关于导流管你需要知道的一切

导流管是大多数类型的涡轮机（如 Kaplan、Francis 和反作用涡轮机）中必不可少的组件。该组件就像一个管道，设计的面积逐渐增加，将流道的出口连接到尾水道。它的两端，一端连接到转轮出口，另一端浸没在尾水水位以下。在该组件中，动能转化为静压。

今天，您将了解尾水管的定义、应用、功能、图表、类型和工作原理。您还将了解这种导流管在各种应用中的优缺点。

什么是尾流管？

导流管是一种连接管，通常安装在涡轮机的出口或出口处，以便将出口处的水的动能转化为静压。使用该组件，可以避免浪费水的动能。在尾流管中，靠近入口处的直径较小，而靠近出口处的直径较大。该出口始终浸没在水中。铸钢和水泥混凝土是制作尾水管的材料。

如前所述，尾流管通常用于动力涡轮机，如反应涡轮机、卡普兰涡轮机和弗朗西斯涡轮机。该系统位于流道正下方，可以降低流道出口的流速。

涡轮机中使用导流管以避免回流问题，这就是为什么它位于涡轮机出口和尾水之间的原因。像 Pelton 或脉冲这样的涡轮机不需要尾流管，因为涡轮机可用的扬程非常大。这导致涡轮出口处的压力高于大气压。由于汽轮机出口处水的上述大气压，水不会出现倒流。

尾流管的应用

导流管在涡轮机中的应用已经在上面提到过。它们用于将压力从低涡轮出口压力增加到拒绝流体的周围压力。尾水管的主要功能是将水的动能转化为压力能，降低水的速度，并在加入尾水之前提高水的压力。该管用于稳定增加截面积。

尾流管示意图：

Kaplan 涡轮机中的尾流管。

尾流管的类型

以下是各种类型的引流管：

锥形尾流管：

锥形类型的尾流管允许它们的流动方向是直的和发散的。它们通常由低碳钢板制成，具有锥形设计和比入口更大的外径。引流管的锥角不太宽，不会引起引流管壁上的气流发散。此外，角度也不宜太短，因为需要较长的尾流管来提供大量的动能损失。

简单弯头尾水管：

这些类型的尾流管具有弯头的形状。它通常用于 Kaplan 涡轮机。尾流管的整个长度的横截面积保持不变，而其入口和出口是圆形的。弯头尾水管用于低头位置，涡轮安装在尾水管旁边。这有助于最大限度地减少钻孔费用，并且出口直径与流道出口处回收动能的位置一样宽。

穆迪尾水管：

在喜怒无常的尾水管类型中，出口分为两部分并有一个入口。该管类似于锥形引流管。 Moody 尾水管类型有助于减少水的漩涡运动。

不同截面的弯头尾水管：

这些具有不同横截面的尾流管类型是对简单弯头尾流的改进。它的入口是圆形的，而出口是矩形的。通常，尾流管的水平部分向上倾斜，以防止空气到达出口区域。引流管的横截面从入口到出口各不相同。这个出口在尾水道下方。

尾水管的工作

涡轮机中引流管的工作不太复杂，并且很容易理解。在卡普兰和弗朗西斯涡轮机的情况下，入口处可用的水头很低，使得涡轮机放置得更靠近尾水道。这有助于获得最大的头部。水的大部分压力转化为涡轮机的机械能。汽轮机出口压头低于大气压。

由于涡轮机的出口位于尾水管附近，并且涡轮机出口处的水压低于大气压力，因此可能会发生回流。这是因为水从高压流向低压，涡轮出口处的压力低于大气压，尾水处有大气压。

这种回流会对涡轮机及其部件造成严重损坏，从而导致完全故障。为了避免这种回流问题，在涡轮机的出口和尾水管之间使用了一个引流管。尾流管会将水的压力增加到大气压。

观看下面的视频，详细了解尾水管的工作原理：

在第 1-1 节和第 2-2 节应用伯努利原理

[压头+速度压头+高程压头]1-1 =[压头+速度压头+高程压头]2-2

令
P1 =1-1 段（引流管入口）处的流体压力
V1 =1-1 段（引流管入口）处流体的速度
类似地，
P2 =2-2 段（尾流管出口）处的流体压力
V2 =2-2 段（尾流管出口）处的流体速度
ρ =密度流动流体
g =重力
hf =尾水管中的水头（能量）损失
Hs =尾水管上方的尾水管垂直高度
y =底部距离尾水管的尾水管。
Pa =流体的大气压。

( P1 / ρg ) + ( V1 ² / 2g ) + ( Hs + y ) =( P2 / ρg ) + ( V2 ² / 2g ) + ( 0 + hf )
( P1 / ρg ) =( P2 / ρg ) – ( Hs + y ) + ( V2 ² / 2g ) – (V1 ² / 2g ) + hf

第2-2段的压头等于大气压头和距离y。
(P2/ρg)=(Pa/ρg)+y
(P1/ρg)=(Pa/ρg) + y – Hs – y + ( V2 ² / 2g ) – (V1 ² / 2g ) + hf( P1 / ρg ) =( Pa / ρg ) – Hs + ( V2 ² / 2g ) – (V1 ² / 2g ) + hf

根据我们的要求转换方程（即在 R.H.S 中间取“-”公用）
( P1 / ρg ) =( Pa / ρg ) – Hs – [ ( V1 ² / 2g ) – (V2 ² / 2g ) – 高频]

上式中 [ ( V1 ² / 2g ) – (V2 ² / 2g ) – hf ] 称为动能头。
这里是 [ ( V1 ² / 2g ) – (V2 ² / 2g ) ] 是动态头部。
从上面的等式，我们可以写出
( P1 / ρg ) <( Pa / ρg )
所以        P1