Вытяжной трубы - Draft tube

Тяговая труба установлена ​​над хвостовой обоймой

Вытяжной трубы представляет собой расширяющуюся трубку, установленную на выходе рабочего колеса турбины и используемую для использования кинетической энергии, доступной с водой на выходе рабочего колеса. '.^[1]

Эта тяговая труба на конце турбины увеличивает давление выходящей жидкости за счет ее скорости. Это означает, что турбина может снизить давление в большей степени, не опасаясь обратного потока из хвостовой части.

В импульсной турбине имеющийся напор высок, и нет существенного влияния на эффективность, если турбина расположена на пару метров выше хвостовая гонка. Но в случае реактивных турбин, если чистый напор низкий и если турбина установлена ​​выше хвостовой части, может быть заметная потеря доступного напора для питания турбины. Кроме того, если давление жидкости в хвостовой дорожке выше, чем на выходе из турбины, обратный поток жидкости в турбину может привести к значительным повреждениям.

Путем размещения вытяжной трубы (также называемой диффузорной трубкой или трубой) на выходе из турбины, напор турбины увеличивается за счет уменьшения выходной скорости, и как общий КПД, так и выходная мощность турбины могут быть улучшены. Тяговая труба работает путем преобразования некоторой кинетической энергии на выходе рабочего колеса турбины в полезную энергию давления.^[2]

Использование вытяжной трубы также имеет преимущества размещения конструкции турбины над хвостовой обоймой, что упрощает любые требуемые проверки и сокращает объем земляных работ, необходимых для строительства.

Эффективность

Коническая тяговая труба

Он определяется как отношение фактического преобразования кинетической энергии в энергию давления в вытяжной трубе к кинетической энергии на входе в вытяжную трубу.

ɳ = Разница кинетической энергии между потерями на входе и выходе / кинетическая энергия на входе.

ɳ_dt = :${\displaystyle {\frac {(V_{2}^{2}-V_{3}^{2})-2gh_{d}}{V_{2}^{2}}}}$

V₂ = Скорость жидкости на входе в отсасывающую трубу или на выходе из турбины

V₃ = Скорость жидкости на выходе из отсасывающей трубы

g = ускорение свободного падения

час_d = потери напора в вытяжной трубе

Тяговая труба позволяет размещать турбину над хвостовой обоймой и одновременно позволяет ей работать с такой же эффективностью, если бы она была размещена на хвостовой обойме.^[3]

Тяговая труба и кавитация

простая коленчатая вытяжная труба

Тип отвода с прямоугольным сечением

Кавитация возникает, когда местное абсолютное давление падает ниже давления насыщенного пара воды для данной температуры воды.^[4] Высота вытяжной трубы является важным параметром для предотвращения кавитации. Применяя уравнение Бернулли между выходом из желоба и точкой выхода из вытяжной трубы, пренебрегая любыми потерями напора в вытяжной трубе)

${\displaystyle z_{2}\,+\,{\frac {p_{2}}{\rho g}}\,+\,{\frac {V_{2}^{2}}{2\,g}}\,=\,z_{3}\,+\,{\frac {p_{3}}{\rho g}}\,+\,{\frac {V_{3}^{2}}{2\,g}},}$

z₂ = z (Высота вытяжной трубы)

z₃ = высота хвостовой части, обозначаемая как базовая линия (= 0)

п₂ = давление на выходе из бегунка

п₃ = избыточное давление

${\displaystyle {\frac {p_{2}}{\rho g}}\,=\,-\,\left[z\,+\,{\frac {V_{2}^{2}-V_{3}^{2}}{2\,g}}\right]\,}$

поскольку вытяжная труба представляет собой диффузор V₃ всегда меньше V₂ откуда следует p₂ всегда отрицательна, поэтому высота вытяжной трубы - важный параметр, позволяющий избежать кавитации.^[5]

Типы отсасывающей трубы

1. Конический диффузор или прямая расходящаяся трубка- Этот тип вытяжной трубы состоит из конического диффузора с половинным углом, как правило, менее 10 °, чтобы предотвратить разделение потока. Обычно он используется для турбины Фрэнсиса с вертикальным валом низкой удельной скорости. КПД данного типа вытяжной трубы составляет 90%.

2. Тяговая труба простого углового типа-Состоит из удлиненной трубы локтевого типа. Обычно используется, когда турбина должна быть размещена рядом с хвостовой обоймой. Это помогает сократить расходы на выемку грунта, а выходной диаметр должен быть как можно большим для восстановления кинетической энергии на выходе из рабочего колеса. КПД такой вытяжной трубы меньше почти 60%.

3. Колено различного сечения-Она аналогична изогнутой вытяжной трубе, за исключением того, что изогнутая часть имеет различное поперечное сечение с прямоугольным выпускным отверстием. Горизонтальная часть вытяжной трубы обычно наклонена вверх, чтобы предотвратить попадание воздуха из выходного конца.^[6]

Рекомендации

1. Элементарная теория тяговой трубы (http://nptel.ac.in/courses/Webcourse-contents/IIT-KANPUR/machine/chapter_7/7_7.html )
2. Валан Арасу А., «Турбо-машины», издательство Vikas, глава 9, стр. 402
3. Валан Арасу А., «Турбо-машины», издательство Vikas, глава 9, стр. 403
4. Инграм Грант, Основные концепции турбомашин, глава 9, статья 9.4.3
5. Элементарная теория тяговой трубы («Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2013-05-10. Получено 2013-05-29.)
6. Валан Арасу А., «Турбо-машины», издательство Vikas, глава 9, стр. 403