Вопросы практического подбора и расчета конструкции гидротурбины микрогидроэлектростанций
Рассмотрение конструкций турбины с аксиальным и радиальным расположением лопаток с прямоугольными соплами. Течение воды при движении в трубах вследствие гидравлического сопротивления и потеря скорости из-за трения о стенки. Анализ расчетных характеристик.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.01.2018 |
| Размер файла | 14,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Вопросы практического подбора и расчета конструкции гидротурбины микрогидроэлектростанций
Касымов У.Т.,
Серикбаев А.У.
В практике проектирования малых и микрогидроэлектростанций применяемые гидротурбины принято подразделять на классы, системы, типы и серии. Существует два класса гидротурбин: активные и реактивные.
Класс реактивных турбин объединяет следующие системы: осевые-пропеллерные и поворотно-лопастные, диагональные, поворотно-лопастные и радиально-осевые турбины.
В класс активных турбин входят системы ковшовых, наклонно-струйных турбин и турбин двойного действия. Последние две системы не имеют столь широкого распространения, как ковшовые.
Каждая система турбин содержит несколько типов, имеющих геометрически подобные части и одинаковую быстроходность, но различающихся по размерам. Геометрически подобные турбины различных размеров образуют серию.
Кроме того, все турбины условно делятся на низко-, средне- и высоконапорные. Низконапорными принято считать турбины, работающие при Н<25 м, средненапорными при 25<=Н<=80 м и высоконапорными при Н>80 м.
Турбины подразделяются на малые, средние и крупные.
К малым турбинам относятся те, у которых диаметр рабочего колеса D1<=1,2 м при низких напорах и D1<=0,5 м при высоких, а мощность составляет не более 1000 кВт.
К средним - те турбины, у которых 1,2<=D1<=2,5 м при низких напорах и 0,5<=D1<=1,6 м при высоких, а мощность 1000 <N<=15000 кВт.
К крупным турбинам относятся те, которые имеют D1 и N1 больше, чем у средних.
Однако, такое деление гидротурбин является условным[1-3].
В микрогэс в качестве гидротурбины, наряду с другими конструкциями, применяют пропеллерные и колесные турбины, также ковшовые турбины со спаренными чашками, которые в кустарном производстве сделать довольно трудно. Для упрощения технологии изготовления предлагаются две конструкции с лопатками-желобками, которые значительно проще для исполнения.
Рассмотрим две конструкции турбины с аксиальным и радиальным расположением лопаток с прямоугольными соплами. Одна стенка у сопел подвижная для регулировки площади сопла. Площадь сопла в квадратных миллиметрах равна
Сопло желательно располагать как можно ниже, чтобы не уменьшать перепад высот. Для этого ось турбины можно расположить вертикально. На торцы лопаток лучше поставить заглушки или кольцо, охватывающее все лопатки. Шаг лопаток Lb должен быть в 5 - 10 раз больше толщины струи. При слишком частом расположении лопаток КПД турбины упадет, поскольку отходящая струя будет узкая, и будет иметь большую скорость. Если шаг лопаток Lb будет в 3,2 раза больше толщины струи, то потери мощности с отходящей струей составят 10%. При шаге лопаток в 4,5 толщины струи потери с отходящей струей составят 5%.
Необходимо подчеркнуть, что формулы даны для идеализированных процессов дают завышенные результаты. Эти формулы нужны для приблизительной оценки габаритов электростанции и получаемой мощности [4-6]. турбина гидравлический сопротивление
Приведем пример определения расчетных характеристик МГЭС.
Из пруда вода вытекает через две трубы диаметром 50 см закопанных в склоне трубы. Перепад высот от уровня пруда до нижнего среза этих труб 14 метров. Длина труб: 50 метров. Расход воды около: 100 л/с.
Полная мощность потока, падающего водопадом, равна:
N = gQH = 9,8м/с 2*100л/с*14м = 13,7 кВт
Скорость свободного водопада высотой 14 метров:
Вода при движении в трубах вследствие гидравлического сопротивления теряет скорость из-за трения о стенки, а также теряет мощность. Имеются потери мощности в гидроколесе, редукторе, генераторе. Эти потери снижают реальную полезную мощность до 4,6 кВт. Кроме расчета и подбора гидротурбин при расчете основных узлов и элементов микрогидроэлектростанции определяют:
· определение параметров схем замещения асинхронного двигателя;
· расчет емкости основных и дополнительных конденсаторов возбуждения;
· определение активного сопротивления балластной нагрузки;
· расчет нагрузочных характеристик АСГ;
· расчет передаточного механизма;
· расчет тиристорного преобразователя.
Для более точного определения технико-эксплуатационных характеристик микрогидроэлектростанций необходимо провести серию стендовых испытаний и эксплуатационных испытаний в реальных условиях в течение года. Эти испытания позволят также определить пределы изменения полезной мощности электростанции в зависимости от сезонного и суточного колебания величины речного стока.
Литература
1. Андреев А.Е. и др. Гидроэлектростанции малой мощности: Учеб. пособие / Под. Ред. Елистратова В.В. Спб.: Изд-во Политехн. Ун-та. - 2005. - 432 с.
2. Свит П.П. и др. Низконапорные микро-ГЭС с автобалластным регулированием. Сфера эффективного применения, расчет, конструирование и эксплуатация: монография. Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, - 160 с.
3. Приводы машин: справочник / В.В. Длоугий, Т.И. Муха, А.П. Цупиков, Б.В. Януш; Под общ. ред. В.В. Длоугого. - 2-е изд., перераб и доп. - Л.: Машиностроение, Ленинград. -1982. - 383 с.
4. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: В 3 т. Т.2. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.И. Жестковой. - М.: Машиностроение. - 2001. - 920 с.
5. Тембель П.В., Геращенко Г.В. Справочник по обмоточным данным электрических машин и аппаратов. - 3-е изд., перераб. - К.: Техника. - 1981. - 480 с.
6. Петриков Л.В., Корначенко Г.Н. Асинхронные электродвигатели: Обмоточные данные. Ремонт. Модернизация / Справочник. - М.: Энергоатомиздат. - 1988. - 496 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Цели и задачи гидравлического расчета при проектировании современных электростанций, оптимизация гидравлической схемы и конструкции элементов первичного тракта. Расчет коэффициентов сопротивления в трубах на входе и выходе, массовой скорости потока.
курсовая работа [142,0 K], добавлен 20.06.2010Трение как процесс взаимодействия твердых тел при относительном движении либо при движении твердого тела в газообразной или жидкой среде. Виды трения, расчет трения покоя, скольжения и качения. Расчет коэффициентов трения для различных пар поверхностей.
практическая работа [92,5 K], добавлен 10.05.2010Характеристика турбулентного режима течения, определение ее зависимости от числа Рейнольдса. Значения абсолютной и эквивалентной шероховатости труб из некоторых материалов. Режимы течения в гидравлически гладких трубах, описание специальной установки.
реферат [347,2 K], добавлен 18.05.2010Потери напора на трение в горизонтальных трубопроводах. Полная потеря напора как сумма сопротивления на трение и местные сопротивления. Потери давления при движении жидкости в аппаратах. Сила сопротивления среды при движении шарообразной частицы.
презентация [54,9 K], добавлен 29.09.2013Определение расчетных характеристик используемого природного газа. Выбор системы газоснабжения города. Пример гидравлического расчета распределительных городских газовых сетей среднего давления. Определение расчетных расходов газа жилыми зданиями.
курсовая работа [134,4 K], добавлен 19.04.2014История возникновения силы трения - процесса взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. Возникновение сил трения скольжения и покоя на стыке соприкасающихся тел, способы уменьшения.
реферат [1,2 M], добавлен 30.07.2015Особенности причин появления и расчет на трех участках по длине трубы коэффициента гидравлического трения, потерь давления, потерь напора на трение, местных потерь напора при описании прохождения воды в трубопроводе при условиях турбулентного движения.
задача [250,4 K], добавлен 03.06.2010Краткое описание конденсационной турбины К-50-90 (ВК-50-3) и ее принципиальной тепловой схемы. Тепловой расчет одновенечной регулирующей ступени турбины К-50-90(ВК-50-3). Построение h-S диаграммы всей турбины. Выбор профилей сопловых и рабочих лопаток.
курсовая работа [418,3 K], добавлен 11.09.2011Проведение исследования схемы движения воды в поверхностях нагрева. Уменьшение гидравлического сопротивления подогревателя через охлаждение греющего пара. Определение теплоотдачи от пара к стенке и от стенки к воде. Тепловой расчет охладителя дренажа.
контрольная работа [262,4 K], добавлен 20.11.2021Определение числовых значений объёмного, массового и весового расхода воды, специфических характеристик режима движения, числа Рейнольдса водного потока, особенности вычисления величины гидравлического радиуса трубопровода в условиях подачи воды.
задача [25,1 K], добавлен 03.06.2010Тепловая схема энергоблока, алгоритм расчета регулирующей ступени турбины К-2000-300; Сводная таблица теплового расчета турбины; расход пара на подогреватели. Расчет на прочность; переменные режимы работы турбины, коэффициент потерь энергии в решетке.
курсовая работа [574,5 K], добавлен 13.03.2012Турбина К-1200-240, конструкция проточной части ЦВД. Предварительное построение теплового процесса турбины в h-S диаграмме. Процесс расширения пара в турбине. Основные параметры воды и пара для расчета системы регенеративного подогрева питательной воды.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 03.03.2011Сущность закона определения максимальной силы трения покоя. Зависимость модуля силы трения скольжения от модуля относительной скорости тел. Уменьшение силы трения скольжения тела с помощью смазки. Явление уменьшения силы трения при появлении скольжения.
презентация [265,9 K], добавлен 19.12.2013Исследование механических конструкций. Рассмотрение плоских ферм и плоских конструкций. Анализ значений реакций в зависимости от углов конструкции, вычисление внешних и внутренних связей. Зависимость реакций механической конструкции от опорных реакций.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 05.01.2013Расчет конструктивных и технологических параметров поперечно-струйной турбины, водоводов и водоприемника. Количество вырабатываемой электроэнергии за год и объем плотины для гидроэлектростанции, работающей при расходе воды Qн=0,8м/c2 и напоре сопла Нс=6м.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 24.09.2013Получение экспериментальных зависимостей гидравлического сопротивления и степени расширения слоя от фиктивной скорости газа; определение первой критической скорости. Гидродинамические характеристики псевдоожиженного слоя, сравнение с опытными значениями.
лабораторная работа [182,7 K], добавлен 29.08.2015Определение зависимости сопротивления сети от скорости потока, расчет сопротивления для определенного значения. Принцип работы и внутреннее устройство насосной установки, определение расхода воды в зависимости от перепада давления на дифманометре.
курсовая работа [75,8 K], добавлен 21.02.2009Определение высоты и времени падения тела. Расчет скорости, тангенциального и полного ускорения точки окружности для заданного момента времени. Нахождение коэффициента трения бруска о плоскость, а также скорости вылета пульки из пружинного пистолета.
контрольная работа [95,3 K], добавлен 31.10.2011Технология получения экспериментальной и расчетной зависимостей гидравлического сопротивления слоя, его высоты и порозности от скорости газа в данной установке, проверка основного уравнения взвешенного слоя. Определение фиктивной скорости воздуха.
лабораторная работа [224,1 K], добавлен 27.05.2010Закон вязкого трения Ньютона. Определение равнодействующей силы гидростатического давления жидкости на плоские стенки. Понятие гидравлического радиуса. Геометрический и физический смысл понятий: геодезический, пьезометрический и гидравлический уклоны.
контрольная работа [150,1 K], добавлен 07.07.2014
