Uma turbina axial será projetada para trabalhar com
[m] e 26 pares de polos no gerador (frequência da rede:
), possuindo os seguintes dados construtivos preliminares: i) diâmetro externo: 3 [m], ii) diâmetro interno: 1 [m], iii) ângulo construtivo na saída:
, iv) rendimento hidráulico:
. Determine: a componente meridional, a vazão e o ângulo construtivo na entrada.
Passo 1
O enunciado pede para projetar uma turbina axial com: cabeça hidráulica H = 15 m, 26 pares de polos (f = 60 Hz), diâmetros interno d_i = 1 m e externo d_e = 3 m, ângulo de saída β2 = 30° e rendimento hidráulico η_h = 0,92. Vamos precisar de: cálculo da velocidade angular, velocidade periférica U ao diâmetro médio, componente meridional C_m, vazão Q, e ângulo de entrada β1.
Passo 2
Calcular a velocidade de rotação síncrona e a velocidade periférica no diâmetro médio. O número de polos é 2·26 = 52, logo a rotação é
Em rad/s:
O diâmetro médio é
logo o raio médio R = 1 m, e
Passo 3
Determinar C_m a partir do ângulo de saída β2, assumindo que não há vazão residual tangencial (C_{u2}=0). A relação entre C_m, U e β2 é
pois C_{u2}=0. Então
Passo 4
Calcular a vazão Q usando a área de passagem anular A =
. Temos
então
Passo 5
Determinar a velocidade tangencial de entrada C_{u1} pela equação de Euler corrigida pelo rendimento hidráulico:
Como C_{u2}=0, g=9,81 m/s^2, H=15 m, η_h=0,92 e U=14,51 m/s:
Passo 6
Calcular o ângulo de entrada β1 usando a relação da componente meridional e o desvio relativo no ingresso:
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Resposta
C_m ≈ 8,38 m/s; Q ≈ 52,6 m^3/s; ângulo de entrada β1 ≈ 19°.