8/15/2019 Dimensionado de Una Turbina Kaplan 1

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  mens ona o e urKaplan

Integrantes: -MIRANDA SARAVIA JORGE RAFAE-HERNANDEZ-ARANYA-JORGE ALEX-RODRIGUEZ MAYTA OSCAR

D!ente: ING" ES#INOZA JUAN

C$rs: TUR%OM&'UINAS

()*+-*

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Índice

Turbina Kaplan

Triángulo de velocidades

Números Específicos

Ecuacion de Euler 

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 Turbina Kaplan

Las turbinas Kaplan son uno de los tipos máseficientes de turbinas de agua de reacción de flujoaxial, con un rodete ue funciona de manerasemejante a la !"lice del motor de un barco, #deben su nombre a su inventor, el austriaco $i%torKaplan& 'e emplean en saltos de peue(a altura #grandes caudales&

ingeniero austriaco reconocen las turbinas de la hidráulica.

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)*+TE'-ris .istribuidor /af" /ámara de alimentación

+oja 0labes del distribuidor  *1ul 2lujo de agua o fluido *marilla Turbina con álabes móv$erde .ifusor o tubo de aspiració

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Álabes

En el rotor, son siempre regulables # tienen

la forma de una !"lice, mientras ue losálabes de los distribuidores pueden ser fijoso regulables&'i ambos son regulables, se dice ue laturbina es una turbina Kaplan verdadera3 sisolo son regulables los álabes del rodete,turbina 'emi4Kaplan&Las turbinas Kaplan son de admisión axial,

mientras ue las semi4Kaplan puede ser deadmisión radial o axial&

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 Turbina Kaplan

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 Turbina vista desdeSe puede apreciar el álabe concapacidad de rotar

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Álabes

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 Triángulo de Velocidades

En el lenguaje de las turbomáuinas se !ablade triángulo de velocidades para referirse altriángulo formado por tres vectores los cuales sonLa velocidad absoluta del fluido cLa velocidad relativa del fluido respecto al rotor 5La velocidad lineal del rotor u

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!meros "spec#$cos

 

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6 %álculo de la potencia utili&able condiciones del salto

La potencia teórica es

 

'e desea suministrar una potencia 

.efinimos los valores

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La potencia !idráulica en la turbina es ma#or debido a las perdidas en la ma

6 'odete de la turbina KaplanRestricciones al diseño:

/oeficiente de proporcionalidad

)or ser una turbomáuina axial la velocidad tangencial de entrada # salida soiguales 

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La velocidad de salida del fluido coincide con la velocidad meridional, # el ángulo eentre la velocidad absoluta # la velocidad tangencial forma 788  

el 98: de la velocidad absoluta

/alculando)rimero tomamos la sección de entrada de sección despreciable

)ero

 

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'abiendo ue

La velocidad angular 

Luego los radios

 

/omo

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El sistema ueda

+esolviendo el sistema, # descartando las soluciones complejas tenemos

)ara la condición del desli1amiento del fluido, obtenemos los ángulos

 

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Teniendo

La diferencia existente entre # , resulta mínima en el procedimiento utili1ado # por lo taes prácticamente lineal&

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Los triángulos de velocidades son

6 Definición de la Turbina Kaplan, según parámetros característicos 

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El valor para la turbina Kaplan dise(ada del caudal unitario # velocidad unitaria s

El número especifico en función del caudal ueda

 

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6 %álculo de las secciones de alabe turbina

 * partir de los datos del cálculo del rodete modificado tenemos

 

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Luego calculamos ue debe ser constante

/alculamos en 9 secciones intermedias del alabe los ángulos/alculamos los diferentes radios

Luego

 

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 * partir de los radios de cada sección tenemos ue las velocidades tangenciales de enson

;tili1ando la expresión del rendimiento !idráulico, buscamos las velocidades

'abiendo ue

Entonces el rendimiento !idráulico es

 

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Este rendimiento junto al volum"trico # al mecánico, representan el rendimiento total de la mel rendimiento tenemos

/alculo de la variación del ángulo en las secciones

/ f

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/onocido el ángulo podemos comprobar si las secciones a la entrada del perfil tienen pude generación de torbellinos&

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6 %alculo del n!mero de alabes ( lasdimensiones de estos

)ara obtener la cantidad de alabes en el rodete, primeramente debemos definir ede revoluciones según la potencia

'egún =o!l

 

La altura del alabe será

La solide1 del enrejado de alabes

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La solide1 del enrejado de alabes

Luego el número de alabes ue componen el rodete es

.efinimos la longitud de la cuerda en las diferentes secciones

 

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La curvatura del perfil en cada sección

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4)erfil exterior 

Los triángulos de velocidades # los perfiles de alabe, en el exterior e interior son 4)erfil interior 

Di t ib id

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Distribuidor

)in*Datos necesarios para el calculo :

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+a super$cie entre dos per$les consecutivos es,

"l n!mero de alabes está determinado por el ángulo de entrada sup

entonces,

estableceremos una condicin para la altura de per$l o para la salid

consecutivos- en este caso se restringirá la altura de alabe con respec

salida.

 

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/omprobando las dimensiones para cumplir con los >? perfiles

 

%alculamos la longitud de la cuerda de uno de ellos para posteriorm

curvatura. /ara determinar esta longitud se establece la superposicin de p

distribuidor se encuentra cerrado. %onociendo el diámetro del distribuido

determinar la cuerda cuando el sistema se encuentra cerrado luego,

+a longitud de la cuerda en superposicin es,

 

%onsideramos en el dise0o una superposicin del 123 de los per$

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%onsideramos en el dise0o una superposicin del 123 de los per$

distribuidor esta cerrado.

+uego,

+a superposicin considerada debido al tama0o de los elementos d

resulta su$ciente para reali&ar un cierre completo del mismo ( no in

apertura- ni sobre el 4ujo. +a curvatura del per$l del distribuidor- se

por el método de 5einig del mismo modo 6ue se reali&o la curvatura d

de los alabes- el método esta destinado a per$les sin 7riccin ( curva

4ujos con aceleracin.

 

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De$nimos los ángulos adecuados para los per$les del distribuido

considera el ángulo de entrada del 4ujo en el borde e8terior del rode

en un 4uido ideal seria el de salida en el distribuidor- pero debido a l

7riccin de las capas de 4uido9 este ángulo debe conocerse e8perime

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+a relacin resulta la siguiente,

+uego comprobando en la tabla tenemos 6ue el ángulo del distrib

6ueda,