Calcolo della massa della turbina ad acqua in base alla prevalenza e al flusso [chiuso]

Esiste una formula, che consentirebbe di stimare la massa del rotore della turbina ad acqua in base alla portata e al flusso d'acqua o in base alla potenza finale fornita dalla turbina? Sono interessato a una stima approssimativa, non a una formula precisa.

La gamma di parametri che mi interessano è la prevalenza da 0 ma 500 m, e il flusso da per $0\;\mathrm{m}^3/\mathrm{s}$ . Non so se ci sia una differenza molto significativa nella massa del rotore tra la turbina Kaplan e la Francis, ma idealmente sono interessato alla massa del rotore di entrambi. $1000\;\mathrm{m}^3/\mathrm{s}$

Modifica: sono interessato al ridimensionamento della dimensione della turbina in generale. (Quanto sarebbe grande la turbina del pianeta di potenza da 10 kW? E quanto sarebbe grande per la centrale da 100 MW?) La massa della turbina è un parametro altrettanto valido per farsi un'idea del ridimensionamento del diametro del rotore o di altri parametri relativi alla dimensione della turbina utilizzati nella prassi .

turbines

— Irigi
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Grazie per la risposta e per il commento. Sono interessato al collegamento tra la potenza erogata e la massa della turbina per avere un'idea di come fa la dimensione e la massa di una bilancia a turbina con la prevalenza e il flusso richiesti. Vorrei ottenere una stima approssimativa di quanto sarebbe grande e pesante la turbina per una piccola centrale da 10 kW o quanto sarebbe pesante per una centrale da 100 MW. Non sono un ingegnere e non costruisco centrali elettriche per scopi specifici. Quello che vorrei è ottenere una stima approssimativa di come la dimensione e la massa della turbina si adattano alle dimensioni della centrale elettrica.

— Irigi,

La mia motivazione deriva dalla costruzione del mondo . Sto cercando di fare specifiche tecniche molto approssimative della colonia spaziale su diversi pianeti per un romanzo di fantascienza. La domanda è: dato il carico utile fisso, quanta energia potrei aspettarmi da una turbina di una determinata massa e confrontarla con altre fonti di energia disponibili. (E faccio un'ottimizzazione approssimativa tra massa e potenza.) A questo scopo, non ho bisogno di una risposta molto precisa, ma ho bisogno di conoscere il ridimensionamento di massa e potenza su uno spazio di parametri abbastanza grande per avere un'idea di cosa sia plausibile e cosa no.

— Irigi,

A parte questa motivazione (originale), chiedo anche solo di saperne di più sulle dimensioni tipiche delle centrali idroelettriche con diversi input di potenza. Dal punto di vista ingegneristico, il mio interesse è piuttosto teorico. (Spero che questa spiegazione mi aiuti, scusate se la mia motivazione sembra un po 'strana. :-))

— Irigi

Ah, capisco, quindi questo non è un vero problema di ingegneria che devi affrontare ed è per questo che non puoi chiarire ulteriormente.

— EnergyNumbers,

@Irigi guarda le descrizioni degli impianti idraulici esistenti, guarda i cataloghi per l'idro su piccola scala per avere un'idea e visitare un impianto.

— mart

Risposte:

Non sono sicuro del motivo per cui si vorrebbe la massa del rotore in quanto molto più materiale dipendente dal design o dalla potenza. Ho visto turbine kaplan costruite con plastica, ottone e acciaio. Ovviamente la massa sarebbe molto diversa.

A meno che tu non ne stia facendo uno in oro, immagino che la massa non sia l'obiettivo finale. Cosa stai cercando di fare con questo valore di massa? Probabilmente differirà turbina per turbina perché la massa è qualcosa che non ha bisogno di essere ottimizzato in questo processo di progettazione. Se hai davvero bisogno della massa, l'approccio migliore sarebbe contattare i produttori di turbine per l'intervallo di portata a cui sei interessato e chiedere il peso di spedizione di un rotore di ricambio.

— ericnutsch
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Grazie per la tua risposta e mi scuso per la risposta in ritardo. Vorrei avere una stima approssimativa di quanto sarebbe grande e pesante una turbina da 10 kW o una centrale da 100 MW. Capisco che la massa della turbina dipende fortemente dal materiale utilizzato e posso spiegarlo semplicemente conoscendo la densità del materiale. Tuttavia, ciò che non so è quanto deve essere grande la turbina per generare la potenza richiesta. Forse la mia domanda è confusa, perché sto chiedendo della massa, mentre dovrei chiedere la dimensione tipica o qualche altro parametro relativo alla dimensione.

— Irigi,

Stavo chiedendo informazioni sulla massa, perché (purché la turbina sia in acciaio), posso dedurne le dimensioni approssimative. Se esiste una formula che collega alcuni parametri chiave della dimensione della turbina alla potenza della centrale o al flusso attraverso la turbina, risponderebbe anche alla mia domanda. Sono interessato a ridimensionare le dimensioni delle turbine da piccole centrali a grandi.

— Irigi,

Ai fini della costruzione del mondo, una rapida interpolazione sarebbe sufficiente. Fortunatamente, ho un libro di testo con alcuni punti dati.

Una turbina a due stadi da 125 MW (HP / LP) ha pale lunghe 26 ", con una tubazione di scarico 14 'x 14' mentre una cugina da 400 MW ha pale lunghe 33,5", con una tubazione di scarico 18 'x 20'. Una turbina a tre stadi da 1000 MW (HP / LP / LP) ha pale lunghe 43 "- non viene fornita la tubazione di scarico.

Tutti questi sono subcritici (non supercritici ), quindi ci si può aspettare che la testa sia ben al di sotto dell'intervallo di 3.200 psi - 2.400 psi è un valore tipico per la maggior parte dei sistemi subcritici.

Naturalmente, senza condensatore, una turbina è inutile, a meno che non si parli di turbine a gas. Per i 125 MW, aspettatevi un condensatore da 36'-6 "x 24'-4" x 23'-7 "con tubazioni di ingresso dell'acqua da 48". 400MW è 43'-6 "x 38'-0" x 34'-3 ", con tubazione dell'acqua di ingresso 78". Immagino che da 2 a 500 MW di condensatori verrebbero utilizzati su una turbina da 1000 MW, che sono 44'-6 ", x 41'-0" x 36'-1 "ciascuno e hanno tubazioni da 84", con 18'-0 Aperture di scarico "x 20'-0".

Mentre questi non ti danno massa, questi ti danno dimensioni come stavi cercando. Speriamo che questo aiuti.

— marchio
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