимают:

· при угле φ 0 > 180° – n 1 = n 2 = 1,

· при φ 0 ≤ 180° – n 1 = n 2 = 2.

Коэффициенты а 1 и а 2 определяются по выбранным размерам входного сечения.

Интеграл в любом сечении спирального канала и соответствующее изменение угла охвата φi определяются по зависимостям (17) и (18) с учетом принятых соотношений для b 1 i и b 2 i (19).

На рис. 12 приведена конструкция металлической спиральной камеры круглого сечения.

Рис. 12. К гидромеханическому расчету металлической турбинной камеры

 

Для таких камер интеграл Si вычисляется по уравнению:

, (20)

где ρi – радиус спирального канала:

, (21)

rk – радиус сопряжения оболочки спирального канала:

. (22)

Здесь = 0,12, а = 0,695.

Решение уравнений (18) и (21) является трудоемкой операцией, поэтому иногда используют приближенные решения, основанные на анализе результатов экспериментальных исследований и некоторых допущениях.

Рассмотрим расчет бетонной спиральной камеры графоаналитическим способом на примере камеры симметричного очертания (рис. 13).

Если определить площади в любом сечении спирального канала Si, то тогда можно найти значения Qi и φi, используя соотношения

и . (23)

Для этого входное сечение разбивают на ряд произвольных сечений с радиусом ri и строят зависимость (см. рис. 13), на которой показаны графические значения интегралов S 0, S 1, S 2, … Sn. Зная значения Si, по условиям (23) определяют значения расходов и углов охвата в любой точке спирального канала и по ним строят зависимости Qi = f (ri) и φi = f (ri) (рис. 14). По значениям кривой φi = f (ri) строится очертание спирального канала в плане (см. рис. 11). При построении рекомендуется принимать значение радиусов ri для соответствующих значений Δ φ, равным 15 или 18°.

Рис. 13. К графоаналитическому расчету бетонной спиральной камеры

 

При приближенном аналитическом расчете металлической спиральной камеры круглого сечения значения интегралов S 0и Si определяют по зависимости

(24)

без учета площади , которая не оказывает существенного влияния на определение размеров входного сечения, а радиус rk принимается равным ra (см. рис. 12).

Рис. 14. Зависимости изменения угла охвата и расхода воды

в спиральной камере

 

Подставляя значение интеграла (24) в выражение для φi, получим

, (25)

где С – постоянная интегрированная, которую можно определить из (25) при известных значениях φ 0 (обычно принимают 345°) и радиусе входного сечения ρ 0.

Радиус входного сечения определяют из выражения:

,

откуда

. (26)

Среднюю скорость во входном сечении υс находят по графику (см. рис. 10).

Из выражения (25) можно выразить радиус ρi в любой точке спирального канала

. (27)

По вычисленным значениям φi и ρi ведется построение спиральной камеры в плане (см. рис. 12).

 


Поделиться с друзьями:

Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...

Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...

Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.02 с.