• このフォーラムは、www.cad3d.it/forum1 - イタリアのデザインコミュニティの機械翻訳です。いくつかの用語は正しく翻訳されていません。

pelton-kaplanの違い:エネルギー計算

Hybrid

Guest
ciao a tutti, disegnando una turbina pelton a 6 getti continua a ronzarmi un concetto che non trova pace: sistema pelton per grandi dislivelli e piccole portate, kaplan per piccoli dislivelli e grandi portate. ma visto che l'acqua come tutti i liquidi è in-comprimibile...qual'è la fisica alla base di questa scelta? non riesco proprio a comprendere il discorso velocità/portata/pressione. come si fa a parlare di pressione in un liquido?
pelton: se arriva poca acqua > la turbina gira piano perchè c'è poca potenza impressa sulle pale a parità di velocità di caduta dell'acqua corretto? la quantità si calcola in mc/s giusto?
kaplan: non vale lo stesso principio della pelton? perchè allora è progettata diversamente e soprattutto per usi diversi?
pelton 6 getti.JPG
 
teorema di bernoulli con i tre termini, che sono sempre delle pressioni o meglio un bilancio di energie miste tra cinetiche potenziali e perdite di carico.
la colonna d'acqua che fa un salto di 10 metri ha 1bar, mentre se fa 100m fa 10bar. già questo ti fa capire che la pressione é diversa.

potenza uguale portata per pressione, quindi falli variare e trovi quanto scritto da te.
 
abbi pazienza, ho studiato tutt'altro e la mia fisica è ferma alla seconda liceo scientifico. anche leggendo il teorema da wiki non riesco proprio ad accettare il concetto "base". saresti così paziente da spiegarmelo per esempi?

es 1: a parità di dislivello, se io da un bacino creo due condotte, una con una sezione da un 1 mt e l'altra di due, su quest'ultima la portata sarà doppia (cioè i mc/s) mentre la pressione sarà uguale (si può leggere come velocità di transito del fluido?)
es 2: se da un bacino alpino posto a 1000 mt slm creo due condotte di eguale sezione-2 mt, una che porta l'acqua a valle (0 mt slm) e una a metà montagna (500 mt slm), la prima avrà 100 bar di pressione, la seconda 50. ma se io riduco la condotta di quest'ultima ad una sezione di soli 1 mt anzichè 2, le due cose non si equivalgono? riducendo la sezione del tubo ne aumento la velocità del fluido (e quindi pressione) o sbaglio? quindi alla fine le due cose non si equivalgono?

allora a cosa servono le due differenti tipologie di girante?
 
sulla carta i due tipi di turbina sono "equivalenti", nel senso che si, la potenza disponibile dipende dalla portata e dal dislivello, e si, entrambe le turbine sono studiate in modo da trasformare l'energia potenziale in energia cinetica.
tra le due però cambia la struttura: la kaplan è simile ad un ventilatore, la pelton ha dei cucchiai. un po' come dire un anemometro: vedi in giro entrambi i tipi, c'è quello che sembra una girandola, c'è quello che ha i cucchiaini che girano, e fanno lo stesso lavoro.
per le turbine idem, in teoria è possibile costruire una kaplan per alte pressioni, così come una pelton per basse. però per come sono fatte fisicamente, è più conveniente (sia in termini economici che strutturali) fare le pelton per alte pressioni e basse portate, le kaplan il contrario, perché sfruttano la fisica del fluido in modo differente
 
abbi pazienza, ho studiato tutt'altro e la mia fisica è ferma alla seconda liceo scientifico. anche leggendo il teorema da wiki non riesco proprio ad accettare il concetto "base". saresti così paziente da spiegarmelo per esempi?
la pressione è la pressione: forza su superficie. la velocità (non credo ci sia bisogno di definirla) è una grandezza ben distinta dalla pressione. l'altezza (carico piezometrico) è un'altra grandezza ancora. ognuno di questi tre termini è rappresentativo di una certa forma di energia che può avere il fluido ("di pressione" appunto, cinetica e potenziale), e sono tutti e tre declinazioni di un unico "stato energetico” del fluido, come diceva meccanicamg, ossia della sua attitudine a compiere lavoro meccanico: possono essere tutti nulli, alcuni nulli e altri no, ecc. il principio di conservazione dell'energia, che per gli "incomprimibili" in assenza di attriti si chiama legge di bernoulli, stabilisce che la somma di questi tre termini si mantenga costante tra, ad esempio, due sezioni di un condotto, o tra monte e valle di una valvola, di una turbina, ecc. la portata per ora lasciamola da parte (si tratta del prodotto della velocità per la sezione del tubo, quindi è una "conseguenza" della velocità).
immaginiamo un bacino posto ad una certa quota rispetto alla centrale. nel bacino l'acqua si trova ferma (velocità nulla) e alla pressione atmosferica (pressione relativa nulla). l'acqua possiede energia? si, in virtù della quota (energia potenziale): se la centrale è posta 1000 metri più in basso, la tua condotta (con acqua supponiamo per ora ferma) avrà una pressione di circa 100 bar, per bernoulli (tutto il dislivello si è trasformato in pressione). ed è pressione vera, nel senso che se il tubo non è dimensionato correttamente si rompe. eppure la velocità (e quindi la portata) è nulla. supponiamo ora di inserire alla fine della condotta un ugello doble di una turbina pelton, e applicare l'equazione di bernoulli tra la condotta appena a monte dell'ugello e la vena fluida a valle di questo : il dislivello tra queste due sezioni è chiaramente nullo, la pressione a monte è 100 bar mentre a valle è chiaramente nulla (sei in atmosfera). la velocità? beh a monte è nulla (l'abbiamo supposto prima)...a valle sarà un valore da determinare con bernoulli, ma generalmente alto. ecco che hai finalmente l' "equivalenza" pressione-velocità: i tuoi 100 bar a monte dell'ugello (che poi sono i 1000 metri di quota) diventano x m/s di velocità della vena fluida a valle di questo: a meno degli attriti, tutta la pressione si converte quindi in velocità, mantenendo la stessa “energia”, anche se la vena di per se non ha più pressione, perché siamo in atmosfera. questo getto è in grado di farti girare la turbina, e di produrre lavoro. la condotta di 1 m avrà una certa portata, quella di due metri una portata superiore, a parita' di velocità (la velocità nelle condotte si tiene sempre intorno a 1,5-3 m/s, scegliendone quindi la sezione opportuna). ovviamente aumenterà conseguentemente la dimensione e/o il numero delle spine doble, cioè dei getti: non la velocità a valle di questi.
 
dall'equazione di bilancio dell'energia (equazione di bernouilli) velocità e pressione hanno sempre segno opposto, per cui laddove la velocità aumenta la pressione diminuisce e viceversa. (ovviamente l'equazione semplice "standard" vale in assenza di perdite di carico a regime stazionario).
 
comincio a capire..più che altro in virtù del fatto che ci sono più variabili da considerare che concorrono al risultato. ultima cosa: dalle mie parti siccome ci sono soprattutto bacini alpini qui vedo girare/fabbricare soprattutto pelton.
cos'è sta storia che nella pelton si possono spegnere/modificare gli ugelli per diminuire (portata o pressione - e a che scopo) mentre nella kaplan no? premesso che la kaplan mi pare non abbia ugelli, leggevo che in questo tipo di girante non si può modificare il flusso
 
scusa la domanda, ma l'hai aperto il disegno di una kaplan e di una pelton? per quanto schematici si capiscono molte cose

che su dei bacini alpini ci siano soprattutto pelton è perfettamente logico: come hai tu stesso scritto all'inizio vengono usate per alte pressioni (da cui alti dislivelli)

su una pelton apro e chiudo gli ugelli per regolare la portata, di conseguenza la potenza erogata (mi rifaccio al messaggi di paul per la teoria): se per esempio ho 4 ugelli, chiudendone due dimezzo la portata e quindi la potenza disponibile. serve per i momenti (esempio di notte) in cui la richiesta di energia dalla rete è minore e non serve immetterne troppa.
per le kaplan, per come è fatta, la regolazione della potenza erogata non avviene regolando il flusso dell'acqua ma l'inclinazione delle pale
 
soddisfatto. adesso mi leggo il pdf, sperando di comprenderne almeno il 10% :redface:
 

Forum statistics

Threads
46,674
Messages
380,976
Members
2
Latest member
loop80
このフォーラムは、www.cad3d.it/forum1 - イタリアのデザインコミュニティの機械翻訳です。いくつかの用語は正しく翻訳されていません。

Members online

No members online now.
Back
Top