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Rivelare il segreto della turbina ad acqua: come evitare danni da riflusso dell'acqua attraverso il "tubo a tromba"?
Le turbine idrauliche sono parte integrante dei moderni sistemi idroelettrici e il loro funzionamento si basa sulla conversione efficiente dell’energia cinetica dell’acqua in energia meccanica. Tuttavia, per massimizzarne l’efficienza e prevenire guasti, la progettazione e l’implementazione del tubo a campana sono fondamentali. Il tubo a tromba è anche chiamato tubo di tiraggio. Non solo aiuta ad aumentare la pressione del flusso d'acqua, ma previene anche efficacemente il riflusso del flusso d'acqua, proteggendo così il normale funzionamento della turbina.
Come funziona il tubo del clacson
La funzione principale del tubo a tromba è convertire l'energia cinetica all'uscita della turbina in energia di pressione e aumentare la pressione del fluido per evitare il rischio di riflusso. Quando l'acqua passa attraverso la turbina, la portata diminuisce e questa portata ridotta fa aumentare la pressione nel tubo di drenaggio.
Inoltre, il design del tubo a tromba può anche rendere la struttura della turbina più alta rispetto al canale di coda, il che è senza dubbio conveniente per successivi lavori di ispezione e manutenzione.Ciò consente alla turbina di funzionare a pressioni più elevate, riducendo i rischi strutturali.
Il rapporto tra efficienza e tubo clacson
L'efficienza del tubo tromba (η) è un indicatore importante per misurare la capacità di conversione dell'energia. Il metodo di calcolo è il rapporto tra l'energia cinetica effettivamente convertita e l'energia cinetica dell'ingresso dell'acqua nel tubo tromba. Questo rapporto non influisce solo sulla potenza di uscita della turbina, ma è anche direttamente correlato all’efficienza della generazione di energia. Le turbine idrauliche che utilizzano tubi a tromba possono funzionare nelle stesse condizioni e migliorare l'utilizzo dell'energia.
Soprattutto in condizioni di salto netto basso, è comunque possibile mantenere un'elevata efficienza operativa.
La chiave per evitare la cavitazione
La cavitazione è la comparsa di bolle di vapore in un flusso d'acqua, che si verifica quando la pressione locale è inferiore alla pressione del vapore saturo dell'acqua. Per evitare questo fenomeno l’altezza del tubo del clacson è fondamentale. Applicando l'equazione di Bernoulli si può stimare se la pressione in uscita è sufficiente a prevenire la cavitazione. Se il tubo a tromba non è progettato correttamente, causerà inevitabilmente problemi con il flusso dell'acqua e influenzerà le prestazioni complessive della turbina.
Tipi di tubi per tromba
Esistono diversi tipi di tubi a tromba attualmente comuni, tra cui:
- Tubo diffusore conico: questo tipo di tubo a tromba ha un design a semiangolo inferiore o uguale a 10 gradi. Viene solitamente utilizzato nelle turbine a flangia ad asse verticale con bassa velocità specifica e l'efficienza può raggiungere il 90%.
- Campana a gomito semplice: questo tipo viene solitamente utilizzato per le turbine idrauliche installate vicino al canale di coda per ridurre i costi di scavo della terra, con un'efficienza di circa il 60%.
- Tubi a gomito con sezioni trasversali diverse: questo design ha le caratteristiche di sezione trasversale variabile e mantiene il flusso regolare dell'acqua e impedisce l'ingresso di aria.
Conclusione
La turbina idraulica che utilizza tubi a tromba non solo raggiunge un'efficace conversione dell'energia cinetica in energia di pressione, ma protegge anche l'attrezzatura dall'impatto del riflusso dell'acqua, migliorando così l'efficienza operativa complessiva. Tuttavia, abbiamo ancora bisogno di riflessioni ed esplorazioni più approfondite sull’evoluzione e sulle future applicazioni di questa tecnologia. Il design della campana può continuare a soddisfare le esigenze delle moderne apparecchiature idrauliche?
