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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Idroelettrico Idraulica

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Come progettare una Kaplan, metodo elementare
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qqcreafis

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Inviato il: 07/04/2022 20:54:01

lo sapevo lo sapevo ma ho abboccato lo stesso, hanno preso il tonno...
(e bello grosso)

Ci sarebbe da fare una turbina ... per l'idroelettrico tu "che ne sai più di mè" (?????) potresti darci una mano.

Si parte con 20 l/s 2 m per un parco... (e il tonno ha mandato giù l'amo e la lenza e un pò di peschereggio).
Quindi stampo condotti turbine ecc ecc
Poi lacosa diventa più professionale... diventano 5 l/s 3 m con la turbina stampata in metallo e rivestita in ceramica (Lincotek).
A questo punto la figura di mmm...a è alle porte, occorre fare qualcosa di reale ... di vero.

Morale della favola dopo molte ore di decifrazioni dei codici degli ing sono quasi pronto per l'esame di turbomacchine. (quasi sia ben chiaro)

mi mancano dettagli pratici sui profili alari epoi ci siamo, almeno per il primo sboccio.



Modificato da qqcreafis - 07/04/2022, 20:57:23


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ODE AD UNO STUDENTE MERITEVOLE (Sermone)
Allora Xyz è stato bravo! noi dobbiamo riconoscere che è stato molto bravo, bisogna dirlo !
In un mondo dove tutto SEMBRA uguale a tutto.
In un mondo dove chi abbruttisce la dignità dell’intelligenza umana si arroga meriti.
In un mondo in cui si dice che i giovani non hanno speranza perché “tanto non troveranno lavoro” perché tanto non “non avranno la pensione”.
Xyz è stato bravo! ha capito tutto, ha fatto un compito perfetto.
Xyz ci da una SPERANZA.
Xyz non ha seguito le falsità che ci circondano.
Xyz si è impegnato ed è riuscito nel suo intento.

 

BellaEli

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Inviato il: 08/04/2022 09:21:18

Ma condividerai il tuo esame? La tesi finale? I calcoli? E' davvero interessante...



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C'è un limite al fai da te ???
Si, ma lo stabiliamo noi !!!

 

qqcreafis

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Inviato il: 08/04/2022 15:22:34

calma , sto ancora studiando!

è effetivamente molto interessante

ho capito che in realtà "nessuno sa" dopo tanti bei discorsi tirano fuori i calcoli "della serva" e tirano avanti

comunque occorrono molti testi ci sono approcci diversi e quello che non dice l'uno lo dice l'altro e vanno alternati e ripresi


in primis


il "Ceccarelli" (1962) LINK (Versione rivisitata) l'unico con un esempio numerico quasi completo ma al punto cruciale dei profili alari glissa.

tesi interessante LINK

è l'unico che si lancia nella scultura del profilo.

tesi dottorato LINK

difficile accenna comunque può essere utile

altra tesi LINK

interessante chiara ma quando si arriva all'airfoil cambia discorso

un mostro sacro, cecoslovacco dei tempi che fu LINK 1957 ma ancora usato

l'ho appena scaricato

poi ci sarebbe Vivier "turbine Hydrauliques et leurs meintenance", ma non lo trovo

Trovato Qui, l'ho riunito in un unico file, eccolo: Lucien Vivier - Turbines Hydrauliques et Leur Régulation


finalmente la il foglio della serva completo in due video

https://www.youtube.com/watch?v=nUD-ZAOham8&t=604s

https://www.youtube.com/watch?v=ymjoQUIWcbk


poi materialmente con fusion 360
LINK

* Aggiunta versione rivisitata di Giuseppe Ceccarelli e di Lucien Vivier



Modificato da qqcreafis - 01/05/2022, 11:07:45


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Inviato il: 08/04/2022 18:17:13

Il penultimo link mi sa che non c'entra con la turbina... a meno che, tra le specifiche, non debba essere curato anche l'aspetto acustico!!!

Cmq è davvero una bella gatta da pelare...!!!



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qqcreafis

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Inviato il: 08/04/2022 19:38:23

qua si trova il tuttoKAPLAN

è in formazione naturalmente



Modificato da qqcreafis - 14/04/2022, 22:33:54


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Inviato il: 09/04/2022 22:52:49

Cominciamo:

la turbina è composta da tre parti

una parte statica che porta in rotazione l'acqua

una turbina che fa due cose, fa sparire l'energia di rotazione ma quello che nessuno dice chiaramente fa sparire anche la pressione dell'acqua

uno scarico che rallenta espandendosi l'acqua di scarico e provoca una caduta di pressione in uscita (max 7m) .

recuperando l'energia cinetica della velocità Vm che attraversa la turbina e trasformandola in dislivello di pressione


in somma la parte statica trasforma in E cinetica parte dell'energia(potenza) Q*d*g*H.


ammettiamo 4m di dislivello

quindi all'ingresso della turbina abbiamo un vortice e una pressione ad es 1ATM +0,2 ATM
(2 m di acqua)

se l'acqua fosse ferma (chiusa) la pressione sarebbe di 1ATM +0,4 ATM (4m di acqua)

ma vogliamo che l'acqua si muova, quindi a scapito della pressione abbiamo energia cinetica,

la velocita è di ue tipi la Vm costante (verticale) e uniforme e la v del vortice tangenziale.

La turbina assorbe il vortice (parte di azione come la pelton ad es si becca 1,5 metri di dislivello) ma assorbe anche l'energia del flusso verticale la cui pressione varia attraversando a turbina (reazione)

Dato che non si vuole perdere energia, data la portata ci deve essere una differenza di pressione

(Delta P)*Q= d*g*3,5m*Q

ovvero Delta P = d*g*3,5m = 0,35 ATM

significa P uscita = 1 ATM +0,2ATM -0,35 ATM =1 ATM -0,15ATM

sotto la pressione atmosferica .
questa pressione negativa viene creata tramite lo scarici a campana a spese dell'energia cinetica dell'acqua in uscita. aumenta la sezione e diminuisce la velocita (Bernoulli)



Modificato da qqcreafis - 10/04/2022, 20:24:27


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Inviato il: 11/04/2022 14:08:22


CITAZIONE

una parte statica che porta in rotazione l'acqua

E qui c'è poco da calcolare, se non la sezione adeguata a far defluire correttamente la quantità di acqua che si deve gestire.

A tal proposito, nel caso di flusso non costante, è ipotizzabile una turbina calcolata con la portata minima di acqua del fiume (ruscello, torrente, etc.) e con un sistema a sfioratore alimentare una seconda turbina che entrerebbe in funzione solo in caso di portate maggiori.

In ogni caso la chiocciola deve essere liscia, il più possibile, proprio per diminuire al minimo le perdite di carico e, forse, sarebbe meglio una sezione circolare anzichè le classiche sezioni rettangolari (minore superfice di contatto chiocciola-acqua, minori turbolenze)!!!

CITAZIONE
una turbina che fa due cose, fa sparire l'energia di rotazione ma quello che nessuno dice chiaramente fa sparire anche la pressione dell'acqua

Mi son sempre chiesto: quanto è vantaggioso mettere l'acqua in rotazione?

Voglio dire, la chiocciola per mettere l'acqua in rotazione deve per forza di cose sottrarre energia potenziale dall'acqua stessa.
Tale energia sarà recuperata, successivamente, dalla turbina che la converte in elettricità.

Se ho due sistemi identici, stessa portata, stesso salto, stesso generatore, stesso grado di ottimizzazione della turbina per "acqua che gira e passa" - "solo acqua che passa", uno con la chiocciola e uno senza, di quanto il primo migliora le prestazioni rispetto al secondo?

CITAZIONE
la parte statica trasforma in E cinetica parte dell'energia(potenza) Q*d*g*H.

Potresti spiegare quali grandezze rappresentano le lettere?

Hai l'approccio dei medici: scrivi in modo illeggibile così se scrivi qualche cazzata non dice niente nessuno tanto sai che il paziente che hai di fronte si sente a soggezione a chiedere spiegazioni su ciò che hai scritto!!!

Elix



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Inviato il: 11/04/2022 15:05:41

Q è la portata
d densità

H è l'altezza il dislivello



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Inviato il: 11/04/2022 15:20:00


CITAZIONE

Mi son sempre chiesto: quanto è vantaggioso mettere l'acqua in rotazione?


Hai centrato un problema ! (uno dei)

Lo statore trasforma parte dell'energia potenziale in cinetica probabilmente esiste in quanto costa molto meno della turbina e se lo si elimina ci vorrebbe un'altra turbina ovvero 2 turbine controrotanti


ed è propio la cosa che mi piacerebbe sviluppare.


una turbina converte il flusso assiale in uno assiale ed in uno tangenziale e fa fuori parte della pressione (solo reazione) , la seconda controrotante funziona come una Kaplan normale, converte la parte tangenziale della v in enegia utilizzabile (azione ) e la parte rimanente della pressione (reazione).
il flusso esce dalla doppia turbina con velocità assiale e basta

Ogni turbina avrebbe il suo alternatore e controllo, naturalmente i due controlli si parlano per ottimizzare.

E un brevetto che potrebbe vale cifre grandi.



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Inviato il: 11/04/2022 15:24:34

se non c'è lo statore la turbina funziona solo per reazione e se vuoi produrre energia dopo la turbina c'è necessariamente anche velocità tangenziale che non può essere ricuperata dallo scarico strombato



Modificato da qqcreafis - 13/04/2022, 10:35:36


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Inviato il: 11/04/2022 17:05:00

Non so se riesco a seguire bene il tuo ragionamento...

Posto un video per capire di cosa parliamo:




CITAZIONE
Lo statore trasforma parte dell'energia potenziale in cinetica probabilmente esiste in quanto costa molto meno della turbina e se lo si elimina ci vorrebbe un'altra turbina ovvero 2 turbine controrotanti


Per statore suppongo che intendi le palette (nel video orientabili) indicate dalla freccia, giusto?

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/statore.png



In realtà mi è capitato di vedere installazioni a pelo d'acqua in cui non c'era lo statore, tipo quella di questo video:



CITAZIONE
una turbina converte il flusso assiale in uno assiale ed in uno tangenziale e fa fuori parte della pressione (solo reazione) , la seconda controrotante funziona come una Kaplan normale, converte la parte tangenziale della v in enegia utilizzabile (azione ) e la parte rimanente della pressione (reazione).


Questa parte non credo di averla capita... come sarebbero disposte le 2 turbine?



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Inviato il: 11/04/2022 20:45:08

sicuramente lo statore sono le palette



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Inviato il: 12/04/2022 21:24:56

una ipotetica configurazione

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/controrotore.pnghttp://



Modificato da qqcreafis - 12/04/2022, 22:21:26


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Inviato il: 12/04/2022 22:36:10

nel condotto verticale l'acqua scende in pressione con Velocità =c1 verso il basso

la prima turbina rotante in senso antiorario (dall'alto)


spinge a spese della pressione verso sinistra l'acqua C2 (e sottrae parte dell'energia meccanica)

La seconda turbina ruota in senso orario e raddrizza la velocità all'uscita la velocittà C3 deve essere di nuovo verticale

questa turbina assorbe sia energia cinetica che potenziale.

Nb le velocita C sono le velocità rispetto al sistema di riferimento inerziale quindi valgono le leggi della fisica

Le velocita W è la velocità rispetto ad un sistema di riferimento rotante con le pale e è per questo che il vettore velocità W segue il profilo delle pale



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Inviato il: 12/04/2022 22:41:42

insomma invece dello statore si porebbe usare un'altra elica in questo modo si avrebbe il vantaggio di sfruttare più gradualmente la pressione ed eventualmente modulare meglio la variazione di portata



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