KR20120033314A - 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈 - Google Patents

수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈 Download PDF

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Abstract

본 발명의 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈은 물이 유입되는 스크롤 케이스(1), 1열의 가이드 베인이 고리형으로 배치되어 있는 시트 링(2); 러너(12); 스트레이트 테이퍼형 출수관(9) 및 사이드 물탱크(10)를 포함하며, 상기 시트 링(2)은 스크롤 케이스(1)의 내측에 장착되고, 시트 링(2) 중의 가이드 베인 사이의 입수구와 곡면 블레이드(4)의 사이에 형성된 입수구가 서로 통하고, 곡면 블레이드(4) 사이에 형성된 출수구와 스트레이트 테이퍼형 출수관(9)의 입수구가 서로 통하고, 스트레이트 테이퍼형 출수관(9)의 출수구와 사이드 물탱크(10)의 입수구가 서로 통하는 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈에 있어서, 상기 러너(12)에 베어링 시트(6)가 장착되어 있고, 베어링 시트(6)에 축(7)이 장착되어 있고, 축(7)에 냉각 팬 블레이드가 직접 장착되어 있으며, 단위 회전 속도
Figure pct00005
의 값은 28 ~ 42이며, 상기 식에서 n은 냉각 팬 블레이드의 정격 회전 속도이며, D1은 러너(12) 입수구의 직경이며, H는 탑에 유입되는 물의 수압인 것을 특징으로 한다. 본 발명은 사이즈가 작고, 효율이 높으며, 소음이 낮은 장점을 가지고 있다.

Description

수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈 {DIRECT-CONNECTION LOW-SPEED SMALL MIXED-FLOW HYDROTURBINE FOR HYDRODYNAMIC ENERGY-SAVING COOLING TOWER}
본 발명은 냉각탑에 관한 것으로, 특히 냉각탑의 냉각 팬을 구동하는 수력 터빈에 관한 것이며, 구체적으로 감속 박스를 구비하지 않고, 각 부분의 사이즈 특히 입수 시트 링 및 러너의 관련 파라미터에 대한 합리적인 설계에 의해 수력 터빈의 출력 회전 속도가 송풍기 회전 속도의 정격값이 되게 함으로써 전통적인 반작용식 수력 터빈에 사용되는 감속 박스를 생략한 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 에어컨 냉각탑 특히 공업용 에어컨 냉각탑은 설계 시에 냉각순환수에 대해 모두 충분히 많은 부유 에너지(abundant energy)를 남겨 두는데, 에너지 절약의 목적을 실현하기 위하여, 수력 터빈으로 이 부분의 부유에너지를 회수하여 수력 터빈의 회전기계에너지로 전환하여 냉각송풍기를 구동하면 종래의 고출력 냉각 모터를 생략할 수 있으므로 에너지 절약 효과가 아주 현저하다.
현재 중국의 공업용 에어컨 냉각탑의 순환수 부유 수두(abundant water head)는 일반적으로 4m ~ 15m 사이에 있고, 배수관(distributing water pipe)이 있는 곳은 0.5m ~ 1m의 압력 수두가 필요하다. 따라서 이 부분의 순환수 부유 수두를 회수하는 수력 터빈은 배압이 있는 환경에서 작동되나, 냉각탑 송풍기의 회전 속도가 비교적 낮으므로 냉각탑의 송풍기와 직결되기 위하여, 반드시 저속 환류식 수력 터빈을 선택해야 한다. 그러나 현재 수력 터빈 모델 중에는 이러한 작동 환경을 만족시키는 냉각 송풍기와 직결되는 저속 환류식 수력 터빈이 아직 없고, 감속 박스를 통해 통상의 환류식 수력 터빈을 냉각탑의 송풍기와 서로 연결하는 구동 모드를 사용해야 한다. 그러나 감속 박스의 작동 조건이 비교적 열악하므로 소음이 클 뿐만 아니라 수명이 짧으며, 제조원가도 상응하게 높아진다. 따라서 이러한 작동 환경을 만족시키는 단위 회전 속도가 저속이고, 냉각탑의 송풍기와 직결되는 환류식 수력 터빈을 설계하는 것은 중대한 현실적인 의의를 지니고 있다.
출원인은 대량의 계산 분석과 실험을 통해 수력 터빈의 각 부분의 사이즈에 대해 합리적으로 설계를 진행한다면 수력 터빈의 출력 회전 속도를 원하는 범위 내에서 제어할 수 있다고 생각한다.
본 발명의 목적은 감속 박스를 구비한 냉각탑용 수력 터빈에 존재하는 소음이 크고, 고장률이 높으며, 제조와 유지원가가 높은 문제를 해결하기 위해, 효율이 높고, 사이즈가 작은 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 광범위하게 응용될 수 있는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈을 설계하여, 냉각탑용 러너가 기어 감속 박스를 사용하지 않아도 되게 하는 것이다.
본 발명의 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈은,
물이 유입되는 스크롤 케이스(1); 1열의 가이드 베인(guide vanes)이 고리형으로 배치되어 있는 시트 링(2, seat ring); 하부 링(3, lower ring), 곡면 블레이드(4, curved surface blades), 상부 크라운(5, upper crown)으로 구성되는 회전 속도가 저속인 혼류식 수력 터빈의 러너(12, runner); 스트레이트 테이퍼형 출수관(9, straight tapered water outlet pipe) 및 사이드 물탱크(10, side water outlet box)를 포함한다.
상기 시트 링(2)은 스크롤 케이스(1)의 내측에 장착되고, 시트 링(2) 중의 가이드 베인 사이의 입수구와 스크롤 케이스(1)의 출수 채널이 서로 통하고, 스크롤 케이스(1)의 입수구와 냉각탑 순환수관의 출수구가 서로 통하고, 시트 링(2) 중의 가이드 베인 사이의 출수구와 러너 중간의 곡면 블레이드(4)의 사이에 형성된 입수구가 서로 통하고, 곡면 블레이드(4) 사이에 형성된 출수구와 스트레이트 테이퍼형 출수관(9)의 입수구가 서로 통하고, 스트레이트 테이퍼형 출수관(9)의 출수구와 사이드 물탱크(10)의 입수구가 서로 통하고, 사이드 물탱크(10)의 출수구와 냉각탑 순환수관의 입수구가 서로 통하는 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈에 있어서, 상기 러너(12)에 베어링 시트(6)가 장착되어 있고, 베어링 시트(6)에 축(7)이 장착되어 있고, 축(7)에 냉각 팬 블레이드가 직접 장착되어 있으며, 단위 회전 속도
Figure pct00001
의 값은 28 ~ 42이며, 상기 식에서 n은 냉각 팬 블레이드의 정격회전 속도이며, D1은 러너(12)의 입수구 직경이며, H는 탑에 유입되는 물의 수압인 것을 특징으로 한다.
상기 러너 유로 부분의 높이 H1과 러너(12)의 입수구 직경 사이의 관계는 H1/D1=0.35 ~ 0.42이며, 러너(12)의 출수구 직경 D2과 입수구 직경 D1의 비율은 D2/D1=0.4 ~ 0.6이며, 러너(12)의 상부 크라운면과 하부 링면은 모두 곡면이며, 상부 크라운면을 형성하는 모선 평균 곡률은 1.6rad/m ~ 1.7rad/m이며, 하부 링면을 형성하는 모선 평균 곡률은 4.8rad/m ~ 4.9rad/m이며, 러너(12) 중의 곡면 블레이드(4)의 수량은 16 ~ 20이며, 곡면 블레이드의 날개형 최소 두께 대 최대 두께의 비율은 0.28 ~ 0.34이다.
상기 시트 링(2) 중의 가이드 베인은 1열로 배치되고, 도류(導流) 작용과 지지 작용을 일으키며, 가이드 베인의 내접원 직경 D4, 외접원 직경 D3과 러너(12) 입수구 직경 D1의 비율 D4/D1, D3/D1은 각각 1 ~ 1.1과 1.15 ~ 1.25이며, 가이드 베인의 수량은 15 ~ 19이며, 가이드 베인은 음(負)의 곡률을 갖는 날개형을 사용한다.
상기 스트레이트 테이퍼형 출수관(9)의 높이 H2는 러너(12)의 입수구 직경 D1의 0.2 ~ 0.5배이며, 스트레이트 테이퍼형 출수관(9)의 출구 직경 D5는 러너(12) 입수구 직경 D1의 0.45 ~ 0.75배이다.
상기 사이드 물탱크(10)의 높이 H3은 러너(12)의 입수구 직경 D1의 0.2 ~ 0.4배이며, 사이드 물탱크(10)에는 모두 4개의 출수구가 설치되어 있고, 각 출수구의 너비 B는 러너(12)의 입수구 직경 D1의 0.4 ~ 0.6배이다.
상기 수력 터빈의 좌우 방향에서의 최대 사이즈 L1은 러너(12)의 입수구 직경 D1의 1.8 ~ 2.0배이며, 전후 방향에서의 최대 사이즈 L2는 러너(12)의 입수구 직경 D1의 1.7 ~ 1.9배이다.
상기 본 발명의 효율에 직접적으로 영향을 주는 가이드 베인의 입수면(upstream face)의 곡선 방정식은 y=A1x4 + B1x3 + C1x2 + D1x + E1이며, 여기서 A1=(-7×10-8)~(-9×10-8), B1=(3.5×10-5)~(5.5×10-5), C1=(-6.5×10-5)~(-8.5×10-5), D1=(2.2×10-1)~(2.6×10-1), E1=(-9×10-2)~(-1.3×10-1), 배수면(downstream face)의 곡선 방정식은 y=A2x4 + B2x3 + C2x2 + D2x + E2이며, 여기서 A2=(1.9×10-9)~(2.3×10-9), B2=(-1.7×10-6)~(-2.1×10-6), C2=(-9.5×10-4)~(-1.0×10-3), D2=(2.5×10-1)~(3.0×10-1), E2=3.1 ~ 3.7이며, 상기 방정식에서 x, y의 단위는 mm이며, 상기 가이드 베인의 헤드부 입수면과 배수면 사이는 원활하게 연결되고, 상기 가이드 베인의 테일부 입수면과 배수면 사이는 접선(fold line) 연결된다.
본 발명은 합리적 설계와 정합을 통해 비발전형 냉각탑용 혼류식 수력 터빈의 출력 회전 속도 제어문제를 근본적으로 해결하였으며, 냉각 팬 블레이드가 필요로 하는 정격회전 속도에 의해 시트 링 중의 음의 곡률을 갖는 베인의 사이즈와 형상을 최종적으로 확정하고 러너 중의 곡면 블레이드의 사이즈와 형상을 확정할 수 있으며, 컴퓨터 최적화를 통해 가장 바람직한 사이즈를 얻음으로써 구동력 요구를 만족시킬 수 있다.
본 발명은 감속 박스를 사용하지 않아도 되므로, 시스템의 소음을 크게 줄일 수 있으며, 제조 및 유지원가를 줄일 수 있으며, 무고장 작동 시간을 80% 이상으로 증가시키는 동시에 전체의 효율을 86% 이상으로 유지시킬 수 있다.
본 발명은 종래의 수력 터빈 설계에서의 단위 회전 속도의 사용범위를 돌파하여, 단위 회전 속도의 값을 종래의 80 이상에서 28~42 사이로 감소시켰다. 즉,
Figure pct00002
값은 28 ~ 42 사이에 있으며, 여기서 n11은 단위 회전 속도이며, n은 송풍기의 실제 회전 속도(r/min)이며, D1은 러너의 입수구 직경이며, H는 탑에 유입되는 물의 수압이다(수주를 단위로 함: m). 냉각탑 수력 터빈의 특징에 적응될 뿐만 아니라, 전체 사이즈를 줄이는데 유리하며, 효율을 높인다.
도 1은 본 발명의 스크롤 케이스 단면이 다중 금속 사다리꼴일 때의 전체구조 정면 개략도이다.
도 2는 도 1의 평면 개략도이다.
도 3은 본 발명의 스크롤 케이스 단면이 다중 금속 타원형일 때의 전체구조 정면도이다.
도 4는 본 발명의 러너 블레이드의 3D 개략도이다.
도 5는 본 발명의 음의 곡률을 갖는 날개형 가이드 베인의 3D 개략도이다.
다음은 도면과 실시예를 결합하여 본 발명에 대해 추가적으로 설명한다.
도 1 ~ 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈은,
횡단면이 타원형(도 3) 또는 사다리꼴(도 1)인 물이 유입되는 금속 스크롤 케이스(1); 1열의 가이드 베인이 고리형으로 배치되어 있는 시트 링(2); 하부 링(3), 곡면 블레이드(4), 상부 크라운(5)으로 구성되는 회전 속도가 저속인 혼류식 수력 터빈의 러너(12); 스트레이트 테이퍼형 출수관(9) 및 사이드 물탱크(10)를 포함하며, 시트 링(2)은 스크롤 케이스(1)의 내측에 장착되고, 스크롤 케이스(1)는 지지대(8) 상에 지지되고, 러너(12)의 하부에 합류판(11)이 장착되어 있고, 도 1에 도시한 바와 같이, 시트 링(2) 중의 가이드 베인 사이의 입수구와 스크롤 케이스(1)의 출수채널이 서로 통하고, 스크롤 케이스(1)의 입수구와 냉각탑 순환수관의 출수구가 서로 통하고, 시트 링(2) 중의 가이드 베인 사이의 출수구와 러너 중간의 곡면 블레이드(4)의 사이에 형성된 입수구가 서로 통하고, 곡면 블레이드(4) 사이에 형성된 출수구와 스트레이트 테이퍼형 출수관(9)의 입수구가 서로 통하고, 스트레이트 테이퍼형 출수관(9)의 출수구와 사이드 물탱크(10)의 입수구가 서로 통하고, 사이드 물탱크(10)의 출수구와 냉각탑 순환수관의 입수구가 서로 통하며, 상기 러너에 베어링 시트(6)가 장착되어 있고, 베어링 시트(6)에 축(7)이 장착되어 있고, 축(7)에 냉각 팬 블레이드(도면에 도시하지 않음)가 직접 장착되어 있다. 완제품의 단위 회전 속도
Figure pct00003
의 값은 28 ~ 42 사이이며(식에서 n은 냉각 팬 블레이드의 정격회전 속도이며, D1은 러너(12)의 입수구 직경이며, H는 탑에 유입되는 물의 수압, 단위는 수주 높이 m이다), 공식에서 알 수 있듯이, 팬의 회전 속도 n과 작은 헤드 압력 H을 확정하기만 하면(이 두 파라미터는 냉각탑의 설계 파라미터에 의해 확정된다) 유일한 러너의 입수구 직경 D1을 확정할 수 있으므로, 유일하게 전체 수력 터빈의 각 부분(러너, 블레이드, 시트 링, 가이드 베인, 최대 길이와 최대 너비를 포함)의 사이즈를 확정할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 만약 러너(12)의 유로 부분의 높이 H1/D1=0.35 ~ 0.42라면, 러너(12)의 출수구 직경과 입수구 직경의 비율은 D2/D1=0.4 ~ 0.6이며, 러너(12)의 상부 크라운면과 하부 링면은 모두 곡면이며, 크라운면을 형성하는 모선 평균 곡률은 1.6rad/m ~ 1.7rad/m이며, 하부 링면을 형성하는 모선 평균 곡률은 4.8rad/m ~ 4.9rad/m이며, 러너(12) 중의 곡면 블레이드(4)의 수량은 16 ~ 20이며, 곡면 블레이드의 날개형 최소 두께와 최대 두께의 비율은 0.28 ~ 0.34이다.
시트 링(2) 중의 가이드 베인은 1열로 배치되고, 도류(導流) 작용과 지지 작용을 일으키며, 가이드 베인의 내부원, 외부원과 러너의 공칭 입수구 직경의 비율 D4/D1, D3/D1은 각각 1 ~ 1.1과 1.15 ~ 1.25이며, 가이드 베인의 수량은 15 ~ 19이며, 가이드 베인은 음의 곡률을 갖는 날개형을 사용한다. 도 5는 본 발명의 음의 곡률을 갖는 날개형 가이드 베인의 3D 개략도이다.
도 1, 도 3에 도시한 바와 같이, 스트레이트 테이퍼형 출수관(9)의 높이 H2는 러너(12)의 입수구 직경 D1의 0.2 ~ 0.5배이며, 스트레이트 테이퍼형 출수관(9)의 출구 직경 D5는 러너(12)의 입수구 직경 D1의 0.45 ~ 0.75배이다.
도 1, 도 3에 도시한 바와 같이, 사이드 물탱크(10)의 높이 H3은 러너(12) 입수구 직경 D1의 0.2 ~ 0.4배이며, 사이드 물탱크(10)에는 모두 4개의 출수구가 설치되어 있고, 각 출수구의 너비 B는 러너(12)의 입수구 직경 D1의 0.4 ~ 0.6배이다.
수력 터빈의 좌우 방향에서의 최대 사이즈 L1은 러너(12)의 입수구 직경 D1의 1.8 ~ 2.0배이며, 전후 방향에서의 최대 사이즈 L2는 러너(12)의 입수구 직경 D1의 1.7 ~ 1.9배이다.
수력 터빈의 효율에 직접적으로 영향을 주는 가이드 베인의 입수면의 곡선 방정식은 y=A1x4 + B1x3 + C1x2 + D1x + E1이며, 여기서 A1=(-7×10-8)~(-9×10-8), B1=(3.5×10-5)~(5.5×10-5), C1=(-6.5×10-5)~(-8.5×10-5), D1=(2.2×10-1)~(2.6×10-1), E1=(-9×10-2)~(-1.3×10-1), 배수면(downstream face)의 곡선 방정식은 y=A2x4 + B2x3 + C2x2 + D2x + E2 이며, 여기서 A2=(1.9×10-9)~(2.3×10-9), B2=(-1.7×10-6)~(-2.1×10-6), C2=(-9.5×10-4)~(-1.0×10-3), D2=(2.5×10-1)~(3.0×10-1), E2=3.1 ~ 3.7이며, 상기 방정식에서 x, y의 단위는 mm이며, 상기 가이드 베인의 헤드부 입수면과 배수면 사이는 원활하게 연결되고, 상기 가이드 베인의 테일부 입수면과 배수면 사이는 접선(fold line) 연결되어 있다.
이로부터 알 수 있듯이, 본 분야의 기술자는 본 발명이 제공하는 공식에 따라 요구에 부합하는 수력 터빈을 매우 편리하게 설계할 수 있다. 실험 데이터에 의하면 단위 회전 속도 n11의 값이 28 ~ 42 사이일 때 본 발명의 수력 터빈의 효율은 86% 정도를 유지하며, n11의 값이 28 미만일 때, 실측 회전 속도는 정격회전 속도 30% 이상보다 뚜렷하게 낮으며, 1/3의 회전 속도를 향상시키려면 효율은 원래의 기초상에서 90% 이상 향상되어야 하며, 단위 회전 속도 n11의 값이 42보다 클 때, 전체 사이즈가 증가할 뿐만 아니라 실측한 출력 회전 속도 또한 동일한 상황이 나타나므로, 단위 회전 속도 n11의 값 범위는 28 ~ 42가 가장 바람직하다.
본 발명의 주요공정 과정은 다음과 같다.
일정한 압력 및 유량의 물이 스크롤 케이스를 통과하여 일정한 수환량(環量)을 형성하여 시트 링에 유입되며, 가이드 베인의 도류와 증속 작용을 통해 수력 터빈의 러너에 충격을 가하여 러너를 회전시키며, 러너는 축(7)을 회전시키고, 축(7)은 상단의 팬 블레이드를 회전시킴으로써, 물 에너지로부터 기계 에너지로의 전환을 실현하며, 러너에서 나온 물은 최종적으로 사이드 물탱크로부터 배출되어 에어컨 시스템으로 유입되어 순환한다.
본 발명에서 언급하지 않은 부분은 모두 종래기술과 서로 동일하거나 또는 종래기술을 이용하여 실현할 수 있다.
1: 금속 스크롤 케이스
2: 시트 링
3: 하부 링
4: 곡면 블레이드
5: 상부 크라운
9: 스트레이트 테이퍼형 출수관
10: 사이드 물탱크
11: 합류판
12: 러너

Claims (7)

  1. 물이 유입되는 스크롤 케이스(1);
    1열의 가이드 베인이 고리형으로 배치되어 있는 시트 링(2);
    하부 링(3), 곡면 블레이드(4), 상부 크라운(5)으로 구성되는 회전 속도가 저속인 혼류식 수력 터빈의 러너(12);
    스트레이트 테이퍼형 출수관(9) 및 사이드 물탱크(10)를 포함하며,
    상기 시트 링(2)은 상기 스크롤 케이스(1)의 내측에 장착되고, 상기 시트 링(2) 중의 가이드 베인 사이의 입수구와 상기 스크롤 케이스(1)의 출수 채널이 서로 통하고, 상기 스크롤 케이스(1)의 입수구와 냉각탑 순환수관의 출수구가 서로 통하고, 상기 시트 링(2) 중의 가이드 베인 사이의 출수구와 러너 중간의 곡면 블레이드(4)의 사이에 형성된 입수구가 서로 통하고, 상기 곡면 블레이드(4) 사이에 형성된 출수구와 스트레이트 테이퍼형 출수관(9)의 입수구가 서로 통하고, 상기 스트레이트 테이퍼형 출수관(9)의 출수구와 사이드 물탱크(10)의 입수구가 서로 통하고, 상기 사이드 물탱크(10)의 출수구와 냉각탑 순환수관의 입수구가 서로 통하는 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈에 있어서,
    상기 러너(12)에 베어링 시트(6)가 장착되어 있고, 상기 베어링 시트(6)에 축(7)이 장착되어 있고, 상기 축(7)에 냉각 팬 블레이드가 직접 장착되어 있으며, 단위 회전 속도
    Figure pct00004
    의 값은 28 ~ 42이며, 상기 식에서 n는 냉각 팬 블레이드의 정격 회전 속도이며, D1은 러너(12)의 입수구 직경이며, H는 탑에 유입되는 물의 수압인 것을 특징으로 하는 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 러너의 유로 부분의 높이 H1과 러너(12)의 입수구 직경 사이의 관계는 H1/D1=0.35 ~ 0.42이며, 상기 러너(12)의 출수구 직경 D2와 입수구 직경 D1의 비율은 D2/D1=0.4 ~ 0.6이며, 상기 러너(12)의 상부 크라운면과 하부 링면은 모두 곡면이며, 상기 상부 크라운면을 형성하는 모선 평균 곡률은 1.6rad/m ~ 1.7rad/m이며, 상기 하부 링면을 형성하는 모선 평균 곡률은 4.8rad/m ~ 4.9rad/m이며, 상기 러너(12) 중의 곡면 블레이드(4)의 수량은 16 ~ 20이며, 상기 곡면 블레이드의 날개형 최소 두께와 최대 두께의 비율은 0.28 ~ 0.34인 것을 특징으로 하는 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시트 링(2) 중의 가이드 베인은 1열로 배치되고, 도류(導流) 작용과 지지 작용을 일으키며, 상기 가이드 베인의 내접원 직경 D4, 외접원 직경 D3과 상기 러너(12)의 입수구 직경 D1의 비율 D4/D1, D3/D1은 각각 1 ~ 1.1과 1.15 ~ 1.25이며, 상기 가이드 베인의 수량은 15 ~ 19이며, 상기 가이드 베인은 음(負)의 곡률을 갖는 날개형을 사용하는 것을 특징으로 하는 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스트레이트 테이퍼형 출수관(9)의 높이 H2는 러너(12) 입수구 직경 D1의 0.2 ~ 0.5배이며, 상기 스트레이트 테이퍼형 출수관(9)의 출구 직경 D5는 상기 러너(12) 입수구 직경 D1의 0.45 ~ 0.75배인 것을 특징으로 하는 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 사이드 물탱크(10)의 높이 H3은 상기 러너(12) 입수구 직경 D1의 0.2 ~ 0.4배이며, 사이드 물탱크(10)에는 모두 4개의 출수구가 설치되어 있고, 각 출수구의 너비 B는 러너(12) 입수구 직경 D1의 0.4 ~ 0.6배인 것을 특징으로 하는 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈.
  6. 제1항에 있어서,
    좌우 방향에서의 최대 사이즈 L1은 러너(12) 입수구 직경 D1의 1.8~2.0배이며, 전후 방향에서의 최대 사이즈 L2는 러너(12) 입수구 직경 D1의 1.7~1.9배인 것을 특징으로 하는 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 베인의 입수면(upstream face)의 곡선 방정식은 y=A1x4 + B1x3 + C1x2 + D1x + E1이며, 여기서 A1=(-7×10-8)~(-9×10-8), B1=(3.5×10-5)~(5.5×10-5), C1=(-6.5×10-5)~(-8.5×10-5), D1=(2.2×10-1)~(2.6×10-1), E1=(-9×10-2)~(-1.3×10-1), 배수면(downstream face)의 곡선 방정식은 y=A2x4 + B2x3 + C2x2 + D2x + E2 이며, 여기서 A2=(1.9×10-9)~(2.3×10-9), B2=(-1.7×10-6)~(-2.1×10-6), C2=(-9.5×10-4)~(-1.0×10-3), D2=(2.5×10-1)~(3.0×10-1), E2=3.1 ~ 3.7이며, 상기 방정식에서 x, y의 단위는 mm이며, 상기 가이드 베인의 헤드부 입수면과 배수면 사이는 원활하게 연결되고, 상기 가이드 베인의 테일부 입수면과 배수면 사이는 접선(fold line) 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 수력학적 에너지 절약형 냉각탑에 응용되는 직결 저속 소형 혼류식 수력 터빈.
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