Az áramló közeg energiáját hasznosító gépek

1. Az áramló közeg energiáját hasznosító gépek Hidromotorok, vízturbinák, szélturbinák Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

2. Hidromotorok Hidrosztatikus motorok Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

3. Hidromotorok • Elvileg bármely volumetrikus szivattyú működhet hidromotorként. • A leggyakrabban axiál dugattyús vagy lamellás rendszerűek mert kiválóan szabályozható a fordulatszámuk. Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

4. Hidromotor – volumetrikus szivattyúösszehasonlítás • Térfogatáram helyett folyadéknyelés. • Szállító magasság helyett nyomáskülönbség. • A geometriai méretekből számítható folyadékszállítás/nyelés a szivattyúknál kisebb, mint a tényleges érték, hidromotornál viszont nagyobb. Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

5. Hidrosztatikus energiaátvitel f m sz f Volumetrikus szivattyúval és hidromotorral létrehozott rendszer sz – szivattyú m – motor f – fojtás (térfogatáram, ill. nyomás szabályozása) Phm Phsz Pösz Pvsz Pvm Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

6. Hidromotor –szivattyújelleggörbe szivattyú motor n1 n1 n2 M Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

7. Hidrosztatikus energiaátvitel A hidromotor nyomatéka állandó geometriai paraméterek esetén csak a nyomáskülönbségtől, állandó nyomáskülönbség esetén csak a geometriai paraméterektől függ Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

8. Axiál dugattyús hidromotor Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

9. Folyadékcsatlakozás Axiál dugattyús hidromotor Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

10. Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

11. Vízturbinák Hidrodinamikus motorok Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

12. Vízturbina – áramlástani szivattyúösszehasonlítás • Térfogatáram helyett folyadéknyelés. • Szállító magasság helyett esés (diszponibilisesés). • A járókeréken áthaladó folyadék energiája a szivattyúknál nő, a turbináknál viszont csökken. • Az esés akkor használható ki maximálisan, ha a kilépés perdület mentes Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

13. Vízturbinák • Akciós turbinák (szabadsugár turbinák) • Reakciós turbinák (réstúlnyomásos turbinák) Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

14. A jellemző fordulatszám Nem dimenziótlan jellemző! A fordulatszám percenkénti értéke mellett a teljesítmény kW-ban, az esés méterben helyettesítendő! A konstans a teljesítmény korábbi mértékegységét (LE) veszi figyelembe! Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

15. A vízturbinák alkalmazhatósága 1000 1000 MW 100 MW Pelton Francis 100 Kaplan 10 MW Bánki Esés (m) 10 1 MW 0,1 MW 1 1 10 100 1000 Víznyelés (m3/s) Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

16. Akciós turbinák • A folyadék nem tölti ki teljesen a lapátcsatornákat, azaz nincs nyomáskülönbség a járókerék belépő és a kilépő palástja között. • Kis jellemző fordulatszám. • Nagy esés és mérsékelt térfogatáram feldolgozására. • A fordulatszám a hálózati frekvenciához igazodik. Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

17. A Bánki turbinaMichell vagy Ossberger turbina • Kétszeres átömlés • Kis jellemző fordulatszám • Jó elméleti hatásfok Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

18. A Bánki turbina Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

19. A Bánki turbina sebességi háromszögei A be és a kilépő relatív sebesség egyenlő kell legyen, ha nincs túlnyomás a járókerékben! c1 w1 30o 16o u1=u2 30o w2 c2 Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

20. A Bánki turbina Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

21. A Bánki turbina Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

22. A Pelton turbina Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

23. A Pelton turbina A β1 szög kis értéke miatt c1≈co≈c1u u1=u2=u w1≈w2≈wo c2 w2 c1≈co A turbina teljesítménye akkor a maximális, ha u=co/2 Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

24. A Pelton turbina kerületi sebessége és átmérője az esés függvényében Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

25. A Pelton turbina hasznos és összes teljesítménye A járókerékre alkalmazott impulzus-tételből Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

26. Reakciós turbinák • A folyadék teljesen kitölti a lapátcsatornákat, azaz nyomáskülönbség van a járókerék belépő és a kilépő palástja között. • Elvileg bármely áramlástani szivattyú működhet vízturbinaként. • A fordulatszám a hálózati frekvenciához igazodik. Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

27. A Francis turbina • A vezetőkerék a folyadéknyelés szabályozására és az ütközésmentes belépés biztosítására szolgál. • A szívócső a kilépési veszteség egy részének visszanyerésére szolgál. Kilépési veszteség-tényező a kilépő folyadék súlyegységére eső mozgási energiának és az esésnek a hányadosa • Mivel az esés a jellemző fordulatszámmal 5/4 hatványával fordítottan arányos, a jellemző fordulatszám növekedésével egyre nagyobb a kilépési veszteség aránya. Ez akár 15%-ot is elérhet! Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

28. A Francis turbina Lassú járású Francis turbina Közepes járású Francis turbina Gyors járású Francis turbina A jellemző fordulatszám növekedésével a lapátra történő belépés a radiális irányról egyre jobban el kell tolódjon az axiális irány felé és a lapátcsatornák hossza szükségképpen egyre csökken. Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

29. A Francis turbina Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

30. A Francis turbina A kavitációa járókerék belépő élének közelében a lapát hátoldaláról indul ki! Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

31. A propeller- és a Kaplan-turbina • Szárnylapátos vízgépek. • A propeller turbina lapátjai rögzítettek. • Csak állandó esés és víznyelés esetén ad jó hatásfokot • A Kaplan-turbina lapátjai állíthatók • Az állítási lehetőséggel biztosítható, hogy a víznyelés széles tartományában legyen ütközésmentes a belépés • A kilépési veszteség 40%-ig is nőhet! • Különösen fontos a szívócső. Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

32. A Kaplan-turbina Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

33. A Kaplan-turbina Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

34. A Kaplan-turbina Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

35. A Kaplan-turbina Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

36. Hidrodinamikus hajtómüvek Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

37. Hidrodinamikus hajtóművek Turbina • Áramlástani szivattyú és turbina egysége • Tengelykapcsoló • ha • Nyomatékváltó • ha Vezető kerék Szivattyú Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

38. Hidrodinamikus hajtómű 1 motor tengely (behajtó tengely) 2 folyadéktér a hajtómű reteszeléshez 3 reteszelő dugattyú 4 folyadéktér 5 szabadon futó 6 fogaskerék-szivattyú 7 turbina tengely 8 reteszelhető tengely (motor) SZ szivattyú T turbina V vezető kerék Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

39. Szélturbinák Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

40. 2 2' A szélturbina elmélete 1' áramcső 1 Aszk A2 A1 v1 v2 Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

41. A szélturbina hatásfoka A szélkerék által a mozgó levegő energiájából hasznosított energiamennyiség az összes energiamennyiséghez képest c1= a szélsebesség cszk= a szélkeréknél érvényes elméleti sebesség c2 = a szélkerék mögött nagy távolságban, az elképzelt áramcsőben érvényes sebesség Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

42. A Betz-limit A hasznos teljesítmény összefüggését megvizsgálva megállapítható, hogy annak maximuma van, mégpedig ott, ahol A szélkeréknek tehát olyannak kell lennie, hogy a szél sebességét elméletileg éppen harmadára csökkentse. Ekkor a hasznos teljesítmény A légcsavarkörnek megfelelő területen időegység alatt átáramló levegő összes energiájának legfeljebb 16/27-ed része, azaz 59,3%-a hasznosítható. Ez a Betz-limit. Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

43. Szélturbinák Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)