2.4. Розрахунок діаметра робочого колеса та основних параметрів турбіни.

Визначення діаметра робочого колеса турбіни здійснюється за формулою:

, (2.4)

Отриману величину діаметра округлюю до найближчого значення з стандартного ряду діаметрів

Витрата через турбіну визначається з формули:

, (2.5)

.

Розрахунок коефіцієнта корисної дії турбіни виконується за емпіричною формулою:

, (2.6)

.

де – діаметр робочого колеса моделі (за даними Харківського заводу «Турбоатом»).

Уточнення потужності турбіни відповідно до отриманих вище трьох конкретних параметрів D₁, Q і η за формулою потужності:

(2.7)

Отримана величина потужності округлюється до меншого цілого числа: .

Розрахунок швидкості обертання турбіни.

Нормальна швидкість обертання визначається з формули:

(2.8)

Розгінна швидкість обертання визначається за формулою:

(2.9)

Допустима висота відсмоктування за умов безкавітаційного режиму визначається за допомогою формули:

(2.10)

,

де Н_S – висота розташування робочого колеса турбіни відносно нижнього б’єфу: із знаком «+» – вище рівня нижнього б’єфу, із знаком «–» – нижче; – коефіцієнт запасу кавітації.

Визначення якісного показника турбіни – коефіцієнта швидкохідності з формули:

, (2.11)

,

де n_s – коефіцієнт корисної дії напорної турбіни, визначений за попередніми розрахунками.

2.5. Розрахунок спіральної камери.

Спіральна камера – найбільш розповсюджена форма турбінної підвідної камери. Вона має радіальний перетин, що поступово зменшується від вхідного перетину до кінця камери, до так званого зуба спіралі. Підвідна камера у вигляді спіралі дозволяє здійснювати рівномірне підведення води до робочого колеса з усіх боків при мінімальних втратах. Тип спіральної камери, кут охоплення і середню швидкість V_с вибирають в залежності від типу турбіни і розрахункового напору. Для круглих металевих спіральних камер средньонапірних і високонапірних турбін звичайно приймають кут охоплення . Для низьконапірних турбін з бетонними спіралями кут охоплення .

Вихідні дані до розрахунку спіральної камери:

– розрахунковий напір;

– діаметр робочого колеса турбіни;

– витрата води через турбіну.

Вибір типу спіральної камери

Середню швидкість визначаю за графіком (б)

Рис.2.1. Рекомендовані значення швидкості і швидкісного коефіцієнта у вхідному перетині спіральної камери: а – осьової турбіни; б – радіально-осьової турбіни

Розрахунок і побудова металевої спіральної камери

Витрата води через вхідний перетин спіралі визначається з формули:

, (2.12)

м³/с,

де Q – витрата води через турбіну.

Площу вхідного перерізу спіралі підраховують за витратою Q_вх, що надходить до нього, і за середньою швидкістю V_с, користуючись співвідношенням:

, (2.13)

м².

Радіус вхідного кругового перерізу ме­талевої спіральної камери визначають за формулою:

= ; (2.14)

.

Радіуси змінних кругових перерізів ме­талевої спіральної камери по всій її довжині визначають за формулою:

=0.14, (2.15)

= ∙ , (2.16)

де – змінний кут проміжних перетинів спіралі.

r_a =D_a/2 м, (2.17)

r_a =6150 /2=3075 м,

Таблиця 1.2

Параметри спіральної камери

Угол,◦	15◦	45◦	75◦	105◦	135◦	165◦	195◦	225◦	255◦	285◦	315◦	345◦
ρ, м	0,46	0,81	1,04	1,23	1,39	1,54	1,68	1,8	1,92	2,03	2,13	2,23
R, м	4	4,7	5,16	5,54	5,84	6,16	6,44	6,68	6,92	7,14	7,34	7,54

Побудову спіралі виконують (визначають її обриси) за кількома точками з координатами і змінним радіусом.