RU175269U1 - Гидравлическая низконапорная пропеллерная турбина - Google Patents
Гидравлическая низконапорная пропеллерная турбина Download PDFInfo
- Publication number
- RU175269U1 RU175269U1 RU2017110883U RU2017110883U RU175269U1 RU 175269 U1 RU175269 U1 RU 175269U1 RU 2017110883 U RU2017110883 U RU 2017110883U RU 2017110883 U RU2017110883 U RU 2017110883U RU 175269 U1 RU175269 U1 RU 175269U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- propeller turbine
- hydraulic
- low
- pressure
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
- F03B17/061—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/04—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with substantially axial flow throughout rotors, e.g. propeller turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
- F03B3/121—Blades, their form or construction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области гидроэнергетики, может использоваться при создании низконапорных малых и микроГЭС на равнинных водотоках и гидротехнических сооружениях и направлена на повышение удельной работы гидравлической низконапорной пропеллерной турбины и соответственно ее мощности и КПД. Гидравлическая низконапорная пропеллерная турбина содержит статор 1, в камере которого расположен ротор 2, соединенный с цилиндрическим корпусом рабочего колеса 3, выполненным диаметроми закрепленным на валу 4, выведенном за пределы проточной части 5. На цилиндрическом корпусе рабочего колеса 3 установлен лопастной аппарат 6, содержащий, по меньшей мере, две идентичных рабочих лопасти 7 с центральным углом раскрытия α в проекции на плоскость вращения ротора 2 не более 125°, равномерно размещенных по окружности с углом установки β менее 25°. При этом цилиндрический корпус рабочего колеса 3 выполнен с осевым удлинениемв направлении от лопастного аппарата 6, равным, по меньшей мере, диаметруцилиндрического корпуса рабочего колеса 3, но не превышающего длины проточной части 5 гидравлической низконапорной пропеллерной турбины. 4 ил.
Description
Полезная модель относится к области гидроэнергетики и может использоваться при создании низконапорных малых и микроГЭС на равнинных водотоках и гидротехнических сооружениях.
Эффективность низконапорных ГЭС в большой степени зависит от гидравлических потерь в проточном тракте напорных водоводов и в самой турбине. В связи с этим при создании гидравлических турбин для низконапорных ГЭС чаще используют осевые типы турбин. Для малых ГЭС и особенно для микроГЭС конструктивно трудно реализовать турбины Каплана (турбины осевого типа) в классическом виде. Поэтому на практике часто ограничиваются конструктивным вариантом с нерегулируемым входным направляющим аппаратом и нерегулируемым рабочим колесом. Более того, часто именно в низконапорных осевых турбинах отказываются от установки входных лопастных направляющих аппаратов, которые хоть и увеличивают удельную полезную работу рабочего колеса, но одновременно снижают и реализуемый в нем напор, то есть снижают абсолютную полезную работу.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является известная низконапорная пропеллерная турбина (патент CZ №292197, публ. 14.08.2002, МПК F3B 3/12, F3B 3/04), содержащая статор, в камере которого расположен ротор, соединенный с цилиндрическим корпусом рабочего колеса, закрепленным на валу, выведенном за пределы проточной части. На цилиндрическом корпусе рабочего колеса установлен лопастной аппарат, содержащий, по меньшей мере, две одинаковых рабочих лопасти с центральным углом раскрытия α в проекции на плоскостьвращения ротора не более 125°, равномерно размещенных по окружности с углом установки β менее 25°.
Недостатком настоящего технического решения является низкая удельная работа пропеллерной турбины, определяющаяся окружной составляющей скорости потока на выходе из лопастного аппарата.
Технической задачей заявляемой полезной модели является увеличение разности окружной составляющей абсолютной скорости на входе и выходе из лопастного аппарата пропеллерной турбины.
Технический результат заключается в повышении удельной работы гидравлической низконапорной пропеллерной турбины и соответственно ее мощности и КПД.
Это достигается тем, что известная гидравлическая низконапорная пропеллерная турбина, содержащая статор, в камере которого расположен ротор, соединенный с цилиндрическим корпусом рабочего колеса, выполненным диаметром d и закрепленным на валу, выведенном за пределы проточной части, при этом на цилиндрическом корпусе рабочего колеса установлен лопастной аппарат, содержащий, по меньшей мере, две идентичных рабочих лопасти с центральным углом раскрытия α в проекции на плоскость вращения ротора не более 125°, равномерно размещенных по окружности с углом установки β менее 25°, при этом цилиндрический корпус рабочего колеса выполнен с осевым удлинением L в направлении от лопастного аппарата, равным, по меньшей мере, диаметру d цилиндрического корпуса рабочего колеса.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена гидравлическая низконапорная пропеллерная турбина с видом ее лопастного аппарата по направлению движения потока рабочей среды, на фиг. 2 представлено векторное поле скорости потока на входе в лопастной аппарат, на фиг. 3 показана эпюра распределения окружной составляющей скорости v1 по радиусу рабочего колеса в плоскости входа в лопастной аппарат пропеллерной турбины, выполненной традиционно, а на фиг. 4 - пропеллерной турбины, выполненной с удлиненным цилиндрическим корпусом рабочего колеса.
Гидравлическая низконапорная пропеллерная турбина содержит статор 1, в камере которого расположен ротор 2, соединенный с цилиндрическим корпусом рабочего колеса 3, выполненным диаметром d и закрепленным на валу 4, выведенном за пределы проточной части 5. На цилиндрическом корпусе рабочего колеса 3 установлен лопастной аппарат 6, содержащий, по меньшей мере, две идентичных рабочих лопасти 7 с центральным углом раскрытия α в проекции на плоскость вращения ротора 2 не более 125°, равномерно размещенных по окружности с углом установки β менее 25°. При этом цилиндрический корпус рабочего колеса 3 выполнен с осевым удлинением L в направлении от лопастного аппарата 6, равным, по меньшей мере, диаметру d цилиндрического корпуса рабочего колеса 3, но не превышающего длины проточной части 5 гидравлической низконапорной пропеллерной турбины.
Гидравлическая низконапорная пропеллерная турбина работает следующим образом.
Цилиндрический корпус рабочего колеса 3 вращается вместе с ротором 2 с частотой ω. Известно, что удельная работа пропеллерной турбины, характеризующая полезную удельную энергию, получаемую от ее лопастного аппарата, выражается уравнением Эйлера, имеющим в интегральной форме следующий вид:
где HT - удельная работа пропеллерной турбины; r - произвольный радиус лопастного аппарата; RD - внешний радиус лопастного аппарата; Rd - внутренний радиус лопастного аппарата; ω - частота вращения ротора; v 1 u - окружная составляющая абсолютной скорости рабочей среды на входе в лопастной аппарат; v 2 u - окружная составляющая абсолютной скорости рабочей среды на выходе из лопастного аппарата.
Для известной низконапорной пропеллерной турбины (по прототипу) поток на входе в ее лопастной аппарат имеет осевое направление, то есть вектор абсолютной скорости направлен по нормали к плоскости вращения колеса. Из этого следует, что окружная составляющая абсолютной скорости рабочей среды на входе в лопастной аппарат v 1 u равна нулю, а величина удельной работы HT такой турбины выражается интегралом
определяющимся лишь величиной окружной составляющей скорости v2u потока на выходе из лопастного аппарата.
За счет удлинения цилиндрического корпуса рабочего колеса 3 предлагаемой полезной модели действие сил вязкого трения со стороны поверхности цилиндрического корпуса рабочего колеса 3 на поток, движущийся ранее строго в осевом направлении, вызывает его отклонение перед входом в лопастной аппарат 6. Благодаря данному влиянию обеспечивается сообщение потоку окружной составляющей скорости v1u, и перед входом в лопастной аппарат 6 поток приобретает винтовой характер течения.
Абсолютная скорость на входе в лопастной аппарат 6 v1 приобретает окружную составляющую v1u, противоположную по направлению скорости v2u, и, как следствие этого, удельная работа предлагаемой гидравлической низконапорной пропеллерной турбины определяется уже не уравнением (2), а уравнением (1) и имеет величину, превышающую удельную работу турбины без удлинения цилиндрического корпуса рабочего колеса.
Графическое представление векторного поля течения потока рабочей среды на входе в лопастной аппарат 6 (фиг. 2), полученное авторами полезной модели посредством численного 3D-моделирования в среде программного комплекса FlowVision, наглядно демонстрирует приобретение потоком окружной составляющей скорости v1u.
Экспериментально установлено приращение удельной работы предлагаемой гидравлической низконапорной пропеллерной турбины. Это подтверждают эпюры распределения окружной составляющей скорости v1 по радиусу лопастного аппарата в плоскости входа в лопастной аппарат пропеллерной турбины на фиг. 3, 4. Причем на фиг. 3 эпюра а отражает распределение окружной составляющей скорости v1 в пропеллерной турбине, выполненной традиционно, а на фиг. 4 эпюра б отражает распределение окружной составляющей скорости v1 в пропеллерной турбине, выполненной с удлиненным корпусом рабочего колеса. Численное сравнение эпюр, представленных на фиг. 3 и 4, демонстрирует приращение скорости потока в области В вблизи цилиндрического корпуса.
Использование полезной модели позволяет повысить удельную работу гидравлической низконапорной пропеллерной турбины на 10,0-10,6% за счет увеличения разности окружной составляющей абсолютной скорости v1u на входе и v2u на выходе из лопастного аппарата пропеллерной турбины.
Claims (1)
- Гидравлическая низконапорная пропеллерная турбина, содержащая статор, в камере которого расположен ротор, соединенный с цилиндрическим корпусом рабочего колеса, выполненным диаметром d и закрепленным на валу, выведенном за пределы проточной части, при этом на цилиндрическом корпусе рабочего колеса установлен лопастной аппарат, содержащий, по меньшей мере, две идентичных рабочих лопасти с центральным углом раскрытия α в проекции на плоскость вращения ротора не более 125°, равномерно размещенных по окружности с углом установки β менее 25°, отличающаяся тем, что цилиндрический корпус рабочего колеса выполнен с осевым удлинением L в направлении от лопастного аппарата, равным, по меньшей мере, диаметру d цилиндрического корпуса рабочего колеса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017110883U RU175269U1 (ru) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Гидравлическая низконапорная пропеллерная турбина |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017110883U RU175269U1 (ru) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Гидравлическая низконапорная пропеллерная турбина |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU175269U1 true RU175269U1 (ru) | 2017-11-29 |
Family
ID=60581933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017110883U RU175269U1 (ru) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Гидравлическая низконапорная пропеллерная турбина |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU175269U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU188371U1 (ru) * | 2018-12-27 | 2019-04-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Низконапорная гидравлическая турбина |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4868408A (en) * | 1988-09-12 | 1989-09-19 | Frank Hesh | Portable water-powered electric generator |
CZ292197B6 (cs) * | 2000-12-18 | 2003-08-13 | Vysoké Učení Technické V Brně Fakulta Strojního In | Vírová turbína |
US7352074B1 (en) * | 1999-11-11 | 2008-04-01 | Peter Alexander Josephus Pas | System for producing hydrogen making use of a stream of water |
UA89555C2 (ru) * | 2008-03-17 | 2010-02-10 | Ярослав Владимирович Карбивнык | Осевой обратный насос |
RU2468249C2 (ru) * | 2008-09-04 | 2012-11-27 | Иван Михайлович Никифоров | Способ воздействия движущегося потока на винт ветро- или гидродвигателя и устройство для его реализации |
-
2017
- 2017-03-31 RU RU2017110883U patent/RU175269U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4868408A (en) * | 1988-09-12 | 1989-09-19 | Frank Hesh | Portable water-powered electric generator |
US7352074B1 (en) * | 1999-11-11 | 2008-04-01 | Peter Alexander Josephus Pas | System for producing hydrogen making use of a stream of water |
CZ292197B6 (cs) * | 2000-12-18 | 2003-08-13 | Vysoké Učení Technické V Brně Fakulta Strojního In | Vírová turbína |
UA89555C2 (ru) * | 2008-03-17 | 2010-02-10 | Ярослав Владимирович Карбивнык | Осевой обратный насос |
RU2468249C2 (ru) * | 2008-09-04 | 2012-11-27 | Иван Михайлович Никифоров | Способ воздействия движущегося потока на винт ветро- или гидродвигателя и устройство для его реализации |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU188371U1 (ru) * | 2018-12-27 | 2019-04-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Низконапорная гидравлическая турбина |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Thin et al. | Design and performance analysis of centrifugal pump | |
US8616829B2 (en) | Shrouded turbine assembly | |
RU2017130693A (ru) | Гидроэлектрическая/гидрокинетическая турбина и способы ее создания и использования | |
CN204458497U (zh) | 一种减小轴向力的化工离心泵叶轮 | |
RU175269U1 (ru) | Гидравлическая низконапорная пропеллерная турбина | |
JP5738252B2 (ja) | 波力発電プラントにおいて逆転双方向空気流とともに使用される衝動空気タービン装置 | |
CN108005834A (zh) | 一种水流式向心涡轮 | |
CN201074595Y (zh) | 水力模型泵 | |
RU2673965C1 (ru) | Насосный гидроагрегат | |
CN207974908U (zh) | 一种管道式发电机 | |
RU188371U1 (ru) | Низконапорная гидравлическая турбина | |
RU2628254C2 (ru) | Способ придания движения рабочему колесу и рабочее колесо гидротурбины | |
GB581444A (en) | Improvements in or relating to pumps, fans and like machines for transmitting energy to fluids | |
RU181361U1 (ru) | Центробежная турбина | |
Desai et al. | Validation of hydraulic design of spiral casing and stay vanes of Francis turbine using CFD | |
RU2474699C2 (ru) | Выходное устройство турбины | |
CN107762713A (zh) | 一种适用于大流量的多功能减压阀 | |
RU2592953C1 (ru) | Устройство ускорения низкопотенциального водного потока свободопоточной микрогэс | |
CN104389791B (zh) | 一种改进容积效率的旋喷泵及改进方法 | |
CN108131234A (zh) | 一种管道式发电机 | |
RU119823U1 (ru) | Многоступенчатый центробежный насос | |
RU2497025C1 (ru) | Вертикальный насос | |
RU99076U1 (ru) | Роторно-лопастная гидравлическая машина | |
KR20160123267A (ko) | 날개와 원통이 일체화된 발전 터빈 및 이를 이용한 발전방법 | |
RU179502U1 (ru) | Ветродвигатель |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180420 Effective date: 20180420 |