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1、、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小2E二Ei-E2=（Hd%-（，）%2g（538）式中=E转轮前后单位水流的能量差；Hd转轮进
2、口处的静水头；Pa大气压力；P2转轮出口处压力；V2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P2及V2不同，从而引起使转轮前后能量差的变化图5-69尾水管的作用最新可编辑word文档P2一%1,没有尾水管时如图5-69(a)。转轮出口Pg为代入式(5-38)得V22(5-39)2g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九部分,V转轮后至下游水面高差Hs没有利用，同时损失掉转轮出口水流的全部功能2gP22 .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,列出转轮出口断面2及尾水管出口断面5的伯努利方程h Hs+凡+4/互+hL+Pg2g
3、(Pg22g(5-40)式中h尾水管内的水头损失因此上式亦可写成P2PaPa -P2 h二 H：g(5-41)Pa-P2式中pg称为静力真空，是在圆柱型尾水管作用下利用了Hs所形成。P2以Pg值代入式（5-38）,得到采用圆柱型尾水管时，转轮利用的水流能量2g JE =(Hd Hs) -六 h2g(5-42)Ha-g从式（5-42）可见与没有尾水管时相对比较，此时多利用了吸出水头Hs,V22但动能2g仍然损失掉了，而且增加了尾水管内的损失he,即此时多利用了数值为仇一必）的能量（静力真空值）。3 .具有扩散型尾水管时如图5-69（c）。此时根据伯努利方程可得出:P2Pa2g断面2处的真空值为:
4、Pa 322=Hs(5-43)比较式（5-43）与式（5-41）可见，此时在转轮后面除形成静力真空外，又V22-V52增加数值为2g的真空称为动力真空，它是因尾水管的扩散作用，使转轮出口处的流速由V2减小到V5形成的。P2将式（5-43）中的均值代入式（5-38）得扩散型尾水管条件下转轮利用的水流能量AE：Hd.：gdV-V52、V22+%+-2g2g；(5-44)=(小+&)-六+小12g)比较式（5-44）与式（5-42）可见，当用扩散形尾水管代替圆柱形尾水管后，VV2V22-V52出口动能损失由2g减少到2g,又多利用了数值为2g的能量，此值亦称为断面2处的附加动力真空，当然此时扩散形尾
5、水管中的水头损失也有所增加。故22V2f.、一，一一；h-，实际上在断面2处所恢复的功能为2g，比式（5-43）中定义的动力真空值少了管中的损失hM为了估计扩散形尾水管的恢复功能效能，设想扩散形尾水管内没有水力损失=0（%二0）,且出口断面为无穷大，没有动能损失12g则此时断面2处的理V想动力真空就等于转轮出口的全部功能2g0实际恢复的动能与理想恢复的功能的比值称为尾水管的恢复系数_h+2g2g)2gV22(5-45)式（5-45）表明，尾水管内的水头损失及出口动能越小，则尾水管的恢复系数越高。因此恢复系数表征了尾水管的质量，反映了其转换功能的能力，故有时也称为尾水管的效率。根据以上分析，水流
6、经尾水管总的损失名为内部水力损失与出口动能损失之和，即将式（5-45）代入上式得:(5-46)尾水管相对水力损失二，即能量损失与水轮机水头H之比值为:1-工H12gH由上式可见，尾水管的恢复系数”仍不是尾水管的相对损失，它只反映其转换动能的效果。两个不同比转速的水轮机即使具有相同的尾水管恢复系数，而由V；于它们的转轮出口动能2g所占总水头的比重不同，其实际相对水力损失也不V22同。高比转速水轮机的转轮出口动能2g占总水头的40%e右，而低比转速水轮机却不到1%以尾水管的恢复系数都等于75%H古算，则高比转速水轮机尾水管的相对水力损失达=10%,而低比转速的仅为二。25%左右。由此可见，尾水管对
7、高比转速水轮机起着十分重要的作用。从此也可以看到尾水管对轴流式水轮机比对混流式水轮机更重要。1.直锥形尾水管。如图5-70所示，这是一种简单的扩散形尾水管，广泛使用于中小型水电站中（转轮直径Di D2的高水头混流式水轮机则可取h2.2D1。与上述尾水管深度推荐值相对应，直锥段的单边扩散角P分别取下列数值：对混流式水轮机PM7*9%对转桨式水轮机取8=8100(轮毂比大于0.45时，取较小值)。(2)肘管型式肘管的形状十分复杂，它对整个尾水管的性能影响很大，一般推荐定型的标准肘管。图表5-8标准肘管尺寸zyiXy2X2y3X3R1R2F50-71.90605.2010041.70569.45150124.56542.45579.6179.61200190.69512.72579.6179.61250245.60479.77579.6179.61300292.12444.70
