OPPGAVE 1 Francis Turbin

Transkript

1 NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for Terisk Energi og Vannkraft Eksaen i fag TEP 95 TURBOMASKNER, Løsningsforslag. Juni 005 Tid: Faglig kontakt under eksaen: Navn: Ole G. alaug Tlf: 9857 OPPGAVE Francis Turbin et skal bygges et kraftverk ed en Francis turbin ed netto falløyde 00. ykkingen - eller den negative sugeøyden H s -8. Oppgave a Skal beregne NPSH K også kalt NPSH A (Available) kraftverksdata når det forutsettes at b - va 9.5 ered blir: NPSH K b va HS (9.5 ( 8)) 7.5 Oppgave b 0 0 Forutsetter en strønings avløpsvinkel på β ( 80 ) 7 jelp av forelen for NPSH T ved beste virkningsgrad ed loddrett avløp når NPSH T NPSH A - so sikkeret for fullastkjøring.. Søker periferi-astigeten u ved NPSH T * c a g + * u b g Sett a. og b 0.07 i forelen (Hint: finn tan β Husk at vi ar et loddrett avløp.) Periferiastigeten, u : u c w β Figur : Hastigetsdiagra utløp. Setter: NPSKT NPSKK

2 Fra figur ar vi: c u tan( 80 β ), setter inn for c i den oppgitte forelen: NPSH ( u tan(80 β )) u T g, løser så dette uttrykket..p. u so g u 0. / s gir: [ ] Oppgave c Skal finne avløpsdiaeteren ved å anta et synkront oløpstall n 75 O /in. π 75 π Har at ω n 9. 7, og at u ω ered blir: 0 0 u 0. [ ]. 06[ ] ω 9.7 Vannføringen, *: * π A V c c Fra figur ar vi at: tan( 80 β) c u tan(80 β) u ered: * π (.06) 0. tan(7 ).[ / s] Oppgave d Skal beregne innløpsdiensjonene og B for løpejulet. Forutsetter u 0.7 og η Forutsetter også at innløpsarealet er 0% større enn utløpsarealet. Ser bort fra skovletykkelsen. Innløpsdiaeter, : Har at: u u gh ette gir: u ω 60 u n π 60 u gh n π 75 π erso vi neglisjerer skovltykkeslen får vi videre at: A. 0 innløp A utløp [ ].5 π π B.0

3 .0.0 (.06).5 ered: B.0.0 [ ] 0. 6[ ] Oppgave e Skal finne turbinytelsen ved fullast o κ 0 /*. og turbinvirkningsgraden når alle tap er tatt ed og η Har at 0. *., 9, s Får dered: 0 P η ρ g 0 H MW Oppgave f Skisse av løpejulet: Oppgave g Skal bestee vor ange turbiner åtte vi att o oløpstallet var n 750 O /in og den totale vannføringen skulle være den sae so for den ene store turbinen og vi skulle a sae NPSH T og avløpsvinkel β på løpejulet. Sae NPSH T og avløpsvinkel β på løpejulet gir etter en betraktning av figur : [ / s] og c.[ s] u 0. /

4 60 u n π π Med n 750 O /in får vi:. 0[ ] Ser at en dobling av oløpstallet gir en alvering av avløpsdiaeteren π et edfører ny vannføring; (.0) 0. tan(7 ) 0.[ / s ny ] Saenligner denne ed vannføringen vi adde tidligere, før.[ / s] Antall så turbiner kan dered uttrykkes ved foroldet ello vannføringene: Antall så turbiner før ny. 0. OPPGAVE Pelton Turbin et skal bygges en Pelton turbin ed fire stråler for en falløyde, H 850. Fra erfaring bør ikke foroldet ello tangentdiaeteren og strålediaeteren være indre enn /d s 0 og skovlebredden skal velges B, d s. Oppgave a Beste oløpstall, fartstall, juldiaeter og skovlebredde når vannføringen er 5,0 /s. Velg /ds og prøv deg fre til du finner et synkront oløpstall ved å velge 0.7 < u < 0.5. Beste den ydrauliske virkningsgrad ved jelp av Eulerligningen for den verdi for u du ar brukt. Forutsett en total virkningsgrad ved noinell full ytelse på 9% og beregn effekten på turbinen. π z A V z d s g H 5,0 [ /s] z π g H ette gir følgende strålediaeter: [ ] ered kan juldiaeter og skovlbredde bestees: d s 5 π Hjuldiaeter: ds ( 0,099).6

5 Skovlbredde: B, d s (, 0,099) 0.8 Oløpstall: 0 ω u n, vor ω π Har at u u, og dered kan oløpstallet uttrykkes: gh 60 u gh n π For den aktuelle juldiaeteren på,09 kan følgende tabell settes opp for 0.7 < u < 0. 5 : u n [o/in] Synkront oløpstall: Saenligner så disse oløpstallene ed et synkront oløpstall (n s ) so for en nettfrekvens på 50 Hz kan uttrykkes: 000 n s, vor Z er antall polpar i generatoren. Z ette gir: Z n s Etter en saenligning oløpstallene ed de synkrone oløpstallene og velger Z og dered får vi: n s 000 [o/in]. Hydraulisk virkningsgrad: η ( u cu u cu), er vil c u, og c u 0 på grunn av rotasjonsfritt avløp. ered trenger vi kun å finne u for å kunne beregne den ydrauliske virkningsgraden: u n π 60 g H 000 π, ette gir: η u c u Effekten derso vi forutsetter en total ydraulisk virkningsgrad på 9% (η,tot 0.9): P η, tot ρ g H , ,.5 MW

6 OPPGAVE Gassturbin Se annet løsningsforslag Oppgave Oljeydraulikk, Sylinder. a) Volustrøene og π va 0,5 0,,97l / s π va 0,5 (0, 0,055 ),79l / s b) Kraften F Av ventilligningen: ρ ( C A) Falltap: + ρ (0,0079 / s) 5 (6 0 ) ρ (0,000, (6 0 ) / s) 5 8,6 0 N / 9, N / Kraft F p Hastiget v + bevegelse 5 π 5 π F (00 8,6) 0 0, 9,065 0 (0, 0,055 ) 778N - bevegelse 5 π 5 π F (00 9,065) 0 (0, 0,055 ) 8,6 0 0, 89965N OPPGAVE 5 Oljeydraulikk, pupe og otor η V n V P η n V P V η P n η η V n 0,98 0, P P P V V 67,o / in