Bir francis türbin performansının, hesaplamalı akışkanlar dinamiği ve saha verimlilik ölçümleriyle incelenmesi
Investigation of a francis turbine performance using cfd and site efficiency measurements
- Tez No: 642136
- Danışmanlar: PROF. DR. SELİN ARADAĞ ÇELEBİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
Hidroelektrik santrallerde elde edilen elektrik enerjisi, öncelikle akan suyun enerjisinin hidrolik türbin yardımıyla mekanik enerjiye çevrilmesi sonrasında jeneratör yardımıyla bu mekanik enerjisinin elektrik enerjisine döndürülmesiyle elde edilir. Hidrolik türbinler ile ilgili literatüre bakıldığında Francis tipi, Kaplan tipi ve Pelton tipi başta olmak üzere çeşitli hidrolik türbin tipleri bulunduğu görülür. Debi, düşü ve enerji üretim büyüklüğü gibi santral çalışma koşulları belirlendikten sonra bu değerlere uygun türbin tipi seçilir. Günümüzde en yaygın olarak kullanılan türbinler Francis tipi türbinlerdir. Karmaşık kanat geometrisi olan çark, Francis tipi türbinlerdeki en önemli parçadır. Suyu yönlendirebilmesi ve istenen performans değerini sağlaması açısından çark kanatları dönüşlü ve değişken üç boyutlu bir profile sahiptir. Karmaşık yapıdaki çark kanadı profili ve genelde bu profillerin şirketlerin gizli bilgisi olması, bu profillere erişimi kısıtlar. Teknik resim verilerinden ise çarkın tüm geometrisi elde edilemez. Dolayısıyla, hidroelektrik santrallerde yapılacak olan rehabilitasyon çalışmalarında mevcut çark, tarama yardımıyla tersine mühendislik yapılarak çark geometrisi elde edilmeye çalışılır. Bunun yanında, geometri elde edildikten sonra meridyonel görünüm, kanat açılarının dağılımı ve kanat kalınlık dağılımı gibi kanat tasarım değişkenlerinin de elde edilmesi gerekir. Bu parametreler elde edildikten sonra ortaya çıkan kanat yapısıyla Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) ile doğrulama analizlerinin de yapılması gerekmektedir. Bu çalışmada, Altınkaya Hidroelektrik Santralinde, Romer Absolute Arm portatif lazer tarayıcı ile sahada türbin parçalarının taranması, 3 boyutlu nokta bulutunun elde edilmesi, bu nokta bulutundan katı modellerin elde edilmesi, çark ve diğer aksamların matematiksel modelinin oluşturulması, tüm türbine ait kararlı ve kararsız HAD analizlerinin yapılarak, verim tepe diyagramı ile diğer çalışma özelliklerinin belirlenmesi ilk aşaması olarak belirlenmiş ve bu işlemler sırasıyla gerçekleştirilmiştir. Daha sonra saha verim ölçümü yapılarak, yapılan bu ölçümler Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemiyle elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Sayısal yöntemlerle elde edilen tepe diyagramı ile saha ölçümlerinin karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
The mechanical energy is converted into electrical energy with the help of a generator, after converting the energy of the flowing water into mechanical energy with the help of a hydraulic türbine in hyrdoelectric power plants. The turbine type that is mostly used is Francis type turbines. The runner with its complex blade geomerty is the most important part of Francis turbines. The runner blades have a rotating and variable three-dimensional profile to direct the water and provide desired performance. The complicated runner blade profile and the fact that these profiles are confidential information of companies, restrict access to these profiles. The full geometry of the runner cannot be obtained from technical drawing data. Therefore, in rehabilitation works to be carried out in hydroelectric power plants, the existing runner is reverse engineered with the help of laser scanning. In addition, after obtaining geometry, blade design variables such as meridional profile, distribution of blade angles and blade thickness distribution should be obtained. After these parameters are acquired, verification analysis should also be made with Computational Fluid Dynamics (CFD) with the blade structure that was formed. In this thesis, in Altınkaya Hydroelectric Power Plant, turbine parts are scanned in the field with the help of laser scanning, obtaining a 3D point cloud. Forming solid models from this point cloud, creating the mathematical model of the runner and other parts, making steady and unsteady CFD analysis of the whole turbine, with the Hill chart diagram are the other parts of the process utilized in this work. Site efficiency measurements were made, and these measurements were compared with the results obtained by the Computational Fluid Dynamics (CFD) method. The Hill chart obtained by numerical methods were compared with site measurements.
Benzer Tezler
- Su türbini tasarımı amaçlı sayısal yöntemler geliştirilmesi ve uygulanması
Development and application of numerical methods for design of hydraulic turbines
HASAN AKIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELİN ARADAĞ ÇELEBİOĞLU
DR. KUTAY ÇELEBİOĞLU
- Francis türbinleri i̇çin bir vorteks önleyici bileşen tasarimi ve türbin performansinin i̇ncelenmesi
A new vortex preventing element design for francis turbines and ınvestigation of turbine performance
DENİZ SARPER SEMERCİ
- Calibration of a plunger valve performance using numerical and experimental methods: A case study on Kepez hydropower plant
Piston vana performansının sayısal ve deneysel yöntemlerle kalibrasyonu: Kepez hidroelektrik santrali örneği
ABDUL RAHMAN SABRA KAAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER BOZKUŞ
- Kesikköprü Hidroelektrik Santrali model türbin tasarımı ve performans iyileştirme analizi
Model turbine design and performance improvement analysis of Kesikköprü Hydroelectric Power Plant
DENİZ SARPER SEMERCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
EnerjiBaşkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAHİR YAVUZ
- Özgül hız değerine bağlı olarak Francis tipi türbin çarkı tasarımı ve performansın analizi
Design of the Francis type turbine runner and analysis ofperformance depending on specific speed value
BUĞRA YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN SÖZEN