水轮机冷却塔的动力分析

根据水轮机工作水头的定义和伯努利能量方程，在水轮机入口立过水断面1-1 ，水轮机出口立过水断面2-2 ，则存在单位质量水体的能量E1和E2 ，得基本能量表达式为：

式中 E——单位质量水体的能量（m ）；

Z——相对某一基准的位置高度（m ），称为某截面的水流单位位置势能，即比位能；

P——相对压力（N／m2或Pa ），P／γ称为某截面的水流单位压力势能，即比压能；

γ——水的密度（9810N／m3 ）；

α——断面动能不均匀系数，计算中常取α1 =α2 =1 ；

g——重力加速度（m／s2 ）；

V——断面平均流速（m／s ），αv 2／2g 称为某截面的水流单位动能，即比能（m ）。αv2／2g、P ／γ与Z 的三项之和为某水流截面水的总比能。

从式（8-22 ）可见：水轮机的有效轴功率（出力）与流量的三次方成正比，与效率η成正比，而与水流过水断面积F 的平方成反比。显然，要提高水轮机的有效轴功率P 效，则要增加流量Q、提高效率η，缩小过水断面积F 。冷却塔中的流量Q 基本上是不变的，水轮机的效率η也在有限范围内变化，一般要求达到80 %以上，因此水轮机的冲击能量（动能）主要是靠缩小过水断面积F、提高流速V 来实现的。

水轮机在冷却塔内安装位置见图8-11 （注：标准型逆流式圆形冷却塔中的安装位置）。水轮机立轴安装，与风机轴直接连接，同步旋转。原冷却塔的进、出水管位于塔内的正中，既是进水管又是立柱，承担布水管等重量。现进水管从上部穿过塔体水平进入水轮机，出发点是想减少阻力增加动能，但塔外进水管在某些场合会影响美观，同时中间立管未充分发挥作用。故进水管从何处进入，视具体情况和不同要求而定。从图8-11 可见： 采用水动风机水轮机基本上没有影响原冷却塔的部件和结构；并且减少了原设在风筒顶部的风机支架、电动机及其位置和传动装置系统。

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