images/hamipaper.svg

 
تحویل پروژه
پرداخت نهایی
مشاهده نتایج
پرداخت 50% مبلغ پروژه
اعلام قیمت

کتاب و مقاله رایگان

Libgen.orgBooksc.org

Save

Save

Save

Save

طراحی توربین فرانسیس

طراحی توربین فرانسیس

طراحی چرخ توربین فرانسیس

اولین گام در طراحی چرخ توربین، بدست آوردن ابعاد اصلی آن است که علاوه بر مشخص نمودن شکل و اندازه کلی توربین، برآوردی از هزینه های تجهیزات مکانیکی و ساختمانی طرح را نیز به دست میدهد.

قطرهای ورودی و خروجی چرخ و همچنین پهنای ورودی آن از جمله مهمترین ابعاد چرخ توربین فرانسیس هستند. برای تعیین هندسه چرخ ابتدا این ابعاد مشخص می گردند، سپس شکل کلی مجرای چرخ تعیین شده و نمای پره در صفحه ی نصف النهاری معلوم می گردد. در مراحل بعد این نمای نصف النهاری مبنای طراحی کامل پروفیل پره ها خواهد بود. 

تبدیل انرژی با درجات مختلف به تمامی اجزاي توربين شامل محفظه حلزونی، پره های ثابت و متحرک، چرخ و درفت تیوب وابسته است. با این وجود این چرخ توربین است که نقش اصلی را ایفا می کند. بررسی شکل پره های چرخ بر روی مساله تبدیل انرژی متمرکز است که بایستی به بهترین نحو انجام گیرد. آگاهی از مشخصه های اساسی چرخ مهمترین بخش مطالعه است، اگر چه در طراحی توربین بررسی بخش های توزیع کننده و درفت تیوب نیز حائز اهمیت است.

طراحی پره های توربین بر پایه مشخصات در نقطه بهترین راندمان انجام می شود. این مشخصه ها عبارتند از:

هد خالص - دبی - سرعت زاویه ای - دور چرخش رانر

تعيين ابعاد توربين هاي قديمي بر اساس محاسبات هيدروليكي و روش سعي و خطا انجام مي گرفت و سپس تصحيحات لازم در جهت بهينه سازي طرح بر روي آن اعمال مي گرديد. امروزه ابعاد اصلي بر پايه روابط تجربي بدست آمده از توربين هاي در حال كار استخراج مي گردد و سپس در جهت رسيدن به نتايج مورد نظر، تغييرات لازم اعمال مي گردد.بنابراين با توجه به اختلاف روش هاي تعيين ابعاد، سازندگان مختلف از اندازه و فرم متفاوتي حتي براي توربين هايي با شرايط مشابه استفاده مي كنند. در فرایند طراحی توربين ها تعداد مجهولات نسبت به معلومات خیلی بیشتر بوده و با توجه به دو کمیت ارتفاع و دبی، انتخاب های زیادی برای طراحی وجود داشته که هر کدام در کارایی و بازده نقش اساسی دارند و لذا می توان گفت که فرایند طراحی نمی تواند فرایندی منحصر به فرد باشد. روش های مختلف دارای مفاهیم مشترک بوده و اصولاً اختلاف آنها به طور عمده به لحاظ اتکای طراح به پشتوانه تجربه خاصی است که در اختیار دارد.

اجزای اساسی محاسبات پره توربین فرانسیس

پره بصورت یک سطح فضایی است که بوسیلۀ محدودۀ مجرای چرخ (هاب يا تاج و شرود يا باند) و لبه های ورودی و خروجی محصور شده است. در صفحۀ نصف النهاری، این محدوده با 4 منحنی تعریف می شود که سطح پره را احاطه کرده اند.

a) پره i) هاب يا تاج e) شرود يا باند 1) لبه ورودی پره 2) لبه خروجی پره

تعیین شکل مجراي چرخ توربین فرانسیس

پس از تعيين ابعاد اصلي چرخ شامل قطرهاي ورودي و خروجي و همچنين پهناي ورودي جريان، در مرحله بعد بايستي نماي پره در صفحه نصف النهاري را مشخص نمود. تمامی ابعاد داخلی و خارجی تاج و باند، می توانند نسبت به یک اندازۀ مرجع، یعنی سرعت مخصوص بیان مي شوند. محدودۀ سرعت مخصوص برای توربین های فرانسیس در محدودۀ بین 50 تا 450 واقع می شود.

روش ترسيمي پره توربین فرانسیس

این روش که مبتنی بر یک روش تکراری و با سعی و خطا همراه است،

 

خلاصه ای از روش طراحی توربین فرانسیس

مرحله اول) معمولا در طراحی توربین فرانسیس معلومات مسئله جهت انتخاب توربين، دبي و ارتفاع ريزش (در صورتی که ارتفاع ریزش مشخص نباشد از نمودارها قابل انتخاب است) مي‌باشند.

مرحله دوم) ابعاد اصلی چرخ توربین فرانسیس محاسبه می شود. تعیین ابعاد 3 روش کلی دارد. (دلاوا و دسیرو)

مرحله سوم) تعيين شكل مجراي چرخ. در این مرحله با استفاده از کمیت های بدست آمده در مراحل قبل منحنی هاب و شرود بدست می آید.

مرحله چهارم) ترسیم خطوط جریان (با نرم افزار کتیایا سالیدورک)

مرحله پنجم) بدست آوردن زوایای ورود و خروج

مرحله ششم) طراحی پروفیل پره

توربین فرانسیس

طراحی محفظه حلزونی توربین فرانسیس

رفتار هيدروديناميكي محفظه حلزوني بصورت توزيع يكنواخت آب حول پره هاي ثابت به همراه توليد ممنتوم زاويه اي مي باشد. محفظه حلزوني بصورت تئوري صرفنظر از تقسيم دبي آب، سيال را با زاويه مساوي به داخل ماشين مي فرستد. براي جريان پتانسيل، طراحي محفظه حلزوني بر اساس قانون جريان بدون چرخش انجام مي شود. با اين حال با توجه به لايه مرزي بوجود آمده در ديواره محفظه حلزوني، نتايج طراحي بدون چرخش در قسمت آخر كه به ناحيه دماغي معروف است، با واقعيت فاصله دارد. طراحي محفظه حلزوني پيشرفته كه بر اساس روش سرعت ثابت انجام مي شود در واقع كاهش مقطع جريان متناسب با زاويه محفظه حلزوني است.

طراحی پره های هادی متحرک توربین فرانسیس

پره های راهنما دبی عبوری توربین را کنترل می کنند. در توربین های پیشرفته معمولا" از پره های راهنمای با پروفیل نا متقارن استفاده می شود. پروفیل های نامتقارن عملكرد بهتري از پروفیل های متقارن دارند. زاویه پره راهنما در زمانی که کاملا" بسته است صفر در نظر گرفته می شود. تعداد پره های راهنما برای توربین های بزرگ بین 22 و 24 و برای توربین های کوچک بین 12 تا 16 عدد می باشد. تعداد کمتر پره راهنما منجر به بزرگتر شدن قطر دایره گام آنها می گردد و لذا سیستم توزیع کننده جریان شعاع بزرگتری خواهد داشت. قطر دایره گام پره راهنما با فرض عدم برخورد آن با چرخ و از طرفی کمترین فاصله بین آن دو تعیین می گردد.

انجام پروژه طراحی توربین فرانسیس

یکی از پروژه های جذاب که گروه ما علاقه زیادی برای مشاوره و انجام آن در سطح صنعتی و دانشجویی دارد طراحی توربین فرانسیس می باشد. تجربه طراحی انواع مختلف توربین فرانسیس را طی 3 سال گذشته داریم. گروه حامی پیپر معمولا شبیه سازی و تحلیل عددی این توربین ها را با نرم افزار CFX انجام می دهد.

ارتباط با ما

 

 آدرس:

  شعبه1:  تهران، خ 17 شهریور

  شعبه2:  قم (بزودی)

 تلفن:  09301201180
 ایمیل:  Hamipaper@outlook.com