水轮机的汽蚀系数.PPT

二、尾水管的动能恢复系数 衡量尾水管性能的指标，主要是看它对转轮出口动能恢复的程度如何，这种恢复程度一般用尾水管的动能恢复系数 来表示，它是尾水管内所形成的动力真空值与转轮出口动能的比值，即 对直圆锥尾水管，当扩散角 及其他尺寸选择最优时，其动能恢复系数 可达80％··85％。 将尾水管总的水头损失用Aw表示，其值为： 整理后得： 在水轮机的运行和检修中，为了比较和说明水轮机汽蚀的严重程度，我国采用以单位时间内叶片背面单位面积上的平均浸蚀深度作为标准，也称为浸蚀指数，用K表示，即 第五节 水轮机的汽蚀 为了区别水轮机的汽蚀程度，一般将浸蚀指数分为五个等级，同时并换算为相应每年的浸蚀速度，如表2—2。 表 2-2 水轮机汽蚀浸蚀等级 二、水轮机汽蚀的类型 1．翼型汽蚀 翼型气蚀发展到一定程度时，不仅对叶片起破坏作用，而且对水轮机的性能也有很大 ，的影响，主要表现在： 1)汽蚀破坏使水轮机叶片表面粗糙而引起水力损失增大，在严重情况下还会改变水流的方向，使水流更加紊乱，促使水轮机效率下降； 2)大量汽泡的不断产生和溃灭也严重影响着叶道中水流的连续性，在严重情况下会引起部分和全部断流，使水轮机达不到应有的出力。 2．间隙汽蚀 当水流通过某些间隙和较小的通道时，因局部速度的升高而形成了压力降低，当压力低于汽化压力时所产生的汽蚀称为间隙汽蚀。 3．空腔汽蚀 真空涡带周期性的冲击使转轮下环和尾水管进口处产生汽蚀破坏，这种汽蚀称为空腔气蚀。 4．局部汽蚀 由于水轮机的过流表面在某些地方凹凸不平因脱流而产生的汽蚀。 根据国内许多水电站的调查，混流式和轴流转桨式水轮机转轮一般发生汽蚀破坏的部位如图2—11所示。 三、水轮机汽蚀的防护 对水轮机汽蚀有成效的防护措施，有以下 几方面： 1．在水轮机的设计制造方面 2．在工程措施方面 3．在运行方面 四、水轮机的超汽蚀 当水轮机的叶道中发生汽蚀时，就会不断地 出现大量的汽泡，如图2—12(d)所示 若采取改变水轮机的运行工况或改变转轮叶片的翼型，就有可能控制汽泡的崩溃和水流连续性的恢复使之发生在翼型尾部之后，如图2—12(b)所示。 若改变转轮叶片的翼型设计，使之成为超汽蚀翼型，则可能使 超汽蚀工况成为 正常工况，并使 水轮机的工作范 围将不受汽蚀条 件的限制。如图 2—13所示。 当水流绕流时，翼型背面的负压减小而且分布也趋于均匀，翼型正面的正压加大以保证水轮机的工作。此时，超汽蚀情况下的汽穴便出现在翼型的后面，如图2—14所示。 第六节 水轮机的汽蚀系数、吸出高及安装高程 一、水轮机的汽蚀系数 要达到限 制翼型压力降 低的目的，就 必须研究翼型 上的压力分布。 如图2—15（a） 所示， 由于翼型随转轮转动，为了求得K点的压力，可写出K点和2点相对运动的伯诺里方程式： 取下游水面作为基准面，则从汽蚀现象最严重的K点到下游水位之间的垂直高度ZK 即为水轮机的吸出高Hs，则： 式中的P2 ，可用2点和下游水位a点的伯诺里方程式求得： 由于下游水位处水流的行进速度很小，可以近 似地认为 ，则可写出P2 的表达式为： 将(2—32)式代人(2—31)式并整理后得： 由于K、2两点相距很近，Hk - 2，可忽略不计，则损失主要为尾水管的水力损失h 2-a，可写 为 ，L为尾水管的水力损失系数，则 上式可写为： 应用(2-28)式之关系引入尾水管的恢复系数 之后得： PK 表现为负压，其真空值 HV.K (mH2O)可以下式表示： 第二章 水轮机的工作原理 第一节 水流在反击式水轮机转轮中的运动 第二节 水轮机工作的基本方程式 单位时间内水流流进转轮外缘的动量矩为 ，如图2—2所示，流离转轮内缘的动量 矩 所以在单位时间内水流质量 动量 矩的增加 应等于此质量在转轮出口与 进口间的动量矩之差，即 水流对转轮的作用力矩M，根据作用力与反作用力的定律，它与上述外力矩Mo在数值上相等而方向相反，即 M一M