第二章 水轮机的蜗壳,尾水管及气蚀
第二章水轮机的蜗壳，尾水管及气蚀
第一节蜗壳的型式及其主要参数的确定
一、蜗壳的功用及型式
( 一) 功用：
蜗壳是水轮机的进水部件，把水流以较小的水头损失，均匀对称地引向导水机构，进入转轮。设置在尾水管末端。
( 二) 型式
1 混凝土蜗壳：H ≦40m 。节约钢材，钢筋混凝土浇筑，“ T ”形断面。当H>40m 时，可用钢板衬砌防渗。适用于低水头大流量的水轮机。
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。
(1) 钢板焊接：H=40—200m ，钢板拼装焊接。
(2) 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。
金属蜗壳
混凝土蜗壳
二、蜗壳的主要参数
1 、断面型式与断面参数
(1) 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
(2) 混凝土蜗壳：“ T ”形。有四种型式：
( i ) n=0 ：平顶蜗壳，b/a=1.5—1.7 ，γ =10 °—15 °。使用较多。特点：接力器布置方便，减小下部块体混凝土，但水流条件不太好。
( ii ) m=0 ：上伸式：b/a=1.5—1.7 ，δ =30 ° ，厂房开挖量小，采用较少。
( iii ) m>n ， 1.85, δ =20 °—30 °，γ =10 °—20 °。
( iv ) m ≤ n ，，δ =20 °—30 °，γ =20 °—35 °。
m=n 时，称为对称型式。中间断面：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 °
φ0 大，过流条件好，但平面尺寸增大，厂房尺寸加大。金属蜗壳的流量小，尺寸小，一般取较大包角；从构造上讲，最后100 °内，断面为椭圆，但仍按圆形计算。
(2) 混凝土蜗壳：Q 大，为减小平面尺寸，φ0 =180 °—270 °，一般取180 °，有时φ0 =135 °，使水轮机布置在机组段中间。（一大部分水流直接进入导叶，为非对称入流，对转轮不利）
3 、蜗壳进口平均流速：
进口断面流量：
Qmax ——水轮机的最大引用流量。
Vc ↑→ Fc ↓→ hw ↑；Vc ↓→ Fc ↑→ hw ↓；
一般由Hr — VC 曲线确定VC 。
三、水流在蜗壳中的运动规律
水流进入蜗壳后，形成一种旋转运动( 环流) ，之后进入导叶。水流速度分解为Vr 、Vu 。进入座环时，按照均匀轴对称入流的要求，Vr = 常数。
圆周流速的变化规律，有两种基本假定：
(1) 速度矩Vur =Const
假定蜗壳中的水流是一种轴对称有势流，忽略粘性及摩擦力，Vu 会随r 的增加而减小。
(2) 圆周流速Vu =Const ：即假定Vu =VC =Const
四、蜗壳的水力计算
水力计算的目的：确定蜗壳各中间断面的尺寸，绘出蜗壳单线图，为厂房设计提供依据。
已知：等断面型式下进行：
按Vu =VC =Const 假定计算( 也可按Vur=Const)
1 、金属蜗壳水力计算
(1）蜗壳进口断面：
断面半径：
从轴心线到蜗壳外缘半径：
(2) 中间断面( )
由此可以绘出蜗壳平面图单线图。
其步骤为：(a) 确定φ0 和VC ；
(b) 求Fc 、ρmax 、Rmax ；
(c) 由φI 确定Fi 、ρi 、Ri 。
2 混凝土蜗壳的水力计算( 半解析法)
(1) 按求进口断面积；
(2) 根据水电站具体情况选择断面型式，并确定断面尺寸，使其
(3) 选择顶角与底角点的变化规律( 直线或抛物线) ，以虚线表示并画出1 、2 、3……. 等中间断面。
(4) 测算出各断面的面积，绘出：F = f(R) 关系曲线。
(5) 按，绘出F = f( Φ ) 直线。
(6) 根据φi 确定Fi 、Ri 及断面尺寸，绘出平面单线图。
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第二节尾水管的型式及其主要尺寸的确定
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、弯锥形、弯肘形（大中型电站）
一、直锥形尾水管（小型电站）
适用于：卧轴混流式水轮机，布置方便，见图4-34 ，其水头损失大，。
二、弯肘型尾水管
大中型水轮机所采用的尾水管，为了减小开挖深度，均采用弯肘型尾水管。
由直锥段、肘管、出口扩散段组成。
1、进口直锥段：
进口直锥段是一个垂直的圆锥形扩散管，D3 为直锥管进口直径，θ为锥管单边扩散角。
混流式：直锥管与基础环相接，( 转轮出口直径) ，
轴流式：与转轮室里衬相连接，D3 =0.937D1 ，θ =8 °—10 °。
h3 ——直锥段高度，其长度增加将会导致开挖量增加。一般在直锥段加钢板衬。
2 、肘管：90 °变断面的弯管，进口为圆形断面，出口为矩形断面。F 进/F 出=1.3
曲率半径R 小——离心力大——压力、流速分布不均匀— hw 大。R=(0.6—1.0)D4
为减小转弯处的脱流及涡流损失，肘管出口收缩断面(hc ) ：高/ 宽=0.25
3 、出口扩散段：矩形扩散管，出口宽度B5 = 肘管出口宽度B6
顶板α =10 °—13 °，L2 = L-L1 =(2 ～3)D1 底板水平，B5 很大时，加隔墩
4 、尾水管的高度与水平长度
尾水管的总高度和总长度是影响尾水管性能的重要因素。
H=h1 +h2 +h3 +h4 h1 ，h2 由转轮结构确定，h4 肘管高度确定，不易变动。H 取决于h3 。h3 大→ hw 小→ηw 大→开挖加大，工程投资大；
L ：机组中心到尾水管出口，L 大→ F 出大→ V 出小→ηw 大→ hf大→厂房尺寸加大，一般L=( 3.5 ～ 4.5) D1 。
5 、推荐尾水管尺寸：表-17 、4-18
6 、尾水管局部尺寸的变更
厂房设计中，由于地形、地质条件，布置厂房的原因，在不影响尾水管能量指标的前提下，对选出的尾水管尺寸可作局部变更。
(1) 减小开挖，h 不动，扩散段底板向上倾斜6 °—12 °
(2) 大型反击式水轮机，为减小厂房长度，尾水管不对称布置
(3) 地下电站：为使岩石稳定，尾水管采用窄深断面
(4) 加长h3 、L2
第三节水轮机的汽蚀及气蚀系数
一、汽蚀概述
1、空化(cavitation)及汽化压力(vapouring)的概念
水沸腾为汽化，汽化是由气压和水温决定的。水在一定压力下加温的汽化为沸腾；环境温度不变压力降低引起的汽化叫空化。
在给定温度下，液体开始汽化的临界压力为该温度下的汽化压力(Pb)。
2、水轮机的汽蚀
(1)、汽蚀破坏的机理
由
可知，当V↑→P↓,当P=Pb时，水开始汽化→汽泡（水蒸气+空气）→进入高压区（汽泡时蒸气变成水，汽泡内气体稀薄，出现强大真空，汽泡外面的水流质点在内外压差的作用下急速向汽泡中心压缩、冲击）在汽泡内形成很大的微观水击压力（可达几百大气压）；汽泡产生反作用力向外膨胀，压力升高，水流质点向外冲击。
大量汽泡连续不断地产生与溃灭，水流质点反复冲击，使过流通道的金属表面遭到严重破坏—→机械破坏，叫疲劳剥蚀。
汽泡被压缩，由于体积缩小，汽化破坏时水流质点相互撞击，引起局部升高(300度)，汽泡的氧原子与金属发生化学反应，造成腐蚀；同时由于温度升高，产生电解作用-→化学腐蚀。
(2)、水轮机汽蚀定义
汽泡在溃灭过程中，由于汽泡中心压力发生周期性变化，使周围的水流质点发生巨大的反复冲击，对水轮机过流金属表面产生机械剥蚀和化学腐蚀破坏的现象，—水轮机的汽蚀。
二、水轮机汽蚀类型
1翼形（叶片）汽蚀：转轮叶片背面出口处产生的汽蚀，与叶片形状、工况有关。
2间隙汽蚀：当水流通过间隙和较小的通道时，局部流速增大，压力降低而产生汽蚀。
3空腔汽蚀：在非最优工况时，水流在尾水管中发生旋转形成一种对称真空涡带，引起尾水管中水流速度和压力脉动，在尾水管进口处产生汽蚀破坏，造成尾水管振动。
4局部汽蚀：在过流部件凹凸不平因脱流而产生的汽蚀。
三、水轮机的汽蚀系数
反击式水轮机发生汽蚀破坏的根本原因是过流通道中出现了p 汽蚀系数б是水轮机汽蚀特征的一个标志，б越大，越容易破坏。 通过研究叶片上的压力分布情况，得到叶片上压力最低点（一般为叶片背面靠近转轮叶片出口处)K点的压力为： K点的真空值Hk.v： Hs——叶片K点致下游尾水的距离 Hk.v由动力真空与静力真空组成。静力真空Hs是吸出高度，取决于水轮机的安装高程，与水轮机的性能无关，，动力真空hk与转轮叶型、水轮机工况、尾水管性能有关，因此表明汽蚀性能的只是动力真空： (1)б称水轮机的汽蚀系数，是动力真空的相对值。 (2)б与叶型、工况有关(影响Wk,W2和叶道压力分布)Wk大——W2大——б大。 (3)б与尾水管的性能有关，ηw↑→б↑，汽蚀性能差。 (4)几何形状相似的水轮机，工况相似，б相同；对任一水轮机在既定工况下，б也是定值。 (5)б值影响因素复杂，理论难以确定，广泛使用的方法是进行水轮机模型试验得出бm,并认为б=бm。 四、汽蚀造成的危害 1使过流部件机械强度降低，严重时整个部件破坏。 2增加过流部件的糙率，水头损失加大，效率降低，流量减小，出力下降。 3机组产生振动，严重时造成厂房振动破坏。 五、防止汽蚀措施 流速和压力是产生汽蚀最重要的两个原因，因此要控制流速和压力的急剧变化。 1设计制造方面：合理选型，叶型流线设计，表面光滑，抗汽蚀钢衬(不锈钢)。 2工程措施：合理选择安装高程，采取防沙、排沙措施，防止泥沙进入水轮机。 3运行方面：避开低负荷、低水头运行，合理调度，必要时在尾水管补气。 第四节水轮机的吸出高度及安装高程 一、水轮机的吸出高度 保证水轮机内不发生汽蚀的条件：pk≥pb由 工况一定，бH一定，因此，选择限制pk降低。 则： 或 水轮机吸出高度Hs是转轮叶片压力最低点到下游水面的垂直高度Zk，但一般K点较难确定，并随工况而改变，规定如下： (1)立轴混流式水轮机：Hs导叶下部底环平面到下游尾水垂直高度 (2)立轴轴流式水轮机：Hs转轮叶片轴线到下游尾水垂直高度 (3)卧轴贯流式水轮机：Hs叶片出口最高点到下游尾水垂直高度 (4)设计尾水位高于上述高程Hs为负，反之为正 (5)为保证水轮机在运行中不发生汽蚀，对各种工况下Hs进行试验，取其中较小值。 二、水轮机的安装高程(Turbinesittinghight) 1、立轴HL：导叶中心平面高程b0水轮机导叶高度 Za=▽w+Hs+b0/2▽w水电站设计尾水位 2、立轴ZL：导叶中心平面高程D1转轮直径 Za=▽w+Hs+xD1x轴流水轮机高度系数，随型号变化 3、卧轴HL和GL：立轴中心高程 Za=▽w+Hs-D1/2 注：▽w——选用水电站最低尾水位（一台机级组满负荷运行时） 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 一、尾水管的作用 尾水管是反击式水轮机所特有部件，冲击式水轮机无尾水管。尾水管的性能直接影响到水轮机的效率和稳定性，一般水轮机中均选用经过试验和实践证明性能良好的尾水管。 反击式水轮机尾水管作用如下： 1．将转轮出口处的水流引向下游； 2．利用下游水面至转轮出口处的高程差，形成转轮出口处的静力真空； 3．利用转轮出口的水流动能，将其转换成为转轮出口处的动力真空。 图5-69表示三种不同的水轮机装置情况：没有尾水管；具有圆柱形尾水管；具有扩散形尾水管。图5-69在三种情况下，转轮所能利用的水流能量均可用下式表示 ) 2()(2 2221g V g P g P H E E E a d +-+=-=?ρρ （5-38） 式中E ?——转轮前后单位水流的能量差； d H ——转轮进口处的静水头； a P ——大气压力； 2P ——转轮出口处压力； 2V ——转轮出口处水流速度。 在三种情况下，由于转轮出口处的压力2P 及2V 不同，从而引起使转轮前后能量差的变化。 图 5-69 尾水管的作用 1．没有尾水管时如图5-69)(a 。转轮出口g P g P a ρρ=2 代入式（5-38）得 g V H E d 22 2- ='? （5-39） 式（5-39）说明，当没有尾水管时，转轮只利用了电站总水头中的d H 部分， 转轮后至下游水面高差s H 没有利用，同时损失掉转轮出口水流的全部功能g V 22 2。 2．具有圆柱形尾水管时如图5-69)(b 。为了求得转轮出口处的压力g P ρ2 ，列出转轮出口断面2及尾水管出口断面5的伯努利方程 ω ρρh g V h g P g V g P H h a s ++???? ??+=+++2222222 (5-40) 式中ωh ——尾水管内的水头损失。 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 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 目录 第一章基本资料 (1) 第二章机组台数与单机容量的选择 (2) 第三章水轮机主要参数的选择与计算 (5) 第四章水轮机运转特性曲线的绘制 (10) 第五章蜗壳设计 (13) 第六章尾水管设计 (17) 第七章心得体会 (20) 参考文献 (20) 第一章基本资料 基本设计资料 黄河B水电站是紧接L水电站尾水的黄河上游的一个梯级水电站。水库正常蓄水位2452 m，电站总装机容量4200 MW，额定水头205 m。 经水能分析，该电站有关动能指标如表1所示： 表1 动能指标 第二章机组台数与单机容量的选择 水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。根据已确定的装机容量，就可以拟定可能的机组台数方案，选择机组台数与单机容量时应遵循如下原则： 机组台数与工程建设费用的关系 在水电站的装机容量基本已经定下来的情况下，机组台数增多，单机容量减小。通常小机组单位千瓦耗材多、造价高，相应的主阀、调速器、附属设备及电气设备的套数增加，投资亦增加，整体设备费用高。另外，机组台数多，厂房所占的平面尺寸也会增大。一般情况下，台数多对成本和投资不利。因此，较少的机组台数有利于降低工程建设费用 机组台数与设备制造、运输、安装以及枢纽安装布置的关系 单机容量大，可能会在制造、安装和运输方面增加一定的难度。然而，有些大型或特大型水电站，由于受枢纽平面尺寸的限制，总希望单机容量制造得大些。 机组台数对水电站运行效率的影响 水轮机在额定出力或者接近额定出力时，运行效率较高。机组台数不同，水电站平均效率也不同。机组台数较少，平均效率越低。机组台数多，可以灵活改变机组运行方式，调整机组负荷，避开低效率区运行，以是电站保持较高的平均效率。但机组台数多到一定程度，再增加台数对水电站运行效率增加的效果就不显着。当水电站在电力系统中担任基荷工作时，引用流量较固定，选择机组台数较少，可使水轮机在较长时间内以最大工况运行，使水电站保持较高的平均效率。当水电站担任系统尖峰负荷并且程度调频任务时，由于负荷经常变动，而且幅度较大，为使每台机组都可以在高效率区工作，则需要更多的机组台数。 另外，机组类型不同，高效率范围大小也不同，台数对电厂平均效率的影响就不同。对于高效率工作区较窄的，机组台数应适当多一些。轴流转浆式水轮机，由于单机的效率曲线平缓且高效区宽，台数多少对电厂的平均效率影响不明显；而混流式、轴流定浆式水轮机其效率曲线较陡，当出力变化时，效率变化较剧烈，适当增加台数可明显改善电厂运行的平均效率。 机组台数与水电站运行维护的关系 机组台数多，单机容量小，水电站运行方式较灵活机动，机组发生事故停机产生的影响小，单机轮换检修易于安排，难度也小。但台数多，机组开、停机操作频繁，操作运行次数随之增多，发生事故的几率也随之增高，对全厂检修很麻烦。同时，管理人员多，维护耗材多，运行费用也相应提高。故不能用过多的机组台数。 机组台数与其他因素的关系 对于区域电网的单机：装机容量较小≯15%系统最大负荷（不为主导电站）；装机容量较大≯10%系统容量(系统事故备用容量)，因而，单机容量与台数选取不受限制。 根据设计规范要求，机组单机容量应以水轮机单机运行时其出力在机组的稳定运行区域范围内确定为原则。不同型式的水轮机的稳定运行负荷区域如表1。 表2 不同型式的水轮机的稳定运行负荷区域 对水轮机尾水管回收动能机理的认识 一、水轮机的尾水管的作用 1、将转轮出口的水流平顺地引向下游。 2、利用下游水平面至转轮出口处的高程差，形成转轮出口处的静力真空，从而利用转轮的吸出高度。 3、回收转轮出口的水流动能，将其转换为转轮出口处的动力真空，减少了转轮出口的动能损失，从而提高水轮机效率。 二、水轮机尾水管的工作原理 由能量平衡方程： 设转轮所利用的水流能量为ΔE △Ｅ= 取2—2断面为基准面，则 △Ｅ=( ) (1) （1）转轮出口没有装置尾水管 水轮机没有装置尾水管，转轮出口直接与大气相通，则 代入（1）式可得转轮所利用的能量为 （2）转轮出口装置圆柱形尾水管（如图所示） 取5—5断面为基准面，对2—2，5—5断面列能量平衡方程式， 则： 由于圆柱形尾水管出口断面面积相等， 代入上式化简得： 代入（1）式可得转轮所利用的能量为： （3）转轮出口装置扩散形尾水管 同转轮出口装置园柱形尾水管一样列能量平衡方程式，则 a p p =2()) 2(2022 1-?+-=?E h g H d υ 5 225 5 22 2 202-?++ + =+ ++h g p g p h H s υγ υγ ())2(5022 2-?+-+=?E h g H H s d υ2 2 2 + ++p h H s υ()) 2( 2022 1-?+-=?E h g H d υ())2(502 2 2-?+-+=?E h g H H s d υ 式中 由于扩散形尾水管 ,则： = 代入（1）式可得转轮所利用的能量为： 由以上可以看出： 结论： (1) 没有装置尾水管时，转轮只利用了电站总水头的部分，同时损失掉转轮出 口水流的全部动能 (2) 装置圆柱形尾水管时，与没有装置尾水管相比，此时转轮多利用了 的能量。 这一多出部分称之为静力真空，它是在圆柱形尾水管作用下，转轮出口处不再是大气压而是相应的负压，由于负压存在相当于增加了作用在转轮两 端的压力差。但水轮机仍然损失掉转轮出口水流的全部动能 (3) 装置扩散形尾水管时，除多利用了 的能量外，由于尾水管出口断面的扩散 作用，转轮出口处的流速由 降低到 ，与没有装置尾水管相比，又多 利用了部分的能量。这一部分称之为动力真空，它是在扩散形尾水 ())2( 5025 3-'?+-+=?E h g H H s d υ 第二章水轮机的蜗壳，尾水管及气蚀 第一节蜗壳的型式及其主要参数的确定 一、蜗壳的功用及型式 ( 一) 功用： 蜗壳是水轮机的进水部件，把水流以较小的水头损失，均匀对称地引向导水机构，进入转轮。设置在尾水管末端。 ( 二) 型式 1 混凝土蜗壳：H ≦40m 。节约钢材，钢筋混凝土浇筑，“ T ”形断面。当H>40m 时，可用钢板衬砌防渗。适用于低水头大流量的水轮机。 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。 (1) 钢板焊接：H=40—200m ，钢板拼装焊接。 (2) 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。 金属蜗壳 混凝土蜗壳 二、蜗壳的主要参数 1 、断面型式与断面参数 (1) 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 (2) 混凝土蜗壳：“ T ”形。有四种型式： ( i ) n=0 ：平顶蜗壳，b/a=1.5—1.7 ，γ =10 °—15 °。使用较多。特点：接力器布置方便，减小下部块体混凝土，但水流条件不太好。 ( ii ) m=0 ：上伸式：b/a=1.5—1.7 ，δ =30 ° ，厂房开挖量小，采用较少。 ( iii ) m>n ， 1.85, δ =20 °—30 °，γ =10 °—20 °。 ( iv ) m ≤ n ，，δ =20 °—30 °，γ =20 °—35 °。 m=n 时，称为对称型式。中间断面：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 ° φ0 大，过流条件好，但平面尺寸增大，厂房尺寸加大。金属蜗壳的流量小，尺寸小，一般取较大包角；从构造上讲，最后100 °内，断面为椭圆，但仍按圆形计算。 (2) 混凝土蜗壳：Q 大，为减小平面尺寸，φ0 =180 °—270 °，一般取180 °，有时φ0 =135 °，使水轮机布置在机组段中间。（一大部分水流直接进入导叶，为非对称入流，对转轮不利） 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? 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： 蜗壳及尾水管设计 （1）蜗壳水力计算 从蜗壳鼻端至蜗壳进口断面0-0之间的夹角称为蜗壳的包角，常用φ0表示，蜗壳的鼻端即位于蜗壳末端连接在一起的那一个特殊固定导叶的出水边，一般采用φ0=345° 蜗壳进口断面平均流速V c是决定蜗壳尺寸的主要参数。V c值根据水轮机设计水头Hr从图中查得V c=4.5 m/s 1主要参数 H r=31.0 m Q max=13.17 m3/s D a=2.42m 包角φ0=345 D a/2=2.42/2=1.21 m 2 蜗壳计算表 水轮机蜗壳单线图 （2）尾水管设计 根据以往经验,弯肘形尾说管不但可以减少开挖深度,而且具有良好的水力性能 尾水管尺寸表 弯肘型尾水管有进口直锥段.中间肘管段和出口扩散段和出口扩散段三部分组成. A 进口直锥段 混流式水轮机单边扩散角009~7=θ,这里取 80. B 中间弯肘段 是一段900转弯的变截面弯管,进口断面为圆形,出口断面为矩形. C 出口扩散段是一段水平放置,两侧平行,顶板上翘的矩形扩散管.起顶板仰角一般取0013~10=α,这里取13. 应用第三种比例情况进行尺寸计算: h=2..6×1.4=3.64 m L=4.5×1.4=6.30 m B 5=2.72*1.4=3.808m D 4=1.35×1.4=1.89 m h 4=1.35×1.4=1.89 m h 6=0.675×1.4=0.945m L 1=0.94×1.4=2.548 m h 5=1.22×1.4=1.708m 尾水管高度指水轮机底环平面至尾水管底版的高度. h=2.6*D 1=2.6*1.4=3.64m 满足最低要求,宽度B= 3.808m,同样满足要求. 尾水管长度 指机组中心线至尾水管出口断面的距离. L=(3.5~4.5)D 1 这里取4 则L=4*1.4=5.6m 水电站尾水管结构 尾水管是水电站厂房水下部分的主要承重结构之一，它的内部形状和尺寸由水轮机制厂通过水力模型试验确定。 弯形尾水管按其构造特点分为锥管段、弯管段和扩散段三部分。锥管段四周为大块体混凝土，一般不需进行结构计算；弯管段与扩散段则为顶板、底版、边墩和中墩的复杂空间结构(图1)，计算较为繁杂。 图（1）4H型尾水管 （a）立体图；(b)纵剖面图；(c)平剖面图 一、尾水管弯管段结构计算简图选取 尾水管弯管段通常指自中间隔墩的墩头到锥管以下这一段。由于弯管段的顶板一般都很厚，可视为边墩固定于顶板，边墩连同底板按倒框架计算最为简便，并假定底板反力均匀分布。通常切取一至两个剖面，如图（2）1-1断面。 图（2）弯管段1-1截面按平面倒框架计算简图 二、尾水管扩散段结构计算简图选取 由于尾水管扩散段的顶板厚度、孔口高度和荷载分布在顺水流方向均有变化，故计算截面通常要选取2—3个（见图（2）中的2-2 、3-3 、4-4断面）。一般选取扩散段起始截面、排架柱脚(墙脚)下面和尾水管出口截面等作为计算截面。 例如出口截面，计算方法常采用以下两种： 1．上部框架与底版分开计算（图3） （1）先把上部框架作为固定于基础的框架切开，用力矩分配法求出两脚处的弯矩。 （2）分别计算为使框架柱脚a、d端产生一对称的角位移，并切使 所需施加于a、b两端的弯矩，称为“框架的抗挠刚度”，记为。 （3）在外荷载作用下弹性基础梁将发生变形。假定a、d两端“固定”，使角位移，计算a、d两端的弯矩，既为弹性基础梁的固端弯矩。 （4）计算使弹性基础梁两端a、d产生端产生一对称的角位移，并且使 所需施加于a、b两端的弯矩，称为“弹性基础梁在a、b两点的抗挠刚度”，记为。 （5）最后取框架和弹性基础梁的固端弯矩的代数和，按两者抗挠刚度分配不平衡弯矩，即得框架和弹性基础梁a、d端各自的弯矩值。再按静力平衡条件，分别求出框架和弹性在实际荷载作用下的内力值。 图（3）弹性地基单跨框架计算简图 ?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。 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(整理)水管规格尺寸对照表.
尾水管的作用
管道常用标准尺寸对照
蜗壳及尾水管的水力计算
管道尺寸(英制与公制对照表)
水轮机课程设计
计水轮机尾水管回收能量的认识与尾水管简单设计
第二章 水轮机的蜗壳,尾水管及气蚀
水管的尺寸
金属蜗壳水力计算和尾水管设计
蜗壳及尾水管设计
尾水管结构
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
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 尾水管设计