Projete o sistema de tubulação para abastecer uma turbina de água de um reservatório de montanha. A superfície do reservatório está 320 m acima do local da turbina. A eficiência da turbina é de 83% e deve produzir 30 kW de potência mecânica. Defina a tubulação senoidal padrão mínima necessária para fornecer água à turbina e a vazão volumétrica de água necessária. Discuta os efeitos da eficiência da turbina, rugosidade da tubulação e instalação de um difusor na saída da turbina no desempenho da instalação

Passo 1

Dado: Local da turbina hidráulica

Encontrar: Tamanho mínimo do tubo; Taxa de fluxo; Discutir

Equações básicas: H I = h l g = f ⋅ L D ⋅ V 2 2 ⋅ g e também, do Exemplo 10,15 o ótimo é quando H 1 = Δ z 3

Como na Fig. 10,41 , assumimos L = 2 ⋅ Δ z e f = 0.02

Então, para um determinado diâmetro de tubo D V = 2 ⋅ g ⋅ D ⋅ H 1 f ⋅ L = g ⋅ D 3 ⋅ f

Então Q = V ⋅ π ⋅ D 2 4 P h = ρ ⋅ Q ⋅ V 2 2 P m = η ⋅ P h

Passo 2

Aqui estão os resultados no Excel:

f     = 0.02   ρ     = 998.00   k g / m 3   η     = 83 %  

A eficiência da turbina varia com a velocidade específica A rugosidade do tubo aparece na potência de 1/2, então tem um efeito secundário. Um erro de 20% em f leva a uma mudança de 10% na velocidade da água e uma mudança de 30∘ na ​​potência. Uma roda Pelton é uma turbina de impulso que não flui cheia de água; ele direciona o fluxo com baldes abertos. Um difusor não pode ser usado com este sistema. Use Goal Seek ou Solver para variar D para fazer F m 30   k W

Resposta

f     = 0.02   ρ     = 998.00   k g / m 3   η     = 83 %