//
Yeni arama için tıklayınız.
 

Tez

Uğur İnanç İnci

Mikro Pelton Türbin Tasarımı, Sayısal Analizleri Ve Deneysel Olarak İncelenmesi

Desıgn, Numerıcal And Experımental Analysıs Of Mıcro Pelton Turbıne

Türkçe

Yüksek Lisans

Gazi Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Anabilim Dalı

Prof. Dr. Nuri YÜCEL

2019

Hidrolik Türbin, Turbomakina, Pelton Türbini, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği

 

Tez kapsamında, 20 metre düşü ve 1,5 lt/sn debi aralığına göre mikro kapasitedeki Pelton türbini tasarımı gerçekleştirilmiştir. Söz konusu tasarım; temel analitik yaklaşımlar, yapılan literatür araştırması sonucunda elde edilen sayısal ve deneysel sonuçların değerlendirilmesi ve Pelton türbin endüstrisinde oluşturulan bilgi birikimi de göz önünde bulundurularak gerçekleştirilmiştir. Tasarım süreci Pelton türbinleri için literatürde izlenen adımlara paralel olarak öncelikle analitik yöntemler ile deneysel sonuçların birlikte değerlendirilmesiyle başlatılmıştır. Ardından, çark ve nozul ekipmanlarının ayrıntılı sayısal analizleri FlowVision HAD yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sayısal analizler gerçekleştirilirken öncelikle farklı kaşık geometrileri üzerinde statik analizler yapılarak, tork değerleri elde edilmiş türbin verimini artırmaya yönelik uygun kaşık / çark geometrilerinin hangileri olabileceği hususu incelenmiştir. Çalışmanın devamında, seçilen uygun çark ve kaşık profiline göre üç boyutlu geometriler ve sayısal ağ oluşturularak HAD analizleri sürdürülmüştür. Analizler, çark etrafında sırasıyla 18 ve 19 kaşık olacak şekilde tekrarlanmış ve tork değerlerindeki değişimler elde edilmiştir. Sonuç olarak, bu debi ve düşüde en verimli çarkın 18 kaşıklı, bir nozullu ve kaşık sapma açısı 8 derece olan çark olduğu belirlenmiştir. Bu çarkın imalatı gerçekleştirilerek üzerinde tork ve çıkış gücü testleri yapılmıştır. Testler sonucunda deneysel ve sayısal değerler arasında % 6,5’lik kabul edilebilir bir hata oranı hesaplanmıştır.

 

In this study, a micro Pelton Turbine which has 20 m. head and 1,5 lt/s flow rate is performed analysis of a micro pelton turbine. The design is obtained using analytical and experimental results in literature and Pelton turbine industry experiences. Design process follows firstly the steps mentioned in the literature and then brings theoretical and experimental results together. After the predesign stage, the numerical analysis of the propeller and nozzle of the turbine are performed by using a scientific CFD software which is called FlowVision. While CFD processing, static analysis of different propeller geometries and obtained torque values are firstly performed. After that, utilizing these torque values, it is decided to increase turbine hydrolic efficiency that which propellers are numerical analysed. In order to analyse propellers and buckets which are chosen, the numerical geometries and grids are formed and then CFD analysis are made. Analysis are iterated for propellers which have 18 and 19 buckets, respectively and gained torque values related to propellers. As a result of computational analysis, it is obtained that the most efficient propeller is 19-bucket propeller with one nozzle and 8-degree deviation angle. In the last part of the study, The propeller is manufactured and tested for output power. As a result of experimental investigation, the numerical and experimental results are compared and a 6,5 % error rate between them reached which is acceptable in engineering point of view.