Specifična vrtilna hitrost

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje

Specífična vrtílna hitróst je pojem iz teorije turbinskih strojev za nestisljive tekočine: turbine in črpalke. Veličina je izpeljana iz osnovnih kazalcev okoliščin, v katerih tak stroj deluje: tlačna razlika med vstopom in izstopom sredstva, pretočna količina in vrtilna hitrost.

Različne oblike vodnih turbin in črpalk so razvili zaradi različnih okoliščin uporabe. Najpomembnejši parametri so: tlak vode pred turbino (g.∆H), volumski pretok vode (Q) in predvidena vrtilna hitrost (n). S pomočjo teorije podobnosti lahko strnemo tri vplivne parametre v en brezdimenzionalni kazalec: specifično vrtilno hitrost Ns:[1][2][3]

N_s = \frac { n \sqrt Q } { (gH)^{ 3/4 } }


N_s - specifična vrtilna hitrost
n - vrtilna hitrost (število vrtljajev turbine) (1/s)
Q - volumski pretok (m³/s)
H - tlačna višina (razlika med nivojem zgornje vode in letgo turbine) (m)
g - gravitacijski pospešek(m/s²)

Uporabimo podatke za pretok in tlačno višino, pri kateri želimo doseči najboljši izkoristek, to je najpogostejše velikosti teh parametrov.

Pozor: nekatere definicije specifične vrtilne hitrosti ne vsebujejo zemeljskega pospeška. V tem primeru izraz ni brezdimenzionalen in se izračunane vrednosti razlikujejo glede na merske enote. V uporabi je tudi podobna definicija, ki se nanaša na specifično vrtilno hitrost v rad-1.

Kraut uporablja oznako ns:

n_q = \frac { n \sqrt q_v } { (H)^{ 3/4 } }

kjer ima q_v enak pomen kot Q.

Primerjalna tabela oblik rotorjev turbin in črpalk[uredi | uredi kodo]

Tabela je uporabna za vodne turbine in vodne črpalke. Vodne turbine dosegajo višje izkoristke kot črpalke. Tudi velikost stroja vpliva na dosegljiv izkoristek, ta je pri večjih strojih višji.

n_q (specifična vrtilna hitrost, vrt. na minuto) Vrsta rotorja Oblika rotorja Maks. tlačna višina Maks. izkoristek (za črpalke)
7 – 30 Radialna turbina/črpalka Radialpumpe mit tiefem nq 800 m (bis 1200 m) 40 – 88 %
50 Radialna turbina/črpalka Radialpumpe mit mittlerem nq 400 m 70 – 92 %
100 Radialna turbina/črpalka Radialpumpe mit hohem nq 60 m 60 – 88 %
135 Polaksialna turbina/črpalka Halbaxialpumpe mit tiefem nq 100 m 70 - 90 %
160 Polaksialna turbina/črpalka Halbaxialpumpe mit hohem nq 20 m 75 – 90 %
160 – 400 Aksialna turbina/črpalka Axialpumpe 2 – 15 m 70 – 88 %

Raidalne in polradialne turbine imenujemo tudi Francisove, aksialne pa Kaplanove, oziroma v izvedbah za zelo nizke padce cevne turbine.

Peltonove turbine imajo povsem drugačno zasnovo (glej zgoraj), uporabne pa so za zelo nizke vrednosti n_q , do 10 vrt./minuto oziroma pri izvedbah z več šobami do 20 vrt./minuto.

Viri[uredi | uredi kodo]

  1. ^ B. Kraut: Strojniški priročnik
  2. ^ Gradivo: Modelne raziskave, Fakulteta za strojništvo, Ljubljana, februar 2012]
  3. ^ Proizvodnja električne energije - osnove hidroelektrarn - Zapiski predavanj, Fakulteta za elektrotehniko v Ljubljani, šolsko leto 2010/2011