Radyal akışlı francis su türbinlerinin kanatçık profilinin belirlenmesi ve performans analizi için bir matematik modelin geliştirilmesi

Abdullah Onur Özdemir; Halit Karabulut

doi:10.17341/gazimmfd.1002920

Radyal akışlı francis su türbinlerinin kanatçık profilinin belirlenmesi ve performans analizi için bir matematik modelin geliştirilmesi

Öz

Turbo makinelerin rotor kanatçıklarının tasarımında Euler’in turbo makinelerin moment ve güç hesabı için türettiği eşitlik kullanılmaktadır. Bu eşitlik ile sadece rotor kanatçıklarının giriş ve çıkış açıları belirlenebilmekte, kanatçıkların tam profili belirlenememektedir. Kanatçıkların arasındaki rölatif akışın yerel hız ve yerel ivmesinin belirlenmesi için kanatçıkların tam profilinin bilinmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, içten dışa radyal akışlı su türbini çarkının momentini belirlemede kullanılmak üzere bir matematik model geliştirilmiştir. Geliştirilen modelde türbin kanatçıklarının profili silindirik koordinat sistemine göre matematiksel olarak tanımlanmakta ve kanatçıklar arasından geçmekte olan akışkan zerrelerinin yerel hız ve ivme dağılımları hesaplanmaktadır. Hesaplanan hız dağılımı kanatçıkların giriş ve çıkışındaki hız üçgenlerinin oluşturulmasına ve Euler türbin teorisi yardımı ile çarka etkiyen harici moment ve gücün hesaplanmasına imkân vermektedir. Ayrıca, geliştirilen model kullanılarak, çark üzerinde oluşturulan hacim elemanlarına etkiyen atalet kuvvetleri ve bu kuvvetlerin çark eksenine göre oluşturduğu momentler tanımlanmakta, sonra integral hesap ile çarka etkiyen toplam moment ve güç hesaplanmaktadır. İntegral hesaptan elde edilen moment bağıntısı sürekli çalışma şartlarında Euler türbin teorisinden elde edilen moment bağıntısına dönüşmektedir. Geliştirilen moment denklemi kullanılarak 10 m3/s civarında debiye ve 100-200 m aralığında düşüye sahip olan bir su kaynağı için türbin çarkının analizleri yapılmıştır. Kanatçık profilinin ivme ve dolayısıyla çarkın performansı üzerinde etkili olduğu tesit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

Abdollahi S., Madadi M., Ghorbanzadeh S., Ostad-Ali-Askari K., Singh V.P., Eslamian S. Study of energy types: fossil, nuclear and renewable energies and their evaluation in terms of environmental pollution and economically, American Journal of Engineering and Applied Sciences, 12 (3), 342-351, 2019. https://doi.org/10.3844/ajeassp.2019.342.351
Evans A., Strezov V., Evans T.J., Assessment of sustainability indicators for renewable energy technologies, Renewable and Sustainable Energy Rev., 13 (5), 1082-1088, 2009. https://doi.org/10.1016/j.rser.2008.03.008
Healy N., Stephens J.C., Malin S.A., Embodied energy injustices: unveiling and politicizing the transboundary harms of fossil fuel extractivism and fossil fuel supply chains, Energy Res. Social Sci., 48, 219-234, 2019. https://doi.org/10.1016/j.erss.2018.09.016
Zecca A., Chiari L., Fossil-fuel constraints on global warming, Energy Policy, 38 (1), 1-3, 2010. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2009.06.068
Crutzen P.J., Mosier A.R., Smith K.A., Winiwarter W., N2O release from agro-biofuel production negates global warming reduction by replacing fossil fuels, Atmos. Chem. Phys., 8, 389-395, 2008. https://doi.org/10.5194/acp-8-389-2008
Dittmar M., Nuclear energy: status and future limitations, Energy, 37 (1), 35-40, 2012. https://doi.org/10.1016/j.energy.2011.05.040
Karagöl E.T., ve Kavaz I., Dünyada ve Türkiye’de yenilenebilir enerji, Siyaset Ekonomi ve Toplum Araştırmaları Vakfı, 197, 2017.
Miranda A., Aesthetic Tradition and Ancient Technology: a Case Study of the Water-wheel, Design and Nature II. Comparing Design and Nature with Science and Engineering, editors by Collins M.W., Brebbia C.A., WIT Press, Southampton, 2004.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Abdullah Onur Özdemir ^*
0000-0002-6475-1976
Türkiye

Halit Karabulut
0000-0001-6211-5258
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

7 Ekim 2022

Gönderilme Tarihi

6 Ekim 2021

Kabul Tarihi

26 Mayıs 2022

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2023 Cilt: 38 Sayı: 2

DOI

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1002920

IZ

https://izlik.org/JA93PR44ZF

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Özdemir, A. O., & Karabulut, H. (2022). Radyal akışlı francis su türbinlerinin kanatçık profilinin belirlenmesi ve performans analizi için bir matematik modelin geliştirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38(2), 1217-1230. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1002920

AMA

1.Özdemir AO, Karabulut H. Radyal akışlı francis su türbinlerinin kanatçık profilinin belirlenmesi ve performans analizi için bir matematik modelin geliştirilmesi. GUMMFD. 2022;38(2):1217-1230. doi:10.17341/gazimmfd.1002920

Chicago

Özdemir, Abdullah Onur, ve Halit Karabulut. 2022. “Radyal akışlı francis su türbinlerinin kanatçık profilinin belirlenmesi ve performans analizi için bir matematik modelin geliştirilmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38 (2): 1217-30. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1002920.

EndNote

Özdemir AO, Karabulut H (01 Ekim 2022) Radyal akışlı francis su türbinlerinin kanatçık profilinin belirlenmesi ve performans analizi için bir matematik modelin geliştirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38 2 1217–1230.

IEEE

[1]A. O. Özdemir ve H. Karabulut, “Radyal akışlı francis su türbinlerinin kanatçık profilinin belirlenmesi ve performans analizi için bir matematik modelin geliştirilmesi”, GUMMFD, c. 38, sy 2, ss. 1217–1230, Eki. 2022, doi: 10.17341/gazimmfd.1002920.

ISNAD

Özdemir, Abdullah Onur - Karabulut, Halit. “Radyal akışlı francis su türbinlerinin kanatçık profilinin belirlenmesi ve performans analizi için bir matematik modelin geliştirilmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38/2 (01 Ekim 2022): 1217-1230. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1002920.

JAMA

1.Özdemir AO, Karabulut H. Radyal akışlı francis su türbinlerinin kanatçık profilinin belirlenmesi ve performans analizi için bir matematik modelin geliştirilmesi. GUMMFD. 2022;38:1217–1230.

MLA

Özdemir, Abdullah Onur, ve Halit Karabulut. “Radyal akışlı francis su türbinlerinin kanatçık profilinin belirlenmesi ve performans analizi için bir matematik modelin geliştirilmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 38, sy 2, Ekim 2022, ss. 1217-30, doi:10.17341/gazimmfd.1002920.

Vancouver

1.Abdullah Onur Özdemir, Halit Karabulut. Radyal akışlı francis su türbinlerinin kanatçık profilinin belirlenmesi ve performans analizi için bir matematik modelin geliştirilmesi. GUMMFD. 01 Ekim 2022;38(2):1217-30. doi:10.17341/gazimmfd.1002920