Progetto turbina Kaplan

D

Corda L = 1.7 m

D

b = 2.53 m

0

 

V = 3.6 m/s K = 0.6

2t,teorica D

 

 

⇒

C = 0.443 C = K C = 0.266

L∞ L D L∞

 

C = 0.028 V = 2.9 m/s

  2t

D∞ Bianconi, Bocchinfuso, Bresciani Progetto di una turbina Kaplan

Distributore

Introduzione Rotore

Dimensionamento Diffusore

Distributore

V = 5.6 m/s

2r ◦

α = 20.8

1 ◦

α = 27.2

2 α V

1 1

D

1D α

D 2

2D V

2

Bianconi, Bocchinfuso, Bresciani Progetto di una turbina Kaplan

Distributore

Introduzione Rotore

Dimensionamento Diffusore

Rotore

Dividendo in tubi di flusso, si calcolano le grandezze per hub, mid

e tip: D

Vortice libero: V = V

2D

3t 2t

D

3

D

U = ω 3

2 4Q

V = = 5.7 m/s costante lungo il raggio

m 2 2

−

π(D D )

mozzo



0.86 all’hub





Grado di reazione r= 0.93 al mid



0.96 al tip

 '

Numero di pale z = 6, poichè n 548

c

R

Bianconi, Bocchinfuso, Bresciani Progetto di una turbina Kaplan

Distributore

Introduzione Rotore

Dimensionamento Diffusore

Rotore

Entrata V U W α β

3t 3t 3 3

HUB 5.85 22.85 -17 46.5 160.1

MID 3.88 34.48 -30.6 57.8 168.6

TIP 3.1 43.10 -40 63.3 171.2

HUB MID TIP

α β

W

V U

Bianconi, Bocchinfuso, Bresciani Progetto di una turbina Kaplan

Distributore

Introduzione Rotore

Dimensionamento Diffusore

Rotore

Scelta dei profili

Inizialmente V = 0 per ottimizzare η

4t

Passo t = π D /z e corda L = c t

i i i i i

R

GOE C K C C β i γ = β + i

∞ ∞

L,∞ L D

HUB 301 0.79 1.9 1.5 0.01 72.8 7 79.8

MID 437 0.215 2 0.43 0.01 79.3 0 79.3

TIP 377 0.103 2.1 0.215 0.01 81.6 -2 79.6

1 h i

2

− · − ·

ṁ U (V V ) = ω r ρ W C sin (β ) C cos (β ) L b z

∞ ∞

3t 4t L D R

∞

2

Bianconi, Bocchinfuso, Bresciani Progetto di una turbina Kaplan

Distributore

Introduzione Rotore

Dimensionamento Diffusore

GOE 301 - HUB

Bianconi, Bocchinfuso, Bresciani Progetto di una turbina Kaplan

Distributore

Introduzione Rotore

Dimensionamento Diffusore

Rotore

Uscita V U W α β

4t 4t 4 4

HUB -2.18 22.85 -25.03 111.4 166.1

MID -1.56 34.48 -36.04 105 170.3

TIP -1.17 43.1 -44.24 101.1 172.1

MID TIP

HUB W β

α

V U

Bianconi, Bocchinfuso, Bresciani Progetto di una turbina Kaplan

6 5 4 3 2 1

C-C ( 1 : 35 ) B-B ( 1 : 35 )

A-A ( 1 : 35 )

D D

B

C

A

C C

7151,8

5577,7 6326,8 4

2

8

B B

A C B

A A

Data Data

Progettato da Controllato da Approvato da 23/07/2016

utente Edizione Foglio

pala_rot 1/ 1

6 5 4 3 2 1

Distributore

Introduzione Rotore

Dimensionamento Diffusore

Rotore

Potenza estratta 

183.62 J/kg





−

l = U (V V ) = 187.64 J/kg

eu i 3t,i 4t,i 

184.21 J/kg



η = l /gH = 0.878

eu

P = ρ Q l = 129.6 MW

eu

η = 0.89

statistico

P = ρ Q gH/η = 131.5 MW

stat

stimata Bianconi, Bocchinfuso, Bresciani Progetto di una turbina Kaplan

Distributore

Introduzione Rotore

Dimensionamento Diffusore

Diffusore

Perdite a monte della turbina: ξ = 3

M

Perdite a valle: ξ = 2.4

V

Velocità sul pelo libero della diga: V = 2 m/s

0

−5

Quota della macchina: z = m

4

Quota di valle: z = 0 m

5

Velocità del fiume all’uscita: V = 2 m/s

5 2

Sezione di uscita del diffusore: S = 150 m

diff

◦

Scegliendo δ = 6 , la lunghezza risulta 17.3 m

Bianconi, Bocchinfuso, Bresciani Progetto di una turbina Kaplan

Distributore

Introduzione Rotore

Dimensionamento Diffusore

4 z

4 5

z=0 S

diff

2 2

V Q

h i

5 −

P = P + ρ + g (z z ) + ξ = 178 508 Pa

5 4

atm V

4T , diff 2

2 2 S

diff

2 2

V V

h i

0 1

− − −

P = P + ρ + g (z z ) gH ξ = 178 508 Pa

atm 0 4

4T , rot M

2 2

Bianconi, Bocchinfuso, Bresciani Progetto di una turbina Kaplan

Distributore

Introduzione Rotore

Dimensionamento Diffusore

Cavitazione √ 4

3

w Q

1 = 14.7 m

Per Wislicenus NPSH =

R g 4 −10.74

1.67 log n

· ·

Per Thoma NPSH = H σ = H e = 17.4 m

c

R

P + P = 6000 Pa

vap g −(P

P +P )

vap g

4T ,rot

NPSH = = 17.7 m > 17.4 m

D ρg

Bianconi, Bocchinfuso, Bresciani Progetto di una turbina Kaplan