基于虹吸原理的水轮机顶盖排水系统优化

水轮机顶盖排水系统是机组安全、稳定运行的核心。当机组主供水方式为顶盖取水时,顶盖部分会出现漏水量大、潜水泵启动时间长、设备损耗率高的问题,同时会带来水淹厂房的风险。对此,从苗尾电站的实际运行情况出发,提出改造方案,并与改造前的运行情况进行对比分析。结果表明,改造后顶盖虹吸排水系统的耗电成本仅为改造前的0.976%,且改造成本短期内即可收回,同时,改造使水轮机顶盖排水效率提升84.2%。此次改造降低了设备的运维费用、延长了设备的使用寿命、显著提升了排水效率,为机组的安全、稳定运行提供了保障。

引大入秦景泰段输水工程渠系建筑物选择及其水力计算

结合引大入秦延伸增效景泰段输水工程的建筑物选择,在不同工况条件下,进行渠道及渠系建筑物的水力计算,特别是系统有富裕水头时,将富裕水头按流量增加合理分配,可使倒虹吸工程在多种工况下均能平稳高效运行,为类似工程提供计算思路。

含有窝气的虹吸整流输水管道水力损失计算与试验研究

为了研究输水管道窝气对管路水力损失的影响,对1套包含小坡度长下坡段的管路系统分别在自然重力进流、低虹吸进流、高虹吸进流(虹吸进口装有整流装置)条件下进行管道满流与带气试验测量.创新建立窝气阻力系数β定量表示窝气阻力造成的水力损失增加,提出了整个管路窝气阻力系数的计算公式.基于试验数据分析了不同进流方式在带气与不带气条件下的管路阻力特性,并验证了窝气形成气阻机理的存在.研究结果表明:输水管道窝气会减小管道有效过流面积,造成管路水力损失显著增加,且管道的高低起伏越多,管路中弯头、变径管件数量越多,管道窝气阻力系数β越大;虹吸式进流在整流装置的作用下,较自然重力式进流会降低管道摩擦系数,并且高虹吸下的水力摩擦系数最小;通过合理设计,虹吸整流装置的多孔结构可以根据管道流量的大小不断自动调节其自身的阻力和开度,有效控制管道入口进气.

大型倒虹吸工程水头损失及水力计算

针对三个泉倒虹吸实际过流能力富余、小洼槽倒虹吸实际过流能力不足的问题,基于工程特点及水力设计习惯,借鉴当量糙度的取值方法,分析了不同流量下三个泉与小洼槽倒虹吸的沿程水头损失,并与实测值对比。结果表明:对于三个泉倒虹吸的PCCP管和钢管,用柯尔布鲁克公式计算所得的水头损失与实测值更接近,明显小于水力设计时采用谢才公式所得值;对于小洼槽倒虹吸的玻璃钢管,用柯尔布鲁克公式计算所得的水头损失与实测值也更接近,但明显大于水力设计时采用谢才公式所得值。在此基础上,利用计算获得的沿程水头损失反算得出糙率n值和当量糙度Δ值,发现实际过流能力出现偏差的主要原因是水力设计时采用的谢才公式不适用于大口径倒虹吸管道内的流态。

基于静水沉降法的沉积物颗粒分选流程

沉积物颗粒分选流程在古环境、古气候研究中的应用非常广泛。虽然常用的颗粒分选方法均基于斯托克斯定律,但是在操作过程中试验装置和流程的细微差别会导致不同的分选效果,甚至影响后续理化分析和科学结论。因此,建立一套可靠的分选流程对于颗粒分选至关重要。目前,筛析法和沉降法的组合是被普遍接受的分选流程,前者针对粗颗粒组分,发展较为成熟,后者针对细颗粒组分,在试验器材、试验流程和结果检验等方面还存在较大的改善空间。对此,从静水沉降法原理入手,选择乙酸来去除碳酸盐组分,利用机械震荡法加速化学反应,采用U型头虹吸管减少底部粗颗粒上涌带来的分选误差,从而建立了一套可靠的基于静水沉降法的沉积物颗粒分选流程。结果检验显示,分选出的颗粒均服从对数正态分布,且至少70%的颗粒能够准确地被分选。建立的完整有效的分选流程较传统流程可以更高效地分选出土壤黏粒和粉砂级颗粒(粒径小于64μm),为后续研究打下可靠的基础。

西北某大型倒虹吸工程设计分析

西北某大型倒虹吸工程设计水头高达300m,输水压力管道长度达2 500m,属于大型倒虹吸工程。由于原工程已不能满足安装使用要求,因此需重建倒虹吸。为了保证倒虹吸工程安全可靠的发挥效能,结合当地的地形地质条件和原工程的使用及管理情况,分析了高水头长距离倒虹吸工程的设计特点,研究了倒虹吸工程的管线布置、管材和管径选择、管壁厚度的确定、伸缩节形式的确定以及加劲环和支撑环设计时注意的问题。综合考虑各种因素,并经比较和计算,基本可选用在原管线上重建,设计时可选用管径为800mm、压力分级可为五级、管壁厚度在8~16mm之间,伸缩节可采用套筒式伸缩节,盘根填料采用聚四氟乙烯石棉,支墩间加劲环间距和位移计算宜采用有限元计算来确定。

虹吸管道坡度对气液两相流动特性影响的试验研究

为了探明坡度对中行管段倾斜布置的正虹吸管路水力特性的影响,设置11个不同坡度(0、±1/60、±1/30、±1/20、±1/15、±1/10)和2个安装高度(4、6 m)在不同水位差下量测了虹吸管内的气液两相流动现象、含气率、气泡的运动速度、过流能力及总水头损失等水力特性。通过试验得到了正坡和逆坡管路坡度变化对管路水气流动现象的影响规律,揭示了坡度改变对管内含气率和气泡运动速度、虹吸管路流量及管路水头损失的影响规律,并结合理论分析探讨了气体存在对流量和总水头损失的影响。结果表明,随着坡度逐渐增大,管内伪空化现象逐渐减弱,气体的体积逐渐减小,含气率逐渐减小,气泡运动速度逐渐加快,虹吸管路的输水流量逐渐增大,总水头损失也逐渐增大。通过量纲分析的方法,推导出适用于倾斜布置的不同坡度下正虹吸管路输水流量的计算公式;经验证,公式计算值与实测值相接近,逆坡管路中相对误差控制在±6%,正坡管路控制在±7%。以上探究结果为实际工程中管路布置形式提供了参考依据。

新疆大型倒虹吸管道工程的运行调度计算及充排水方案复核

采用相关水力学公式分别计算了倒虹吸玻璃钢管道的运行调度、充排水时管内水力特性、出口闸门关闭时管道内水击压力值等。计算结果表明,出口闸门全开至全关时间以大于350 s为宜。复核计算倒虹吸管道放空阶段,沿程布设的进排气孔数量及孔径均满足需求。

倒虹吸有压弯管的局部水头损失系数计算方法比较

有压弯管局部水头损失计算在倒虹吸等过水建筑物设计中至关重要。其中,转弯角和转弯形式是影响局部水头损失系数取值的重要因素。本文通过比较分析典型的有压弯管局部水头损失系数计算公式,结合水工模型试验资料的验证,考察了不同计算公式的性能。对小转弯角(<20°)情形,分析了转弯半径和转弯形式对局部水头损失系数的影响。结果表明,转弯角小于17°时,折弯管的局部水头损失系数不大于圆形缓弯管,在低水头、大流量的输水工程的倒虹吸设计中可以考虑采用折弯管形式。

南水北调工程主要输水建筑物的水力学研究

阐述了南水北调中线工程主要输水建筑物多年来进行的水力学试验成果,其项目有:水源工程丹江口大坝加高,引水枢纽陶岔渠首水闸扩建工程,输水总干渠的漳河渡槽等6项。研究内容包括泄水能力、消能防冲、水流形态、压力、水头局部损失等。还介绍了国内混凝土渠道的糙率调研及3条渠道糙率的原型观测成果。这些成果为设计提供了可靠的依据,并指出其中的有些问题应进一步研究。

基于实验模型的虹吸管道水气两相流动特性研究

通过系列实验量测了不同安装高度、不同水头差下管径为2cm虹吸管的流量及压降大小,观察了虹吸管水气两相流流态下气泡及气团流动现象。结果表明,在管道水头一定时,随安装高度的增大,虹吸管的过流能力逐渐减小。在虹吸管的竖直管段中,压降值随管道水头的增大而增大,随安装高度的增加而减小,且虹吸管下行管的压降值明显大于上行管。在水平管段中,压降随管道水头的增大而增大,随安装高度的增大而减小。当虹吸管内发生气液两相流时,沿程水头损失不能直接用达西公式计算,沿程阻力除了受管道水头影响外,还应与安装高度大小有关,安装高度不同,压降值也不相同。

先明峡倒虹吸管工程设计

先明峡倒虹吸管是引大入秦灌溉工程总干渠上的大型跨沟建筑物 ,为双管桥式倒虹吸 ,具有工作水头高、输水流量大、管线长、管径大的特点 ,其综合工程规模位居国内第一 ,亚洲前列。通过运行实践证明 ,工程设计完善 ,运行可靠。

三个泉倒虹吸预应力钢筒混凝土管沿程水头损失计算分析

针对三个泉倒虹吸过流量富余的问题,基于工程特点及其水力设计方法,借鉴大口径钢管和预应力钢筒混凝土管(PCCP管)当量粗糙度的取值,根据雷诺数与相对粗糙度,结合莫迪图判别分析了大流量工况下倒虹吸管道水流流态,在此基础上,利用齐恩公式、海曾—威廉公式、谢才公式分别计算了三个泉倒虹吸水头损失值,并与实测资料进行对比分析。结果表明,随着管径增大,管壁光滑程度增加,使得PCCP管内水流处于紊流过渡区而非阻力平方区,因此不应选用谢才公式,而这正是导致三个泉倒虹吸过流能力与设计标准不符的主要原因。此外,发现齐恩公式、海曾—威廉公式适用于大口径有压PCCP管沿程水头损失计算。

低水头大流量倒虹吸工程总体布置中几个问题的研究

通过南水北调中线工程淇河渠道倒虹吸模型试验 ,对低水头大流量倒虹吸工程总体布置中的几个问题进行了研究 ,结果表明 :控制闸宜设在上游 ,流态稳定 ,水流条件好 ;倒虹吸管进口不需要设置通气孔 ,也没必要使倒虹吸进口顶缘低于倒虹吸管通过最小流量时进水口前的水位。该项研究成果在南水北调中线工程和平原地区低水头大流量倒虹吸管的设计与运用中有一定的推广价值。

基于HTRI的立式热虹吸再沸器设计优化

立式热虹吸再沸器由于其具有较大的传热系数、较小的占地面积以及安装便捷等优点,在化工行业中得到广泛的应用,本文利用HTRI软件对醋酸仲丁酯装置中醋酸精馏塔再沸器进行设计优化,计算合适的再沸器结构参数,找出合适的静压头,以及最优的进口管径。

基于虹吸原理在水轮机顶盖排水系统的研究及应用

基于虹吸原理,对葛洲坝电站某一机组其中一台顶盖排水泵出水管路进行试验性改造,经运行观察,启动排水时间变短、停泵周期变长,有一定的节能降耗效果,但可大大降低水淹水导的风险,提高了机组安全运行的可靠性和综合经济效益。应用结果验证了该方法的可行性和有效性。为后续水轮机顶盖排水系统及其他排水系统的设计提供了新思路,同时可供同类型排水系统的水轮发电机组借鉴。

引黄济青倒虹吸水工模型试验研究

以弥河倒虹为例,通过水工模型试验,研究了引黄济青工程倒虹进口的水流流态、水头损失、挡冰性能等问题,并论述了倒虹吸设计中进口布置对水流条件的影响。指出:平原地区倒虹的水头损失不大;形成冰坝的决定性因素是水面流态;为消除通气槽中的水面震荡现象,应将通气槽改为通气孔;为避免发生水跃,应取消设置沉沙池。

虹吸滤池滤头的水螅堵塞及防治措施

经过对虹吸滤池滤头堵塞物的分析,发现了一种新的堵塞滤头的生物———水螅。造成堵塞的原因主要有两个:长时间暖冬导致了滤池中水螅的暴发性生长;反冲强度不够,不能冲掉堵塞物。对堵塞后的滤头采用20%的盐酸浸泡后再用10%的次氯酸钠溶液冲洗可以去除粘附其上的堵塞物。

高水头大跨度倒虹吸设计

竹寿水库扩容及调水工程跨黑水河埂底倒虹吸钢管长5.72km,最大设计静水头600m,设计流量0.644m3/s,该倒虹吸具有水压高、线路长、HD值大的特点,国内已经实施的相近规模倒虹吸工程实例较少,可借鉴经验有限,工程设计技术难度较大。

虹吸式屋面排放系统技术原理及使用特性——以湖北大学综合体育馆为例

以湖北大学综合体育馆屋面雨水系统的安装为例,介绍了虹吸式雨水系统的技术原理和使用特性.雨水立管在满流情况下,水柱的自由落体对雨水系统的悬吊管、雨水斗产生抽吸力,使常规靠重力流的雨水变成动力流雨水,从而加快雨水的排放.雨水管所采用的高密度聚乙烯管是一种新型管材.雨水系统动力排放技术的应用使复杂、庞大的雨水管道系统简单化,大幅度地降低了建设成本.