طراحی و ساخت یک غلاف جهت افزایش سرعت سیال با قابلیت استفاده برای
توربین های آبی محوری
رضا کمالی منفرد1 ، حمید احمدی اصل 1* ، منوچهر راد 2

دانشجوی کارشناسی ارشد مکانیک، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، [email protected]
استاد دانشکده فنی و مهندسی، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی

ؾال ز اظزّزٍاظزّنّن/ قواضقواضُ23 / تْاض ٍ تاتؿتاى 95 )37-44( وطری مُُىذسی دریــب
1268732112263

Downloaded from marine-eng.ir at 17:07 +0330 on Monday October 30th 2017

Downloaded from marine-eng.ir at 17:07 +0330 on Monday October 30th 2017

اطلاعبت مقبلمقبلٍ

چكيذٌ
چكيذ

چكيذٌ

چكيذ

خٍخَزَز ههٌاطكٌاطك ؾاحلی زض قوال ٍ خخٌَبَب ایطاى ههَخةَخة پسیس آهسى ههٌاطكٌاطك هؿتؼس تتَلَلیس تطقآتی تا ااًطغًطغی اهاهَاجَاج ٍ خعضٍهسٍهس قسقسُ اؾت. لصا تطای افعایف ت طتْطُ تطزاضی اظ ااًطغًطغی زض ایي ههٌاطكٌاطك ًیاظ تتِ افعایف ؾطػت ؾیال خٍخَزَز زاضز. تا ططاحی ٍ ؾاذت یه غلاف خخْتْت افعایف ؾطػت ؾیال، تتَضتَضتیي ّاّای ًؿلًؿل خسیسی ت ختَخَزَز هی آیٌسٌس ووِ هی ت اتَاًٌسٌس ااًطغًطغی خخٌثكٌثكی ؾیال ضا افعایف زاززازُ ٍ زض ؾَاحلؾَاحل زضیااّاّا ٍ تؿتط ض زذاضٍزذاًِ ّاّای تعضي ااًطغًطغی الىتطیىی تیكتطی تتَلَلیس ووٌٌسٌس .
تطاؾاؼ ذذَالَال ایطفطفَیل ّاّا، غلافی تا ؾطح همطغ ایطفطفَیلی ططاحی قس ووِ ؾطػت آب ضا تا حسحسٍزٍز 2.8 تطاتط ؾطػت خطیاى ززٍضزؾتٍضزؾت زض حل ػسزی افعایف زاز. غلاف ططاحی قسقسُ ؾاذتؾاذتِ ٍ آظهایف قس .تتِ ػلاػلاٍُ چچٌسٌسیي ًَعَع پط اپطٍاًِ زض زاذل غلاف ًهةًهة قس. ؾطػت ّاّای ز ضازٍضاًی پط اپطٍاًِ ّاّا زض ززٍ حالت تا غلاف ٍ تستسٍىٍى غلاف همایؿؿِ قس ووِ هتهتٌاؾةٌاؾة تا ًؿثتًؿثت افعایف ؾطػت خطیاى تتَزَزًسًس. زضتیدزضًتیدِ تا لطاض زازى یه تتَضتَضتیي زض ایي غلاف، تتَاىَاى تیكتطی تتَلَلیس هی ققَزَز. تاضیرچتاضیرچِ همالهمالِ:
تاضید زضیافت همالهمالِ: 15/10/1394 تاضید پصیطـ همالهمالِ: 16/01/1395

ولوات ولیسی:
تتَضتَضتیي آتی غلاف زاض
افعایف ؾطػت ؾیال
ًؿلًؿل خسیس تتَضتَضتیي ّاّا

Designing and Building of a Shroud to Increase Fluid Velocity with Capability to Use for Axial Water Turbines

Reza Kamali Monfared1, Hamid Ahmadi Asl1*, Manouchehr Rad2

M.sc Student, Dept. of Mechanical Eng., South Tehran Branch, Islamic Azad University; [email protected]
Professor, Faculty of Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University

ARTICLE INFO

ABSTRACT

ABSTRACT

Article History:
Received: 5 Jan. 2016
Accepted: 4 Apr. 2016
Existence of the coasts in the north and south of Iran cause to create potential areas to produce electricity by tidal and wave energies. Therefore, increase of fluid velocity is required to exploit these areas. A new generation of turbines

Keywords:
Shrouded water turbine
Increasing fluid velocity
New generation of turbines

21315341658018

is created by designing and building a shroud to increase fluid velocity which it increases kinetic energy of flow and generates more electricity at coastlines and riverbeds.
Based on airfoils characteristics, a shroud with an airfoil cross-section form was designed which increases water velocity approximately 2.8 times greater than far field flow numerically. The shroud was built and tested experimentally. Moreover, several propellers were installed in the shroud. Rotational speeds of the propellers in two states of with and without shroud were compared and they were proportional to increase ratio of flow velocity.
Consequently, more power is generated by installing a turbine in the shroud.
1 – مقذمٍ
تا گصض ظهاى نٌٌؼتی قسى خَاهغ تكرطی، احتیراج ضٍٍظ افرعٍٍى تراًطغی اختٌٌابٍ ًاپصیط اؾت. ایي هؿال اظ یه ؾؾَ تاػث اؾتفازُ تریفِاظِ حس اظ هٌٌاتغ تدسیس ًاپصیط فؿٍیلی واّّف ؾطیغ ایي هٌٌراتغ قرسُو ػاهل ایداز تحطاى اًًطغی ت خرَز آهرسى ذطرطی ترعضي ترطایازاه حیات تكطی زض آی سُ ای چٌٌساى زٍٍض ذ اّس قرس. اظ ؾرَییزیگط، آلَزگی ّای قسیس هحیط ظیؿتی تاػث ترطّّن ذرَضزى تؼِرازلِطثیؼ ت، اید از هحیط ی ًاؾ الن ت طای ظً سگی اًًؿ اى، ض طت ت هحیط ظیؿت ٍ حیات ٍحفٍحف، ذطط ااًمطاوًمطاو گ گًَِّایّای ًثاتیًثاتی ٍ خاخاًَضیَضی قسقسُ ٍ آی سآیٌسُ حیات ظهیٌیظهیٌی ضا زض الّالِ ای اظ اتاتْامْام فطفطٍ تطزتطزُ اؾت .
ااًطغیًطغی ّایّای تدسیسپصیط هاهاًٌسٌس خعضخعضٍهسٍهس، اهاهَاجَاج ٍ تاز ههٌراتغٌراتغ ااًرطغیًرطغی ّرایّرایپان ؿتّؿتٌسٌس ووِ تطای تتَلیسَلیس تطق تتَؾطَؾط ت تَضتیيَضتیيّایّای آتی ٍ تازی ههَضزَضز ت طتْطُ تطزاضی لطاض هی گیطگیطًسًس. تِ ػػٌَاىَاى وًوًَِ خخْتْت تتَلیسَلیس تطق التهازی اظ ت تَضتیيَضتیيّایّای تازی ًیاظًیاظ تتِ تازی تا ؾطػت 7 تا 12 هتطتطثایهتطتطثاًیِ اؾرت.ههٌاطمیٌاطمی تا تاز زائوی ٍلیٍلی تا ؾطػت ّایّای پاییي خٍخَزَز زاضزاضًسًس ورورِ ایريههٌاٌاطك ضا تتِ ههٌاطكٌاطك تالمتالمَُ تتَلیسَلیس تطق تازی تثسیل وطزوطزُ اؾت ٍلیٍلی تراتتَضتیيَضتیي ّایّای هتساهتساٍلٍل ووًٌَیًی ًویًوی تتَاىَاى تطلی تتِ ننَضتَضت التهازی تتَلیرسَلیرسوطز ٍ عیّعیٌِ تطای آى تتَخیحَخیح التهازی ًساضزًساضز.
تطضؾیّاییّایی زض اضتثاط تا ططاحی یه قىل ٌسؾیٌّسؾی افعای سافعایٌسُ ؾطػت ؾیال زض گصقتگصقتِ ااًدامًدام قسقسُ اؾت. هكاهكاّساتّسات ًكاى زاز یرطًیرطٍیٍی زضيسؾٌّسؾِ ّایّای ایط زیایطٍزیٌاهیىیٌاهیىی تطای واواّفّف اترلاف ااًرطغیًرطغی حرائع ااّویرتّویرتاؾت، اظ ایي ضضٍ سؾٌّسؾِ ّایّای ططاحی قسقسُ تایس ضرطیة یرطًیرطٍیٍی پؿرایووی زاقتزاقتِ تاقس. ًرؿتیيًرؿتیي پػپػٍّفّف ّاّا تا تطضؾی تغییطات ًیططٍی پؿا اط طاف اؾ ت اتَاًِ )پای ِ ؾ ىّاىَّای زضی ایی( ٍ تستسً ِ ق ا ضٌاٍضّاّا ق ططٍعٍع قس]1[. ؾپؽ تطضؾی ػسزی ضرطیة یرطًیرطٍیٍی پؿرای یره هررطهررطٍطٍط
ًالمًالم تتَذالیَذالی تا ظا یظاٍیِ ضاؼ 10 زضخزضخِ، تطای زؾتیاتی ترترِ سؾرٌّسؾرِ ایِ و ؾطػت خطیاى ؾیال ضا افعایف زازُ یطٍٍی زضي ووی زاقرتتاقِس، زض ؾطػت ّای تالا حَل اخؿام زض زًاذرل آب اًًدرام قرس]2[. ؾپؽ ضطیة زضيٍ فكاِضی آى زض زٍ حالتِ هرتلر ضٍٍزی خطیراى اظ زّ اً وَچه زّ اً تعضي زض ح ضچ وكف تتِ نَضت تدطتی هَضز تطضؾی لطاض گطفت]3[. زض ازاه یطٍٍی زضيِ یه ًرین هٍررطٍٍطًِالم تَذالی زض زٍ حالت ضٍضٍزیٍزی خِطًیاى اظ ز اً وَچره ز ارتعضي تا ظاٍ یر ضاؼ هكرات زض ت ًرل تراز تطضؾریٍ قرس وچٌریيِتاثیطات ظتطی ؾطح تؿرتِ ًترایح ترا هرسل ترسٍى ظترطٍیّ همایؿرقس]4[. افعٍىافعٍى تط آى تطای حهَِل ووتطِیيٍ ضطیِة زضي هوىي، یه هرطٍٍِط ًالِم ت ذٍالی تا ظا ی 16 زضخ ظا ی ذویسگیِ 0 ترا 45 زضخ قثی ؾاظیَ هسل هطٍلَب زض ضیٌ لسظّّای هرتل ت نرَضتتدطتی آظهایف قس. ایي پػ ّف ثاتت وطز و ووِتطٍیي یطًیطٍیٍی زضي زضخطیاى آضام زض هسل تا ظاٍ ی ذویسگی 30 زضخ ووتًطیي یطًٍیطٍیٍی زضي زض خطیاى هغكَـ زض هسل تا ظا یظاٍیِ 40 زضخزضخِ اؾت]5[.
ّسف تحمیمات پیكیي تیكتط تط اًرساظُ گیرطی یرطٍٍی زضي تر زُ تلاـ ّای اًدام قسُ ًیرع ترطای وراّف یرطٍٍی زضي تر زُ اؾرتٍ.
وچٌّوچٌیيٌیي هسل ّای لثلی یه هرطٍٍطٍ ًالِم تَذالی تا ضراهت ثاتتٍ ٍ تسٍٍى ؾطح همطغ ایطفََیلی ت زُ یا ت زلیل زاقتي طَل ظیراز گل گاُ وَچه واضتِطزی ث زًس .ت ػلاٍ توراِهی هرسلّ ّرای تدطتریهَضز تطضؾِی گصقت زض اتؼاز وَچِه ت زُ و ایي اهط هی ت اًس تاػث تساذل لای ّای هطظی ؾیال زض همطغ زاذلی هرطٍٍط ًالم تَذالی قسُ اظ افعایف ؾرطػت زض ًعزیىری همطرغ ضٍزی آى تىاّرس]6[.
یىی اظ ه ضهَضَػاتَػات ههَضزَضز ت ختَخِ، پیسا وطزى قىلٍ هطلرهطلرَبَب ترطای یرههرطهرطٍطٍط ًالمًالم تتَذالیَذالی اؾت .تطضؾی ّاییّایی خخْرتْرت پیرسا ورطزى قرىلت یتْیٌِ تطای هدطاّایّای افعایف ز سزٌّسُ ؾطػت تاز، ززُ ّاّا هرطهرطٍطٍط ًرالمًرالمتتَذالیَذالی هتفاهتفاٍتٍت، ططاحی ٍ قثیقثیِ ؾاظی قسًسًس]7[. زض ازاهازاهِ آظهایكات تدطتی هتؼسزی زض ضاتطضاتطِ تا یه هرطهرطٍطٍط ًالمًالم تتَذالیَذالی ااًدامًدام قرسوقرسوًِتایحًتایح هكاتهكاتْیْی ضا تا ًتایحًتایح قثیقثیِ ؾاظی ػسزی ًكاىًكاى زازًسًس]8[.

2 – مببحث تئتئًریًری ايليايليٍ
تطضؾی ّایّای ضضٍیٍی هرطهرطٍطٍط ًالمًالم ٍ خطیاى ػثػثَضیَضی اظ آى ًكاىًكاى هی ززّسّس ووِ زض یه هرطهرطٍطٍط ًالمًالم تتَذالیَذالی تا ػثػثَضَض ؾیال اظ ز ازّاًِ ووَچىتطَچىتط ترترِؾوت ز ارزّاًرِ تعضگترط، زاضای افرعایف ؾرطػت زض همطرغ ضٍضٍزیٍزی آىهی ققَزَز زضغیطای هزضغیطایٌهَضتَضت تا ػثرػثرَضَض ؾریال اظ ز ارزّاًرِ تعضگترط ترترِ ز ارزّاًرِووَچىتطَچىتط، ؾیال زچاض افت ؾطػت هی ققَزَز.
تطای تیاى اخوالی هطلة ففَقَق اظ هؼازلهؼازلِ تطتطًَلیَلی ٍ پیپیَؾتگیَؾتگی اؾرتفازاؾرتفازُهی ققَزَز. خطیاى تطاون ًاپصیطًاپصیط زض ًظطًظط گطفتگطفتِ هی ققَزَز چطا ووِ ترترِ ػلرتپاییي تتَزىَزى ؾطػت ؾیال، ػسز هاخ ووتط اظ 0.3 اؾت. وچّوچٌیيٌیي اگط ػسز ضیضیٌَلسظَلسظ تیف اظ 10000 )< Re 104( تاقس لایلایِ هرطظی قرىلگطفتگطفتِ تط پ ؾتپَؾتِ زاذلی هرطهرطٍطٍط ًالمًالم، ضراهت تؿیاض ووی زاقتزاقتِ ٍ لصا فكاض زض ذطٍٍخی هررطٍٍط تمطیثرا تطاترط فكراض زٍٍضزؾرت اؾرت.وچٌ یي خطیاى ذاٍضج اظ لای هطظیِ، غیطچطذكی تر زُ هری ترَاىتطای حالت خطٍیاى ضٍٍزی اظِ زِّ اً تعضي قِىل1)ال (، تٍیي خطیراىٍآظاز زٍٍضزؾت همطغ 2 ضاتط تطًَلی ضا تر نرَضت ظیرط ًَقرتَقرت ؾطػت ضا زض همطغ 1 تتِ زؾت آٍٍضز.

)1(

2;

2

2∞
وچٌّوچٌیيٌیي طثك ضاتطضاتطِ پیَؾتگی:

1268732112263

Downloaded from marine-eng.ir at 17:07 +0330 on Monday October 30th 2017

Downloaded from marine-eng.ir at 17:07 +0330 on Monday October 30th 2017

)2(

ووِ 1v ؾطػت خطیاى زض ضٍضٍزیٍزی ،2v ؾطػت خطیاى زض ذطذطٍخریٍخری،1P فكاض زض ضٍضٍزیٍزی ،2P فكاض زض ذطذطٍخریٍخری ، 1A ؾرطح همطرغ ضٍزیٍضٍزی ٍ2A ؾطح همطغ ذطذطٍخیٍخی اؾت .
تطاؾاؼ ضضٍاتطٍاتط) 1( ٍ) 2(، ؾطػت زض همطغ ضٍضٍزیٍزی تا ارساظاًرساظُ ًؿرثتًؿرثتؾطح همطغ ّاّا ضاتطضاتطِ زاضز. زض حالت ضٍضٍزیٍزی اظ ز ازّاًِ تعضگتط، تتِ ػلت ای ىایٌىِ ایي ًؿثتًؿثت ووتط اظ 1 اؾت، ؾطػت زض ضٍضٍزیٍزی واواّفّف هی یاتس.
A1 > A2 => A2 / A1 <1 => V1 < V2
اگط ضٍاتطضٍاتط تطَلیتطًَلی ٍ پیپیَؾتگیَؾتگی ترطای حالرت خطیراى ضٍضٍزیٍزی اظ ز ارزّاًرِووَچهَچه قىل1)ب( قتًَقتِ ققَزَز تتِ زلیل ای ىایٌىِ ؾطح همطغ ذطٍخریذطٍخریتعضگتط اظ ؾطح همطغ ضٍضٍزیٍزی اؾت ؾطػت زض همطغ ضٍضٍزیٍزی افعایف هی یاتس.
A1 < A2 => A2 / A1 >1 => V1 > V2
-502911430402

(

ال
)

(
ب
)

ضكل
2

(
الف
)
:

،

بعذی

سٍ
س

ىذس
طرح
َىذسٍ
(
)
ة
:

مطخصبت

ابعبدی
طرح



قیمت: تومان

دسته بندی : مهندسی دریا و بندر

دیدگاهتان را بنویسید