Boru içerisinde Francis tipi türbin tasarımı

Abstract

Bu tez çalışmasında, boru içerisinde Francis tipi su türbini uygulanabilirliği adına Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yardımıyla çalışmalar yapılmıştır. Çalışmanın amacı, bir türbin için boru içerisinde tasarımın uygulanabilirliğini saptamak ve çalışma aralığı ile performans değerlerini artırmaktır. Boru içerisinde türbin, akışı sabit kanatlara dağıtmak için salyangoz kullanılmadığı için hidroelektrik santrallerde çok daha az yer kaplamaktadır. Bu yüzden üretim ve montaj maliyetleri de azaltılabilmektedir. Bu sebeplerle özellikle küçük ve orta ölçekli hidroelektrik santrallerde geniş uygulama alanı oluşmaktadır. Türbin parçaları salyangoz kullanılmadan bir boru içerisinde konumlandırılmıştır. Sabit kanatlar ve ayar kanatları yeniden tasarlanmış, çark ve emme borusu için ise aynı geometriler kullanılmıştır. Hali hazırda tasarımı yapılmış olan türbin ile, boru içerisinde türbinin performans verileri karşılaştırılmış ve oluşan farklılıklar tespit edilmiştir. Geleneksel tasarım türbine kıyasla daha geniş debi ve düşü aralığında türbinin maksimum verimde çalışabilmesi sağlanmıştır.

In this thesis, Computational Fluid Dynamics (CFD) based analyses are carried out in order to determine the applicability of inline pipe Francis type turbine as an alternative to classical turbine design based on CFD. The aim of the study is to determine the feasibility of the inline pipe Francis turbine and to increase the operating range of the actual turbine. Inline pipe turbine has several advantages, when compared to classical design. It does not have a spiral case, therefore it takes up less space, in the hydroelectric power plant, design and manufacturing costs are less than of classical turbines with a spiral case. The turbine components are positioned in a pipe and the design of the turbine is performed using the same boundary conditions as the actual turbine design. The stay vanes and guide vanes are redesigned; however,the same runner and draft tube geometries are used. Inline pipe turbine design results and actual turbine perfomance and operating range results are compared and differences are determined. It is demonstrated that inline pipe turbine has a wider operating range for maximum efficiency than actual turbine.