蝸殼形狀對(duì)冷卻塔超低比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)的影響

馮 珂，陳曉宇

（華北水利水電大學(xué)電力學(xué)院，河南 鄭州 450045）

工業(yè)冷卻塔水輪機(jī)作為一種新興技術(shù)，是采用水輪機(jī)代替電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的動(dòng)力裝置，達(dá)到冷卻塔內(nèi)的循環(huán)水與外部空氣的冷熱交換的目的，它充分利用了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的富余能量，具有節(jié)能高效的優(yōu)點(diǎn)[1-2]。在工作環(huán)境上，冷卻塔專用水輪機(jī)工作環(huán)境是有壓密閉，且其轉(zhuǎn)速要與風(fēng)機(jī)相匹配，受直連風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的限制，因而具有超低比轉(zhuǎn)速特性[3]。

目前國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)工業(yè)冷卻塔專用水輪機(jī)的研究主要集中在水輪機(jī)水力設(shè)計(jì)、性能優(yōu)化等方面[4-9]。蝸殼作為第一個(gè)過(guò)流部件，它的好壞直接影響到水輪機(jī)的性能，章志平[10]設(shè)計(jì)了一種新型的冷卻塔水輪機(jī)橢圓型蝸殼，減小了水輪機(jī)的橫向尺寸，且水力性能好，解決了圓斷面蝸殼占用空間的問(wèn)題。馮漢擴(kuò)[11]以超低比轉(zhuǎn)速軸流式水輪機(jī)為研究對(duì)象，提出將蝸殼內(nèi)圓后移的方法，水輪機(jī)的整體效率有了明顯提高。吳迎新[12]在超低比轉(zhuǎn)速斜流式水輪機(jī)原蝸殼斷面的基礎(chǔ)上，增加了四種改變蝸殼斷面面積的方案并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬，研究發(fā)現(xiàn)水輪機(jī)的工作水頭有顯著提高，由原來(lái)的3.77m增加到6.6m，且滿足了轉(zhuǎn)輪進(jìn)口環(huán)量。以上研究表明，蝸殼對(duì)工業(yè)冷卻塔水輪機(jī)的性能影響較大，而關(guān)于蝸殼對(duì)超低比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)影響的研究較少，有必要進(jìn)一步深入研究。

本文以用于工業(yè)冷卻塔的超低比轉(zhuǎn)速斜流式水輪機(jī)為研究對(duì)象，分別設(shè)計(jì)圓形……