水轮机蜗壳的计算设计案例综述
对于大中型水轮机的蜗壳，混凝土蜗壳的选用范围为最大水头小于40米，钢板焊接蜗壳的选用范围为最大水头大于40米。昌波水电站最大工作水头为67.61米，选用金属蜗壳。
1.1断面形状及包角选择
为改善受力条件，金属蜗壳的断面形状为圆形，且金属蜗壳的包角一般采用
345°REF_Ref17913\r\h[3]。
1.2蜗壳尺寸设计
（1）蜗壳进口断面平均流速
由设计水头，查得蜗壳进口断面平均流速，本水电站的设计水头=68m，查得Vc=7m/s。
（2）蜗壳座环尺寸
水轮机转轮直径为6m，设计水头68m,查《水力机械》表2-16，得导叶内径Db=8200mm,座环固定导叶外径Da=9350mm。
（3）蜗壳各断面尺寸设计
根据蜗壳任一断面上的圆周速度vu
断面半径：
断面中心距：
断面外半径：
式中φi——从蜗壳鼻端至断面i的包角，°
Qmax——水轮机最大引用流量，m3/s
Vc
ra
根据ra=Da/2=4675mm，Qmax=267.90m3/s，Vc=7m/s，现从0~345°
表SEQ表\*ARABIC2.1蜗壳尺寸计算
断面包角
（°）
流量
（m3/s）
断面半径
m
断面中心距
m
断面外半径
m
0
0.000
0.000
4.675
4.675
15
11.163
0.713
5.388
6.100
30
21.325
1.008
5.683
6.691
45
33.488
1.234
5.909
7.144
60
44.650
1.425
6.100
7.526
75
55.813
1.593
6.268
7.862
90
66.975
1.746
6.421
8.166
105
78.138
1.885
6.560
8.446
120
89.300
1.016
6.691
8.706
135
100.463
1.138
6.813
8.951
150
111.625
1.254
6.929
9.182
165
121.788
1.364
7.039
9.402
180
133.950
1.469
7.144
9.612
195
145.113
1.569
7.244
9.814
210
156.275
1.666
7.341
10.008
225
167.438
1.760
7.435
10.195
240
178.600
1.851
7.526
10.376
255
189.763
1.938
7.613
10.552
270
200.925
3.023
7.698
10.722
285
211.088
3.106
7.781
10.888
300
223.250
3.187
7.862
11.049
315
234.413
3.266
7.941
11.206
330
245.575
3.343
8.018
11.360
345
256.738
3.418
8.093
11.510
当取Vc=7m/s时，蜗壳的进水口断面直径较大，后续的进水阀的选型时，无法选用合适的进水阀；在咨询老师后，建议将Vc
表1.2蜗壳尺寸计算
断面包角
流量
断面半径
断面中心距
断面外半径
°
m^3/s
m
m
m
0
0.000
0.000
4.675
4.675
15
11.163
0.628
5.303
5.932
30
21.325
0.889
5.564
6.453
45
33.488
1.089
5.764
6.852
60
44.650
1.257
5.932
7.189
75
55.813
1.405
6.080
7.486
90
66.975
1.539
6.214
7.754
105
78.138
1.663
6.338
8.001
120
89.300
1.778
6.453
8.230
135
100.463
1.885
6.560
8.446
150
111.625
1.987
6.662
8.650
165
121.788
1.084
6.759
8.844
180
133.950
1.177
6.852
9.029
195
145.113
1.266
6.941
9.207