FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ

SÖZEN, Adnan; YAVUZCAN, H. Güçlü; KEÇEL, SELÇUK

FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ

Adnan SÖZEN, (Gazi Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)

Selçuk KEÇEL, (Gazi Üniversitesi, Mimarlık Fakültesi, Endüstri Ürünleri Tasarımı Bölümü, Ankara, Türkiye)

H. Güçlü YAVUZCAN (Gazi Üniversitesi, Mimarlık Fakültesi, Endüstri Ürünleri Tasarımı Bölümü, Ankara, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

5 0

Yıl: 2014 Cilt: 29 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 243 - 252 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ

Öz:

Hidroelektrik santrallerde enerjinin etkin dönüşümünü sağlayan türbinler karmaşık yapıları ve tasarımları bakımından önem taşıyan bileşenlerden biridir. Bu çalışmada hidroelektrik santraller için düşü ve güç gibi temel parametreleri belirli olan bir Francis tipi türbin ve çıkış borusu için akış analizleri hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) hesapları yapılmıştır. Çalışmanın temel amacı türbinden maksimum gücü elde edebilmek için optimum yönlendirme kanat açısının tespitidir. Maksimum güce ulaşırken rotor kanatlarında oluşan eşdeğer gerilmelerin malzeme dayanımı üzerindeki etkileri de irdelenmiştir. Maksimum moment, hidrolik ve çark verimi ile türbin gücü 25oyönlendirme kanat açısında elde edilmiş olup eşdeğer basınç 6,7 MPa olarak hesaplanmıştır.

Anahtar Kelime:

THE EFFECT OF THE ANGLE OF THE WICKET GATE ON TURBINE EFFICIENCY AND STRENGTH IN FRANCIS TYPE TURBINES

Öz:

Turbines which provide active transformation of the energy in hydroelectric power plants are one of the significant components regarding their design and complex structures. In this study, computational fluid dynamics (CFD) calculations for a Francis type turbine whose fundamental parameters like head and power are definite and outlet pipe flow analyses of hydroelectric plants were done. The main purpose of the study is to determine optimum guidance wicket gate angle for obtaining maximum power from turbine. As reaching to maximum power, the effects of equivalent stresses formed in rotor blades on mechanical strength were also examined. Maximum torque, hydraulic and rotor efficiency, and turbine power was obtained from a guidance blade angle of 25o , equivalent pressure was calculated as 6.7 MPa.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Jain, S., Saini, R.P., Kumar, A., CFD approach for prediction of efficiency of Francis türbine IGHEM-2010, AHEC IIT Roorkee, India, Oct. 21-23, 2010.
2. Saaed, R.A., Galybin, A.N., Popov, V., Modelling of flow-induced stresses in a Francis turbine runner, Advances in Engineering Software, Cilt 41,12451255, 2010.
3. Yıldız, M., Çelebioğlu, K. Francis Tipi Bir Türbinin Parametrik Modellenmesi, Nuclear&Renewable Energy Resources Conference With International Participation, Ankara Türkiye, 402-407, 28-29 Eylül 2009.
4. Okyay, G., Çelebioğlu, K., Aydın, İ., Ger, A.M., Francis Tipi Su Türbinlerinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Yöntemleri İle Tasarlanması, Nuclear&Renewable Energy Resources Conference With International Participation, AnkaraTürkiye. 388-394, 28-29 Eylül 2009.
5. Chen, W., Çelebioğlu, K., Francis tipi su türbinlerinin sonlu elemalar yöntemi ile yapısal analizi, Nuclear&Renewable Energy Resources Conference With International Participation, AnkaraTürkiye, 378-383, 28-29 Eylül 2009.
6. Nilsson, H., Davidson, L.A, Numerical Comparison of Four Operating Conditions in a Kaplan Water Turbine, Focusing on Tip Clearance Flow Published in the proceedings of the 20th IAHR Symposium, Charlotte, North Carolina-USA, 6-9 Ağustos 2000.
7. ANSYS, Inc.Fluent Theory Guide, Southpointe 275 Technology Drive Canonsburg USA, 2011.
8. Versteeg, H.K., Malalasekera, W., An Introduction to Computational Fluid Dynamics The Finite Volume Method, Pearson Prentice Hall Second edition-USA, 2007.
9. Negru, R.S. Muntean, L., Marsavina, R., SusanResiga, R., Pasca, N., Computation of Stress Distribution in a Francis Turbine Runner Induced by Fluid Flow, Computational Materials Science, Cilt 64, 253259, 2012.
10. Ivanchenko, I., Smelkov, L., Pupko, T., Timashkov, A., Vapnik, B., Stressstrain state of Francis turbine blades, Power Technology and Engineering. New York: Springer;. Cilt 62, 755, 1982.
11. Ruofu, X, Zhengwei, W., Yongyao, L., Dynamic Stresses in a Francis Turbine Runner Based on Fluid-Structure Interaction Analysis, Tsinghua Sci Technology Cilt 13, Sayı 5, 587 592, 2008.
12. Hirsch, C., Numerical computation of internal and external flows, JohnWiley & Sons. Ltd.- Oxford, Great Britain: 2007.
13. Hyen-Jun, C., Mohammed, A.Z., HyoungWoon, R., Pil-Su, H., Sueg-Young, O., YoungHo, L., CFD Validation of Performance Improvement of a 500 kW Francis Turbine, Renewable Energy, Cilt 54, 111-123, 2013.
14. Zhengkun, F. , Henri, C., Michel, S., Sebastien, M., Optimal Blank Design Based on finite Element Method for Blades of Large Francis Turbines, Simulation Modelling Practice and Theory, Cilt 36, 1121, 2013.
15. Başeşme, H., Hidroelektrik Santraller ve Hidrolelektrik Santral Tesisleri EÜAŞ, Ankara, 2003 Sf:95

APA	SÖZEN A, KEÇEL S, YAVUZCAN H (2014). FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ. , 243 - 252.
Chicago	SÖZEN Adnan,KEÇEL SELÇUK,YAVUZCAN H. Güçlü FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ. (2014): 243 - 252.
MLA	SÖZEN Adnan,KEÇEL SELÇUK,YAVUZCAN H. Güçlü FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ. , 2014, ss.243 - 252.
AMA	SÖZEN A,KEÇEL S,YAVUZCAN H FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ. . 2014; 243 - 252.
Vancouver	SÖZEN A,KEÇEL S,YAVUZCAN H FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ. . 2014; 243 - 252.
IEEE	SÖZEN A,KEÇEL S,YAVUZCAN H "FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ." , ss.243 - 252, 2014.
ISNAD	SÖZEN, Adnan vd. "FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ". (2014), 243-252.

APA	SÖZEN A, KEÇEL S, YAVUZCAN H (2014). FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 29(2), 243 - 252.
Chicago	SÖZEN Adnan,KEÇEL SELÇUK,YAVUZCAN H. Güçlü FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 29, no.2 (2014): 243 - 252.
MLA	SÖZEN Adnan,KEÇEL SELÇUK,YAVUZCAN H. Güçlü FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.29, no.2, 2014, ss.243 - 252.
AMA	SÖZEN A,KEÇEL S,YAVUZCAN H FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2014; 29(2): 243 - 252.
Vancouver	SÖZEN A,KEÇEL S,YAVUZCAN H FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2014; 29(2): 243 - 252.
IEEE	SÖZEN A,KEÇEL S,YAVUZCAN H "FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 29, ss.243 - 252, 2014.
ISNAD	SÖZEN, Adnan vd. "FRANCİS TÜRBİNLERİNDE YÖNLENDİRME KANAT AÇISININ ÇARK MUKAVEMETİNE VE TÜRBİN VERİMİNE ETKİSİ". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 29/2 (2014), 243-252.