流量计算 圆周速度 系数K 圆周速度u 飞逸转速计算 Q?KrZo?4do?o ；u?2Ku?u2gHnD1? 60m3/s 3. 喷针最大行程 Sn=1.16do 冲击式模型单位飞逸转速,一般取n11R=70； 单位流量Q11可表示为 Q11?QD12nR=n11RHr D1ns?nPrH54H?3.48Zo?(do2) D1r/min 比转速计算 ?nZoPrH54 m.kw 水轮机效率修正
D2 混流式和定桨式水轮机效率修正: ???(1??max)(1?51M)
3D1T 转桨式水轮机效率修正：???(1??max)[0.3?0.75式中： ηmax—模型最高效率;
DM、DT—模型、真机转轮直径,m； Hm、H—模型机试验水头、真机水头，m。
对于混流式和定桨式水轮机，η=ηM+△η；
对于转桨水轮机：转桨式水轮机轮叶转角不同时，最高效率也不一样，为简化计算,各个转
角取等修正值△η。
2.3在进行选型计算时,选取符合条件的模型曲线,按单位流量大的模型为优先计算,得出水轮机型号、直径、转速、效率等进行对比。采用Excel表格进行简单的计算、比较、确定直径等工作非常方便，对减少工作的时间，提高工作效率有一定的帮助。水轮机选型参数计算过程，若采用手工计算,非常繁复、费时费力、工作效率较低。在此通过Excel中的公式编辑进行选型计算,填入相应已知参数：水头、发电机出力、发电机预估效率等,即可快速得出计算结果,较手工计算更为方便。在手上无水轮机选型电算软件的情况下，能比较好的提高工作效率；同时对于编制、整理、查找模型曲线数据有一定帮助(此表格根据水利网“不惑驹水轮机选型”稍做修改)。
在水轮机选型中注意如下几点：
(1).选择各曲线的模型最优点流量及1.05~1.1倍模型最优点流量做为试算的流量范围； (2).选择模型最优点单位转速及“最优点单位转速±(5~10)”做为试算的单位转速范围； (3).通过计算比较,找出在符合条件的模型曲线中额定转速较高、转轮直径较小、效率较高的水轮机模型曲线做为最优选；
(4)将不符合水头段的模型曲线型号剃除。
(5).考虑按标准直径系列选择转轮直径；考虑已制造的相同型号、相近转轮直径的借用。
D1MD1T10HM] HT水轮机选型算例如下：已知Nf=4000KW，ηf=0.96;水头分别为:100米，96米，93米，90米；进行选型计算。
4.估算水轮机运输重量、蜗壳、尾水管尺寸、调速器及油压装置的选择。 (1)水轮机重量计算
不包括调速器、油压装置和其他附近属设备的水轮机重量近似按下面经验公式计算:
G=KD1aHb (吨)
式中: K、b—与水头有关的系数;
a—与直径D1有关的系数。 转桨式 混流式 水头 <80 30~200 >200 直径 1.8~6.5 6.5~11.3 1.4~7.5 7.5~10 10.71111 a 2.14 5?(6.5?D1)0.055?(7.5?D1)0.15?(7.5?D1)0.05b 0.4 0.16 0.2 K 2.45 8.1 6.6 M=HmaxD13Qi' 带蜗壳混流机 Gs=KD1aHb 金属蜗壳重量 Gw=M/(2.5-0.0528LnM) d-轮毂比 Qi’-单位流量 转桨式转轮重量 GZZ=1.4dHmax0.1D12.6 混流式转轮重量 GHL=(0.5+0.025(10-D1))D13 (2)蜗壳外形计算
金属蜗壳采用钢板焊接，蜗壳断面为圆形，当蜗壳尾部用圆断面不能和座环蝶形边相连接时，采用椭圆形断面，蜗壳的包角一般为345度。
混凝土蜗壳常用于低水头、大流量机组，为了缩小厂房尺寸，一般采用较小的包角φ°，包角通常为?°=180~270°,其中180°包角较常用。
连接蜗壳的座环有两种：一种是带蝶形边座环；一种是无蝶形边座环。采用带蝶形边座环时，其锥角为55度。
根据《水轮机设计手册》中蜗壳水利计算公式，及《水轮机》中的座环尺寸设计值初定。蜗壳的分节数见下表： 转轮直径D1(米) 金属蜗壳分节数 各节角度 混凝土蜗壳包角与水头关系 ≤2 2~3.3 3.3~4.5 4.5~6.5 混凝土蜗壳设计时角度可按下表范围选择： m≤n γ=20~35° m>n γ=10~20° n=0 γ=10~15° δ=0 ?≤180 <20 20~23 23~28 28~35 15 13~15 10~14 7~13 水头H <25 25~40 蜗壳包角 135~225 225~270 一般情况下最小包角为180° 蜗壳横向总宽B值 ? =200~225 ? >225 δ=20~30°一般取30° B=Rb+0.95D1 B=Rb+1.1D1 按具体条件定 蜗壳如设有支墩，则支墩出水边至机组中心线的距离应保持L>1.3D1。
(1) 金属蜗壳计算示例
已知某混流式水轮机的参数如下:设计水头Hr=127m;设计流量Qr=20.34m3/s;水轮机转轮直径D1=1.42m;水轮机蜗壳平面尺寸。 根据水轮机工作水头Hr=127m,选择φ°=345°的金属蜗壳。查河海大学 刘大恺《水轮机》第三版，金属蜗壳设计,固定导叶外切圆直径Da=1.55~1.64；固定导叶内切圆直径Db=1.33~1.37。Da、Db座环进口和出口处直径与水轮机转轮尺寸D1的比值,当D1<3.2m时取上限值。根据 史振声主编的《水轮机》列表求解金属蜗壳断面：
金属蜗壳简单计算 单位：米 进口包角φ° 蜗壳分节角度 进口断面流量 Qo?345 15 19.493 流量Q 20.34 水头H 127 0.08 流速系数K(查蜗壳进口流速系数与水头关系曲线2) 0.69 1.165 固定导叶蝶形边K取值 固定导叶外圆半径 Ra=1.64D1/2 蝶形边半高h=(bo+0.2D1)/2 座环外圆半径Ro?Ra?K ?o?FO?0.893 0.31 1.245 0.9 ??Qr360 进口断面流速进口断面中心距 aoVo?kHr ?Ro???h22Qo 2.507 7.776 进口断面面积Fo?Vo 进口断面外径 ?55°锥角顶点半径 1.028 ra=Ro-hctg55 S=h/cos55 0.54 2.09 1.221 进口断面外径 R1=a1+?1 2.99 0.7 C??oao?ao??221693.6 cos55 0.574 1/sin55 ctg552 0.49 ctg55 tg55 1.428 0.137 ????C?2r0??C?h2 ?i??2?h2 ?i?R0?? Ri??i??i 176° L?h/sin55 0.379 小于此角度换成椭圆 d?Ra?ra 圆断面半径ρ>S 时断面形状改为椭圆形 ?s?C(Ro?1.43h?Ro2?h2?2.86hRo) 椭圆断面长半径中心距 a1=Ra+1.22*ρ 椭圆短径?2?1.045A?0.81L?1.345L 椭圆断面 椭圆断面长径?12椭圆面积当量???i(ctg2??2RA?1) C?/Csin?A=πρi2+d2tg55 椭圆断面外径R?a1??1 ?L??2??2ctg? 椭圆断面短半径中心距a2?Ra?1.22?2