O Dimensionamento Turbina Francis
Por: Marynaviana • 2/10/2018 • Trabalho acadêmico • 846 Palavras (4 Páginas) • 310 Visualizações
[pic 1]
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
DEMEC – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
DIMENSIONAMENTO TURBINA FRANCIS - ITAIPU
CARLOS ROBERTO CAVALCANTI REIS NETO
MARYNA DIÓGENES BANDEIRA LEANDRO VIANA
MATHEUS BRASIL DE SÁ
RECIFE
2018
CARLOS ROBERTO CAVALCANTI REIS NETO
MARYNA DIÓGENES BANDEIRA LEANDRO VIANA
MATHEUS BRASIL DE SÁ
DIMENSIONAMENTO TURBINA FRANCIS - ITAIPU
Trabalho requerido no Curso de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), pela disciplina de Máquinas Hidráulicas, sob orientação do Professor Flávio Augusto Bueno Figueiredo para a obtenção de créditos.
RECIFE
2018
- SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO 4
2. DIMENSIONAMENTO 5
3. CONCLUSÃO 10
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 11
INTRODUÇÃO
Sabe-se que as turbinas são bastante empregadas para aproveitamento da energia hidráulica em rios e quedas d’água. Em Usinas Hidrelétricas, são usados diversos modelos de turbinas adaptadas aos dados de projeto (queda disponível, vazão, rotação do rotor, velocidade específica e potência útil). Vamos nesse trabalho fazer um dimensionamento de uma Turbina Francis que está localizada na Usina Hidrelétrica de Itaipu. “A Usina de Itaipu é, atualmente, a maior usina hidrelétrica do mundo em geração de energia. Com 20 unidades geradoras e 14.000 MW de potência instalada, fornece 19% da energia consumida no Brasil e abastece 77% do consumo paraguaio. Em 2009, a usina de Itaipu atingiu a quarta maior produção anual de energia em seus 25 anos de geração. Foram 91.651.808 megawatts-hora (MWh) produzidos ao longo do ano passado. O recorde histórico de produção de energia ocorreu em 2008, com a geração de 94.684.781 megawatts-hora (MWh). O recorde anterior foi em 2000, quando Itaipu gerou 93.427.598 MWh.”
DIMENSIONAMENTO
De início, foram pesquisados os dados acerca da turbina de interesse. Apesar da dificuldade apresentada para coletar dados de projeto da turbina, conseguimos obter alguns dados: [pic 2]
Figura: Corte Esquemático das Unidades Geradoras na Usina Itaipu
Em seguida, determinamos o modelo de dimensionamento que vamos usar pra determinar as dimensões desta turbina. O método escolhido foi o Método de Th. Bovet, por ser mais robusto e completo na determinação das dimensões. Portanto, começamos determinando:
[pic 3]
Podemos definir a velocidade específica pela relação:
[pic 4]
Definimos inicialmente o coeficiente de velocidade angular (adimensional):
[pic 5]
Onde g = 9,81 m/s².
Precisamos converter a velocidade de rotação da turbina de rpm para rad/s:
[pic 6]
Logo: [pic 7]
Então, substituindo todos os dados na equação para o coeficiente de velocidade angular:
[pic 8]
Fazendo essas considerações iniciais, podemos começar a determinar as dimensões da turbina segundo Bovet:
- Raio de entrada superior :[pic 9]
Vamos encontrar este valor a partir da expressão que determina o coeficiente de pressão , que para Bovet assume um valor constante de , pois varia pouco com :[pic 10][pic 11][pic 12]
[pic 13]
Logo, temos que: [pic 14]
Partindo disso, determinamos o diâmetro de entrada:
[pic 15]
- Raio máximo de saída :[pic 16]
[pic 17]
Onde:
[pic 18]
Logo: [pic 19]
Partindo disso, o diâmetro de saída é:
[pic 20]
A partir deste ponto, precisamos calcular todos os valores pelo valor de , pois consideramos logo no início tínhamos considerado o valor de , o que na turbina real equivale a .[pic 21][pic 22][pic 23]
- Altura do bordo de entrada da pá do rotor (b):
[pic 24]
O valor que encontramos é: , e o valor real é: [pic 25][pic 26]
...