Візуалізація потоку води, що проходить через порожнину ротора турбіни поперечного потоку

Autor: Sutikno, Djoko, Soenoko, Rudy, Wahyudi, Slamet, Soeparman, Sudjito
Přispěvatelé: Brawijaya University
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 3, № 8 (99) (2019): Energy-saving technologies and equipment; 36-42
Восточно-Европейский журнал передовых технологий; Том 3, № 8 (99) (2019): Энергосберегающие технологии и оборудование; 36-42
Східно-Європейський журнал передових технологій; Том 3, № 8 (99) (2019): Енергозберігаючі технології та обладнання; 36-42
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: Hydropower plants are a form of renewable energy resources, which comes from flowing water. The turbine is used to drive the generator then convert mechanical energy into electrical energy. The turbine wheel is located inside the turbine housing and the turbine wheel rotates the power shaft. One of the most used turbines is a cross-flow turbine. The pattern of water jet flowing throughout the empty space of the runner of the cross-flow turbine is influenced by the number of active runner blades pounded by water from the turbine nozzle. The difference in the flow patterns was believed having a relation to the performance differences of the three turbine models. The flow visualizations of water passing through the empty space of the cross-flow turbine runner were taken from the experimental study intended to investigate performance characteristics of three cross-flow turbine models designed on the same value of flow rates, runner diameters and rotational speeds; but each turbine model having different values of runner width as well as nozzle entry arc. Both of the nozzle and runner widths were designed as the function of the nozzle entry arc, therefore the shorter pair of runner-nozzle width the larger nozzle entry arc and vice versa. The flow visualizations of water passing on the turbine were studied using the empty space of the cross-flow turbine. The three models were tested on the same head and the same flow rate at the speed of 50, 100, 150, 250, 300 and 500 rpm. The photos of water flowing through the empty space in the turbine model runners were taken to find out the conditions of flow and the efficiency of the models was calculated to show the performance of the turbine. Images are taken within 10 cm and parallel to the turbine. The cross-flow turbine models were designed with 197 mm runner diameter of each and have the ratio of runner diameter to runner length of 1:2. One side of each turbine model end disk was made from transparent media named perspex facilitating the researcher to observe the water flow condition during flowing through inside the runner. The conditions of the flow of water passing through the empty space of turbine wheels were photographed using a Nikon camera equipped with a hallogen lamp having a power of 1000 watts to capture the difference of flow pattern among the three models of the turbine. The nozzle entry arcs used in this experimental study were 75o, 90o and 120o. In addition, the nozzle of each model has the same cross-sectional area and the roof of each was designed having roof curvature radius centered on the shaft axis. Such nozzle roof curvature was expected to be able to deliver water in the better direction as well as its flow condition as the water enters the turbine runner. The magnitude of the nozzle entry arc determines the number of active vanes pounded by the jet of water coming out of the nozzle, these conditions affect the pattern of water flow at the moment of passing through the empty space of the turbine wheel and then this flow pattern was believed to affect the performance characteristic of the cross-flow turbine. One side of each runner disk was made from Perspex, for the researcher to be able to observe the water flow condition during flowing through inside the runner.
Гидроэлектростанции являются одной из форм возобновляемых источников энергии, поступающей из проточной воды. Турбина используется для запуска генератора и преобразования механической энергии в электрическую. Колесо турбины расположено внутри корпуса турбины и вращает приводной вал. Одной из наиболее распространенных турбин является турбина поперечного потока. На характер струи воды, протекающей через полость ротора турбины поперечного потока, влияет количество активных лопастей ротора, о которые бьется вода из сопла турбины. Считалось, что различие в характере потока связано с различиями в производительности трех моделей турбин. Визуализации потока воды, проходящей через полость ротора турбины поперечного потока, были взяты из экспериментального исследования рабочих характеристик трех моделей турбины поперечного потока, рассчитанных на одни и те же значения расхода, диаметров ротора и скоростей вращения, но каждая модель турбины имеет разные значения ширины ротора и дуги входа сопла. Ширина сопла и ротора рассчитана как функция дуги входа сопла, поэтому чем меньше ширина пары ротора и сопла, тем больше дуга входа сопла и наоборот. Визуализации потока воды, проходящей через турбину, были изучены с помощью полости турбины поперечного потока. Три модели были испытаны с одинаковым напором и с одинаковым расходом на скорости 50, 100, 150, 250, 300 и 500 об/мин. Были сделаны снимки воды, проходящей через полость роторов модели турбины, для определения условий потока, и была рассчитана эффективность моделей для отображения производительности турбины. Изображения сделаны в пределах 10 см и параллельно турбине. Модели турбины поперечного потока были спроектированы с диаметром ротора по 197 мм каждый и отношением диаметра ротора к длине ротора 1:2. Одна сторона каждого торцевого диска модели турбины была сделана из прозрачного материала Перспекс, что облегчало исследователю наблюдение за режимом потока воды во время протекания внутрь ротора. Условия потока воды, проходящей через полость турбинных колес, были сфотографированы с помощью камеры Никон, оснащенной галогеновой лампой мощностью 1000 Вт для фиксации разницы в характере потока между тремя моделями турбины. Дуги входа сопла, используемые в данном экспериментальном исследовании, составляли 75°, 90° и 120°. Кроме того, сопло каждой модели имеет одинаковую площадь поперечного сечения, а крышка имеет радиус кривизны, центрированный по оси вала. Ожидалось, что такая кривизна крышки сопла сможет доставлять воду в лучшем направлении, а также в режиме ее потока, когда вода поступает в ротор турбины. Величина дуги входа сопла определяет количество активных лопастей, о которые бьется струя воды, выходящая из сопла. Эти условия влияют на картину потока воды в момент прохождения через полость колеса турбины. Предполагалось, что данный режим потока влияет на рабочие характеристики турбины поперечного потока. Одна сторона каждого диска ротора была сделана из Перспекса, чтобы исследователь мог наблюдать за режимом потока воды во время прохождения внутрь ротора
Гідроелектростанції є однією з форм поновлюваних джерел енергії, що надходить з проточної води. Турбіна використовується для запуску генератора і перетворення механічної енергії в електричну. Колесо турбіни розташоване всередині корпусу турбіни і обертає привідний вал. Однією з найбільш поширених турбін є турбіна поперечного потоку. На характер потоку води, що протікає через порожнину ротора турбіни поперечного потоку, впливає кількість активних лопатей ротора, об які б'ється вода з сопла турбіни. Вважалося, що відмінність в характері потоку пов'язане з відмінностями в продуктивності трьох моделей турбін. Візуалізації потоку води, що проходить через порожнину ротора турбіни поперечного потоку, були взяті з експериментального дослідження робочих характеристик трьох моделей турбіни поперечного потоку, розрахованих на одні і ті ж значення витрати, діаметрів ротора і швидкостей обертання, але кожна модель турбіни має різні значення ширини ротора і дуги входу сопла. Ширина сопла і ротора розрахована як функція дуги входу сопла, тому чим менше ширина пари ротора і сопла, тим більше дуга входу сопла і навпаки. Візуалізації потоку води, що проходить через турбіну, були вивчені за допомогою порожнини турбіни поперечного потоку. Три моделі були випробувані з однаковим напором і з однаковим витратою на швидкості 50, 100, 150, 250, 300 і 500 об/хв. Були зроблені знімки води, що проходить через порожнину роторів моделі турбіни, для визначення умов потоку, і була розрахована ефективність моделей для відображення продуктивності турбіни. Зображення зроблені в межах 10 см і паралельно турбіні. Моделі турбіни поперечного потоку були спроектовані з діаметром ротора по 197 мм кожен і відношенням діаметра ротора до довжини ротора 1:2. Одна сторона кожного торцевого диска моделі турбіни була зроблена з прозорого матеріалу Перспекс, що полегшувало досліднику спостереження за режимом потоку води під час протікання всередину ротора. Умови потоку води, що проходить через порожнину турбінних коліс, були сфотографовані за допомогою камери Нiкон, оснащеної галогеновою лампою потужністю 1000 Вт для фіксації різниці в характері потоку між трьома моделями турбіни. Дуги входу сопла, що використовуються в даному експериментальному дослідженні, становили 75°, 90° і 120°. Крім того, сопло кожної моделі має однакову площу поперечного перерізу, а кришка має радіус кривизни, центрований по осі вала. Очікувалося, що така кривизна кришки сопла зможе доставляти воду в кращому напрямку, а також в режимі її потоку, коли вода надходить в ротор турбіни. Величина дуги входу сопла визначає кількість активних лопатей, об які б'ється струмінь води, що виходить з сопла. Ці умови впливають на картину потоку води в момент проходження через порожнину колеса турбіни. Передбачалося, що даний режим потоку впливає на робочі характеристики турбіни поперечного потоку. Одна сторона кожного диска ротора була зроблена з Перспекса, щоб дослідник міг спостерігати за режимом потоку води під час проходження всередину ротора
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: