Ny design av Peltondyse og distributør for økt virkningsgrad

Abstract

Denne oppgaven er et forsøk på å finne en realiserbar modifikasjon på dysen og distributøren til en Peltonturbin, hvor målet med modifikasjonen er å øke den hydrauliske virkningsgraden til turbinen. Studien tar utgangspunkt i at strålehastigheten fra en Peltondyse ikke har riktig hastighet i størsteparten av stråletverrsnittet i forhold til løpehjulets periferihastighet. Tidligere studier av Peltonturbiner har unnlatt å ta opp dette problemet, og alle Peltonturbiner på markedet i dag operer med en uniform hastighet i strålen. Innledningsvis ble det gjennomført en analytisk studie som viste at forbedringspotensialet ved å innføre en tilpasset strålehastighet er 0,1-0,2 % i økt virkningsgrad, avhengig av nålslaget. For å innføre den tilpassete hastighetsprofilen er det gjennomført en parametrisk studie på geometrien til distributøren. Strømningen er analyser numerisk i ANSYS CFX og validert opp mot eksperimentelle verdier med en god overensstemmelse. Resultatet fra studien tilsier at det ikke er hensiktsmessig å innføre en tilpasset hastighet i vannstrålen, ettersom tapene i forbindelse med sekundærstrømningen er større enn gevinsten i form av økt virkningsgrad.