Flow visualization of water jet passing through the empty space of cross­flow turbine runner

Abstract

Гiдроелектростанцiї є однiєю з форм поновлюваних джерел енергiї, що надходить з проточної води. Турбiна використовується для запуску генератора i перетворення механiчної енергiї в електричну. Колесо турбiни розташоване всерединi корпусу турбiни i обертає привiдний вал. Однiєю з найбiльш поширених турбiн є турбiнапоперечного потоку. На характер потоку води, що протiкає через порожнину ротора турбiни поперечного потоку, впливає кiлькiсть активних лопатей ротора, об якi б'ється вода з сопла турбiни. Вважалося, що вiдмiннiсть в характерi потоку пов'язане з вiдмiнностями в продуктивностi трьох моделей турбiн. Вiзуалiзацiї потоку води, що проходить через порожнину ротора турбiни поперечного потоку, були взятi з експериментального дослiдження робочих характеристик трьох моделей турбiни поперечного потоку, розрахованих на однi i тi ж значення витрати, дiаметрiв ротора i швидкостей обертання, але кожна модель турбiни має рiзнi значення ширини ротора i дуги входу сопла. Ширина сопла i ротора розрахована як функцiя дуги входу сопла, тому чим менше ширина пари ротора i сопла, тим бiльше дуга входу сопла i навпаки. Вiзуалiзацiї потоку води, що проходить через турбiну, були вивченi за допомогою порожнини турбiни поперечного потоку. Три моделi були випробуванi з однаковим напором i з однаковим витратою на швидкостi 50, 100, 150, 250, 300 i 500 об/хв. Були зробленi знiмки води, що проходить через порожнину роторiв моделi турбiни, для визначення умов потоку, i була розрахована ефективнiсть моделей для вiдображення продуктивностi турбiни. Зображення зробленi в межах 10 см i паралельно турбiнi. Моделi турбiни поперечного потоку були спроектованi з дiаметром ротора по 197 мм кожен i вiдношенням дiаметра ротора до довжини ротора 1:2. Одна сторона кожного торцевого диска моделi турбiни була зроблена з прозорого матерiалу Перспекс, що полегшувало дослiднику спостереження за режимом потоку води пiд час протiкання всередину ротора. Умови потоку води, що проходить через порожнину турбiнних колiс, були сфотографованi за допомогою камериНiкон, оснащеної галогеновою лампою потужнiстю 1000 Вт для фiксацiї рiзницi в характерi потоку мiж трьома моделями турбiни. Дуги входу сопла, що використовуються в даному експериментальному дослiдженнi, становили 75°, 90° i 120°. Крiм того, сопло кожної моделi має однакову площу поперечного перерiзу, а кришка має радiус кривизни, центрований по осi вала. Очiкувалося, що така кривизна кришки сопла зможе доставляти воду в кращому напрямку, а також в режимi її потоку, коли вода надходить в ротор турбiни. Величина дуги входу сопла визначає кiлькiсть активних лопатей, об якi б'ється струмiнь води, що виходить з сопла. Цi умови впливають на картину потоку води в момент проходження через порожнину колеса турбiни. Передбачалося, що даний режим потоку впливає на робочi характеристики турбiни поперечного потоку Ключовi слова: дуга входу сопла, режим потоку, робочi характеристики турбiни поперечного потоку