Leitschaufelwinkel am Einlass und Auslass an der äußersten Kante des Laufrads Lösung

SCHRITT 0: Zusammenfassung vor der Berechnung
Gebrauchte Formel
Schaufelwinkel = atan((Strömungsgeschwindigkeit am Einlass)/(Wirbelgeschwindigkeit am Einlass-Geschwindigkeit der Schaufel am Einlass))
θ = atan((Vfi)/(Vwi-ui))
Diese formel verwendet 2 Funktionen, 4 Variablen
Verwendete Funktionen
tan - Der Tangens eines Winkels ist ein trigonometrisches Verhältnis der Länge der einem Winkel gegenüberliegenden Seite zur Länge der an einen Winkel angrenzenden Seite in einem rechtwinkligen Dreieck., tan(Angle)
atan - Mit dem inversen Tan wird der Winkel berechnet, indem das Tangensverhältnis des Winkels angewendet wird, das sich aus der gegenüberliegenden Seite dividiert durch die anliegende Seite des rechtwinkligen Dreiecks ergibt., atan(Number)
Verwendete Variablen
Schaufelwinkel - (Gemessen in Bogenmaß) - Der Schaufelwinkel am Einlass ist der Winkel, den die relative Geschwindigkeit des Strahls mit der Bewegungsrichtung am Einlass bildet.
Strömungsgeschwindigkeit am Einlass - (Gemessen in Meter pro Sekunde) - Die Strömungsgeschwindigkeit am Einlass ist die Strömungsgeschwindigkeit am Eingang der Turbine.
Wirbelgeschwindigkeit am Einlass - (Gemessen in Meter pro Sekunde) - Die Wirbelgeschwindigkeit am Einlass wird als die Geschwindigkeitskomponente des Strahls in Bewegungsrichtung der Schaufel definiert.
Geschwindigkeit der Schaufel am Einlass - (Gemessen in Meter pro Sekunde) - Die Geschwindigkeit der Leitschaufel am Einlass wird als die Geschwindigkeit der Leitschaufel am Einlass der Turbine definiert.
SCHRITT 1: Konvertieren Sie die Eingänge in die Basiseinheit
Strömungsgeschwindigkeit am Einlass: 5.84 Meter pro Sekunde --> 5.84 Meter pro Sekunde Keine Konvertierung erforderlich
Wirbelgeschwindigkeit am Einlass: 31 Meter pro Sekunde --> 31 Meter pro Sekunde Keine Konvertierung erforderlich
Geschwindigkeit der Schaufel am Einlass: 10 Meter pro Sekunde --> 10 Meter pro Sekunde Keine Konvertierung erforderlich
SCHRITT 2: Formel auswerten
Eingabewerte in Formel ersetzen
θ = atan((Vfi)/(Vwi-ui)) --> atan((5.84)/(31-10))
Auswerten ... ...
θ = 0.271241545811226
SCHRITT 3: Konvertieren Sie das Ergebnis in die Ausgabeeinheit
0.271241545811226 Bogenmaß -->15.5409958035905 Grad (Überprüfen sie die konvertierung ​hier)
ENDGÜLTIGE ANTWORT
15.5409958035905 15.541 Grad <-- Schaufelwinkel
(Berechnung in 00.004 sekunden abgeschlossen)

Credits

Creator Image
Erstellt von Peri Krishna Karthik
Nationales Institut für Technologie Calicut (NIT Calicut), Calicut, Kerala
Peri Krishna Karthik hat diesen Rechner und 200+ weitere Rechner erstellt!
Verifier Image
Geprüft von Anshika Arya
Nationales Institut für Technologie (NIT), Hamirpur
Anshika Arya hat diesen Rechner und 2500+ weitere Rechner verifiziert!

Kaplan-Turbine Taschenrechner

Nabendurchmesser bei Abfluss
​ LaTeX ​ Gehen Durchmesser der Nabe = sqrt(Außendurchmesser des Läufers^2-(4/pi*Volumenstrom/Strömungsgeschwindigkeit am Einlass))
Außendurchmesser des Läufers
​ LaTeX ​ Gehen Außendurchmesser des Läufers = sqrt(Volumenstrom/Strömungsgeschwindigkeit am Einlass*4/pi+Durchmesser der Nabe^2)
Strömungsgeschwindigkeit am Einlass
​ LaTeX ​ Gehen Strömungsgeschwindigkeit am Einlass = Volumenstrom/(pi/4*(Außendurchmesser des Läufers^2-Durchmesser der Nabe^2))
Entladung durch Läufer
​ LaTeX ​ Gehen Volumenstrom = pi/4*(Außendurchmesser des Läufers^2-Durchmesser der Nabe^2)*Strömungsgeschwindigkeit am Einlass

Leitschaufelwinkel am Einlass und Auslass an der äußersten Kante des Laufrads Formel

​LaTeX ​Gehen
Schaufelwinkel = atan((Strömungsgeschwindigkeit am Einlass)/(Wirbelgeschwindigkeit am Einlass-Geschwindigkeit der Schaufel am Einlass))
θ = atan((Vfi)/(Vwi-ui))

Wie funktioniert eine Kaplan-Turbine?

Die Kaplan-Turbine ist eine Reaktionsturbine mit nach innen gerichteter Strömung, was bedeutet, dass das Arbeitsfluid seinen Druck ändert, wenn es sich durch die Turbine bewegt und seine Energie abgibt. Energie wird sowohl aus der Wassersäule als auch aus der kinetischen Energie des fließenden Wassers zurückgewonnen. Das Design kombiniert Merkmale von Radial- und Axialturbinen. Der Einlass ist ein spiralförmiges Rohr, das sich um das Leittor der Turbine wickelt. Das Wasser wird tangential durch das Leittor geleitet und spiralförmig auf einen propellerförmigen Läufer geleitet, wodurch es sich dreht. Der Auslass ist ein speziell geformtes Saugrohr, das dabei hilft, das Wasser zu verlangsamen und kinetische Energie zurückzugewinnen. Die Turbine muss sich nicht am tiefsten Punkt des Wasserdurchflusses befinden, solange das Saugrohr mit Wasser gefüllt bleibt. Eine höhere Turbinenposition erhöht jedoch die Saugkraft, die durch das Saugrohr auf die Turbinenschaufeln ausgeübt wird. Der resultierende Druckabfall kann zu Kavitation führen. Die Wirkungsgrade von Kaplan-Turbinen liegen typischerweise bei über 90 %, können aber bei Anwendungen mit sehr geringer Förderhöhe niedriger sein.

Was sind die anderen Anwendungen der Kaplan-Turbine?

Kaplan-Turbinen werden weltweit in großem Umfang zur Stromerzeugung eingesetzt. Sie decken die Wasserkraftstandorte mit der niedrigsten Förderhöhe ab und sind besonders für Bedingungen mit hohem Durchfluss geeignet. Preisgünstige Mikrogasturbinen vom Typ Kaplan-Turbine werden für die individuelle Stromerzeugung hergestellt und sind für 3 m Fallhöhe ausgelegt, die bei ausreichendem Wasserdurchfluss bereits mit 0,3 m Fallhöhe bei stark reduzierter Leistung arbeiten können. Große Kaplan-Turbinen werden individuell für jeden Standort entwickelt, um mit der höchstmöglichen Effizienz zu arbeiten, typischerweise über 90 %. Sie sind sehr teuer in Konstruktion, Herstellung und Installation, funktionieren aber jahrzehntelang.

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