冷却塔涡轮机全椭圆轴向出水蜗壳的水力设计

芦 月，屈 波，何中伟，栗文玲，刘佳佳

(1.河海大学能源与电气学院，南京 211100；2.河海大学水利水电学院，南京 210098)

0 引 言

在大型机械通风冷却塔中，由于风筒直径、高度等尺寸限制，传统冷却塔专用超低比转速混流式涡轮机的外形尺寸与结构布置受到了极大的限制[1,2]。前人对此类问题也做了部分研究。郑源教授在结构方面提出了金属梯形和单列环形导叶[3]；张丽敏[4,5]提出一种用于冷却塔的超低比转数混流式水轮机，并通过模型试验确定了新设计机组性能的稳定，满足冷却塔要求;齐学义[6,7]对冷却塔内水轮机蜗壳进行对比分析，对蜗壳中水流遵循速度矩为常数规律运动的非圆形断面水力设计进行分析；王旭[8]对水轮机椭圆蜗壳断面不同比例进行模型试验，得出较优模型断面；Lanjin Zhang[9]通过对冷却塔混流式水轮机蜗壳断面进行测量，发现纵横比为1.2时冷却效果最好；Klyukach A A等[10,11]人对已设计的椭圆蜗壳潮流能水轮机的空化性能进行数值模拟，验证其空化性能；前人虽对冷却塔中混流式水轮机蜗壳进行了一定研究，但对全椭圆轴向出水蜗壳研究较少，为实现现有冷却塔的节能改造，本文研发一种新型的、直驱于大型水冷塔风机并且适合冷却塔现有结构的超低比转速涡轮机理论设计方法，并通过数值模拟计算和水力性能分析，验证设计方法的准确性和可行性。

1 全椭圆断面轴向出水蜗壳的设计及内部水流的流动研究

蜗壳是涡轮机两个导流部件之一，其功能是将有压水流引导进入涡轮机转轮[12]，在外部条件允许的范围内，蜗壳的设计，应本着水流的能量损失尽可能小[13,14]，并且具有轴对称性的均匀出流[15]。……