[发明专利]一种高射流直径比冲击式水轮机及确定方法

说明书

本发明公开一种高射流直径比冲击式水轮机及确定方法，属于流体机械领域，高射流直径比冲击式水轮机由圆形机壳、直流喷管、转轮组成。本发明的关键技术是通过喷管数的增加提高射流直径比，减小直流喷管直径和单个水斗尺寸并增加水斗数量。本发明的优点是在机组出力不变的情况下，机组造价成本降低、转轮来流条件得到改善、转轮截面风阻减小，水斗裂纹及断斗现象发生的概率降低。

技术领域

本发明涉及一种高射流直径比冲击式水轮机及确定方法，属于流体机械领域。

背景技术

冲击式水轮机是利用水的高速射流能量推动转轮旋转做功发电，冲击式水轮机由机壳、喷管、转轮等组成，传统冲击式水轮机喷管数最多为六个、水斗数量一般为18至24个。六喷管冲击式水轮机由于六边形机壳的限制无法布置更多的直流喷管，因此过流能力受到限制，单机出力的增加仅能通过扩大直流喷管直径实现，这样机组尺寸增加、电站建设成本上升；常规冲击式转轮接受六喷管径向射流做功，由于水斗数量有限，每个水斗所受的冲击力较大；由于水斗尺寸大，水斗截面风阻较大，效率水平不高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高射流直径比冲击式水轮机，以增加机组出力、降低建设成本、提升运行效率和机组稳定性。本发明的技术方案如下：由圆柱机壳、直流喷管、转轮组成；圆柱机壳高度大于直流喷管的直径；直流喷管内部的翼型板支撑腔体，翼型板焊接在直流喷管内部；所述转轮由n个尺寸相同的水斗组成；所述圆柱机壳内部安装7至12个直流喷管，各个直流喷管按360°圆周均布在圆柱机壳内部。

在上述具有高射流直径比冲击式水轮机中，所述圆柱机壳截面为圆形。

在上述具有高射流直径比冲击式水轮机中，所述腔体在直流喷管进口端为椭球形。

在上述具有高射流直径比冲击式水轮机中，所述腔体在直流喷管出口端为圆锥形。

在上述具有高射流直径比冲击式水轮机中，所述的各个水斗按360°圆周n等分均匀分布。

在上述具有高射流直径比冲击式水轮机中，所述各个直流喷管中心线位于同一水平面并与转轮的对称面共面。

在上述具有高射流直径比冲击式水轮机中，所述7至12个直流喷管中心线与转轮的节圆相切。

在上述具有高射流直径比冲击式水轮机中，所述的射流直径比提高是通过增加直流喷管数量实现减小射流直径。

本发明还提供一种高射流直径比冲击式水轮机确定方法，其使用如前所述高射流直径比冲击式水轮机各部件连接位置关系，其特征在于包含以下步骤：

步骤1：确定单个直流喷管的流量：

Q_N＝Q/N

式中：Q_N为单个直流喷管的流量，单位m³/s；

Q为水轮机的总流量，单位m³/s；

N为直流喷管数量，为7至12个；

步骤2：确定射流速度：

式中：v为喷管射流速度，单位m/s；

为射流速度系数；

g为重力加速度，单位m/s²；

H为机组的水头，单位m；

步骤3：确定射流直径：

式中：d₀为射流直径，单位m；

步骤4：确定高射流直径比冲击式水轮机的射流直径与常规六喷管冲击式水轮机的射流直径关系：