ドラフトチューブについて知っておくべきこと
ドラフト チューブは、カプラン、フランシス、反動タービンなど、ほとんどのタイプのタービンに不可欠なコンポーネントです。コンポーネントは、ランナーの出口を放水路に接続する領域が徐々に増加するように設計されたパイプのようなものです。 2 つの端で、一方はランナーの出口に接続され、もう一方の端は放水路の水位より下に沈んでいます。このコンポーネントでは、運動エネルギーが静圧に変換されます。
今日は、ドラフトチューブの定義、アプリケーション、機能、図、タイプ、および働きについて知ることができます.また、さまざまな用途におけるこのドラフト チューブの長所と短所についても知ることができます。
ドラフトチューブとは?
ドラフト チューブは、出口での水の運動エネルギーを静圧に変換するために、一般にタービンの出口または出口に取り付けられる接続パイプです。このコンポーネントを使用すると、水の運動エネルギーの浪費が回避されます。ドラフトチューブでは、直径は入口近くで小さく、出口近くで大きくなります。このコンセントは常に水に浸かっています。鋳鋼とセメント コンクリートは、ドラフト チューブの製造に使用される材料です。
前述のように、ドラフト チューブは一般に、リアクション タービン、カプラン タービン、フランシス タービンなどのパワー タービンで使用されます。このシステムはランナーのすぐ下にあり、ランナーから出る流速を減速できます。
ドラフト チューブは、逆流の問題を回避するためにタービンで使用されるため、タービンの出口と放水路の間に配置されます。ペルトンやインパルスなどのタービンは、タービンで使用できるヘッドが非常に大きいため、ドラフト チューブを必要としません。これにより、タービン出口で大気圧を超える圧力が発生します。タービン出口での大気圧以上の水のおかげで、水の逆流は発生しません。
ドラフトチューブの用途
タービンにおけるドラフトチューブの適用は、既に上で述べた。それらは、低タービン出口圧力から流体が拒否される周囲の圧力まで圧力を上げるために使用されます。ドラフト チューブの主な機能は、水の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換し、水の速度を低下させ、放水路に参加する前に水の圧力を上げることです。このパイプは、断面積を着実に増やすために使用されます。
ドラフトチューブの図:
カプラン タービンのドラフト チューブ。
ドラフトチューブの種類
以下は、さまざまなタイプのドラフト チューブです。
コニカル ドラフト チューブ:
コニカルタイプのドラフトチューブは、流れの方向をまっすぐで発散させることができます。それらは通常、軟鋼板で作られ、テーパー形状の設計と入口よりも大きな外径を備えています。ドラフト チューブのテーパー角度は、ドラフト チューブの壁からの流れの発散を誘発するほど広すぎません。また、運動エネルギーの実質的な損失を提供するには、より長いドラフト チューブが必要になるため、角度が短すぎないようにする必要があります。
単純なエルボ ドラフト チューブ:
これらのタイプのドラフト チューブは、エルボーの形状をしています。カプランタービンでよく使用されます。断面積はドラフトチューブの全長にわたって同じままですが、入口と出口は円形です。落差の低い位置ではエルボドラフトチューブが使用され、タービンは放水路の隣に取り付けられています。これにより、穴あけの費用を最小限に抑えることができ、出口の直径は、ランナーの出口で運動エネルギーを回収する位置と同じくらい広くなります。
ムーディー ドラフト チューブ:
ムーディ ドラフト チューブ タイプでは、出口が 2 つのセクションに分割され、入口が 1 つあります。このチューブは、円錐ドラフト チューブに似ています。ムーディー ドラフト チューブ タイプは、水の渦巻き運動を減らすのに役立ちます。
さまざまな断面を持つエルボ ドラフト チューブ:
さまざまな断面を持つこれらのドラフト チューブ タイプは、単純なエルボ ドラフトを改良したものです。入口は円形で、出口は長方形です。一般に、ドラフトチューブの水平部分は上向きに傾斜しており、空気が出口領域に到達するのを防ぎます。ドラフトチューブは、入口から出口まで断面が異なります。この排水口は放水路の下にあります。
ドラフトチューブの働き
タービン内のドラフト チューブの動作はそれほど複雑ではなく、簡単に理解できます。カプランおよびフランシス水車の場合、入口で利用できる水頭が低く、水車を放水路の近くに配置する必要があります。これは、最大の頭を得るのに役立ちます。水の圧力のほとんどは、タービンの機械エネルギーに変換されます。タービンの出口の圧力水頭は大気圧より低いです。
タービンの出口が放水路の近くにあり、タービンの出口での水の圧力が大気圧よりも低いため、逆流が発生する可能性があります。これは、水が高圧から低圧に流れ、タービンの出口の圧力が大気圧よりも低く、放水路に大気圧があるために発生します。
この逆流は、タービンとその部品に深刻な損傷を与え、完全な故障を引き起こす可能性があります。この逆流の問題を回避するために、タービンの出口と放水路の間にドラフト チューブが使用されます。ドラフト チューブは水の圧力を大気圧まで上昇させます。
ドラフト チューブの働きについて詳しくは、以下のビデオをご覧ください:
セクション 1-1 と 2-2 でのベルヌーイの原理の適用
[圧力ヘッド + 速度ヘッド + 上昇ヘッド]1-1 =[圧力ヘッド + 速度ヘッド + 上昇ヘッド]2-2
P1にしましょう =セクション 1-1 (ドラフト チューブの入口) での流体の圧力
V1 =セクション 1-1 (ドラフト チューブの入口) での流体の速度
同様に、
P2 =セクション 2-2 (ドラフト チューブの出口) での液体の圧力
V2 =セクション 2-2 (ドラフト チューブの出口) での流体の速度
ρ =流れる流体の密度
g =重力
hf =ドラフト チューブ内の水頭 (エネルギー) の損失
Hs =放水路上の喫水管の垂直高さ
y =放水路から喫水管の底までの距離.
Pa =流体の大気圧。
( P1 / ρg ) + ( V1
2
/ 2g ) + ( Hs + y ) =( P2 / ρg ) + ( V2
2
/ 2g ) + ( 0 + hf )
( P1 / ρg ) =( P2 / ρg ) – ( Hs + y ) + ( V2
2
/ 2g ) – ( V1
2
/ 2g ) + hf
セクション 2 – 2 の圧力水頭は、大気圧水頭と距離 y に等しくなります。
( P2 / ρg ) =( Pa / ρg ) + y
( P1 / ρg ) =( Pa / ρg ) + y – Hs – y + ( V2
2
/ 2g ) – ( V1
2
/ 2g ) + hf ( P1 / ρg ) =( Pa / ρg ) – Hs + ( V2
2
/ 2g ) – ( V1
2
/ 2g ) + hf
要件に合わせて方程式を変換します (つまり、R.H.S の途中で「-」共通を取ります)
( P1 / ρg ) =( Pa / ρg ) – Hs – [ ( V1
2
/ 2g ) – ( V2
2
/ 2g ) – hf ]
上記の式 [ ( V1
2
/ 2g ) – ( V2
2
/ 2g ) – hf ] をキネティック ヘッドと呼びます。
ここで [ ( V1
2
/ 2g ) – ( V2
2
/ 2g ) ] はダイナミック ヘッドです。
上記の式から、
( P1 / ρg ) <( Pa / ρg )
そう P1
ドラフト チューブの入口またはタービンの出口での圧力ヘッドは、大気圧よりも小さくなります。そのため、ドラフト チューブを使用したタービンの正味水頭が増加します。
ドラフト チューブの長所と短所
利点:
以下は、さまざまな用途におけるドラフト チューブの利点です。
- ドラフト チューブはランナーからの水の飛散を防ぎ、水を直接放水路に導きます。
- 放水路で必要な運動エネルギーの量が大幅に減少します。
- システムのパフォーマンスが向上します。
- タービン出口と放水路の間の高さが高くなるにつれて、タービン ヘッドが高くなります。
短所:
ドラフト チューブの唯一の欠点は、システムに余分な重量が追加されることと、ドラフト チューブの初期値が高いことです。
結論
ドラフト チューブは、カプラン、フランシス、反動タービンなど、ほとんどのタイプのタービンに不可欠なコンポーネントです。コンポーネントは、ランナーの出口を放水路に接続する領域が徐々に増加するように設計されたパイプのようなものです。その目的は、出口での水の運動エネルギーを静圧に変換することです。ドラフト チューブの定義、用途、機能、種類、動作について説明したこの投稿は以上です。
この投稿から多くのことを学んでいただければ幸いです。もしそうなら、親切に他の学生と共有してください。読んでくれてありがとう、またね！
製造プロセス