Alles wat u moet weten over tochtbuis

Trekbuizen zijn essentiële componenten in de meeste soorten turbines zoals Kaplan, Francis en reactieturbines. Het onderdeel is als een pijp ontworpen met geleidelijk toenemende delen die de uitlaat van de runner verbinden met een afvoerkanaal. Met zijn twee uiteinden is het ene uiteinde verbonden met de uitlaat van de runner en het andere uiteinde is ondergedompeld onder het waterniveau in het afvoerkanaal. In dit onderdeel wordt kinetische energie omgezet in statische druk.

Vandaag maak je kennis met de definitie, toepassingen, functie, schema, typen en werking van een tochtbuis. U leert ook de voor- en nadelen van deze tochtbuis in zijn verschillende toepassingen kennen.

Wat is een tochtbuis?

Een trekbuis is een verbindingspijp die over het algemeen aan de uitlaat of uitgang van een turbine wordt aangebracht om de kinetische energie van water bij de uitlaat om te zetten in statische druk. met deze component wordt verspilling van de kinetische energie van water vermeden. In een tochtbuis is de diameter kleiner bij de inlaat en groot bij de uitlaat. Deze uitlaat staat altijd onder water. Gietstaal en cementbeton zijn het materiaal dat wordt gebruikt bij het maken van een tochtbuis.

Zoals eerder vermeld, worden trekbuizen over het algemeen gebruikt in krachtturbines zoals reactie-, Kaplan- en Francis-turbines. Het systeem bevindt zich net onder de loper en maakt het mogelijk om de stroomsnelheid die de loper verlaat te vertragen.

Trekbuizen worden in turbines gebruikt om het probleem van terugstroming te voorkomen en daarom bevinden deze zich tussen de turbine-uitgang en de tailrace. Turbines zoals Pelton of impuls hebben geen trekbuis nodig omdat de beschikbare kop voor de turbine erg groot is. Dit resulteert in een boven atmosferische druk bij de uitgang van de turbine. Vanwege de bovengenoemde atmosferische druk van water bij de uitgang van de turbine, zal er nooit water terugstromen.

Toepassingen van trekbuizen

Toepassingen van trekbuizen in turbines zijn hierboven al genoemd. Ze worden gebruikt om de druk te verhogen van een lage uitgangsdruk van de turbine tot de druk van de omgeving waarnaar de vloeistof wordt afgestoten. De primaire functie van een trekbuis is om de kinetische energie van water om te zetten in drukenergie, de snelheid van het water te verlagen en de druk van het water te verhogen voordat het zich bij het afvoerkanaal voegt. Deze pijp wordt gebruikt om het dwarsdoorsnede-oppervlak gestaag te vergroten.

Diagram van een tochtbuis:

Trekbuis in Kaplanturbine.

Soorten trekbuizen

Hieronder staan ​​de verschillende soorten trekbuizen:

Conische trekbuis:

Conische typen trekbuizen laten hun stroomrichting recht en divergerend toe. Ze zijn meestal gemaakt van zacht stalen platen, met een taps toelopend ontwerp en een grotere buitendiameter dan de inlaat. De taps toelopende hoek van de trekbuis is niet te groot om een ​​divergentie van de stroming van de wand van de trekbuis te veroorzaken. Ook mag de hoek niet te kort zijn, omdat een langere trekbuis nodig is om een ​​aanzienlijk verlies aan kinetische energie te bieden.

Eenvoudige elleboogtrekbuis:

Dit soort tochtbuizen hebben de vorm van een elleboog. Het wordt vaak gebruikt in een Kaplanturbine. Het dwarsdoorsnedeoppervlak blijft hetzelfde over de gehele lengte van de trekbuis, terwijl de inlaat en uitlaat cirkelvormig zijn. Elleboogtrekbuizen worden gebruikt bij lage kopposities en de turbine is naast de tailrace gemonteerd. Dit helpt de kosten van boren te minimaliseren en de diameter van de uitgang is zo breed als een positie om kinetische energie terug te winnen bij de uitlaat van de runner.

Moody tochtbuis:

Bij humeurige typen tochtbuizen is de uitlaat in twee delen gesplitst en heeft één inlaat. Deze buis is vergelijkbaar met een conische trekbuis. Humeurige typen tochtbuizen helpen de wervelende beweging van water te verminderen.

Elleboogtrekbuis met variërende doorsnede:

Deze typen trekbuis met variërende doorsneden zijn verbeteringen van een eenvoudige elleboogdiepgang. De inlaat is rond terwijl de uitlaat rechthoekig is. Over het algemeen is het horizontale gedeelte van de trekbuis schuin omhoog gericht om te voorkomen dat lucht het uitlaatgebied bereikt. De trekbuis varieert in doorsnede van inlaat tot uitlaat. Deze uitlaat bevindt zich onder het afvoerkanaal.

Werking van trekbuizen

De werking van trekbuizen in een turbine is minder complex en gemakkelijk te begrijpen. In het geval van de Kaplan- en Francisturbine is de beschikbare opvoerhoogte bij de inlaat laag, waardoor de turbine veel dichter bij de tailrace moet worden geplaatst. Dit helpt om een ​​maximaal hoofd te krijgen. Het grootste deel van de waterdruk wordt omgezet in mechanische energie van de turbine. De drukhoogte aan de uitlaat van de turbine ligt onder de atmosferische druk.

Terugstroming kan optreden omdat de uitgang van een turbine zich in de buurt van het afvoerkanaal bevindt en de waterdruk bij de uitgang van een turbine lager is dan de atmosferische druk. Dit gebeurt omdat het water van hoge druk naar lage druk stroomt en de druk bij de uitgang van de turbine lager is dan atmosferisch en bij tailrace is er atmosferische druk.

Deze terugstroming kan ernstige schade aan de turbine en zijn onderdelen veroorzaken, waardoor totale uitval kan ontstaan. Om dit terugstroomprobleem te voorkomen, wordt een trekbuis gebruikt tussen de uitlaat van de turbine en de tailrace. Een tochtbuis verhoogt de waterdruk tot atmosferische druk.

Bekijk de video hieronder voor meer informatie over de werking van een trekbuis:

Het toepassen van het principe van Bernoulli in sectie 1-1 en 2-2

[Drukhoogte + snelheidshoogte + hoogtehoogte]_1-1  =[Drukhoogte + Snelheidshoogte + Hoogtehoogte]_2-2

Laat
P₁ =druk van de vloeistof bij sectie 1-1 (een inlaat van een tochtbuis)
V₁ =snelheid van de vloeistof bij sectie 1-1 (een inlaat van een tochtbuis)
Evenzo,
P₂ =vloeistofdruk bij sectie 2-2 (uitlaat van trekbuis)
V₂ =snelheid van vloeistof bij sectie 2-2 (uitlaat van trekbuis)
ρ =dichtheid van stromende vloeistof
g =zwaartekracht
h_f =verlies van hoofd (energie) in trekbuis
H_s =verticale hoogte van de trekbuis boven het afvoerkanaal
y =afstand van de onderkant van de trekbuis tot het afvoerkanaal.
P_a  =atmosferische druk van een vloeistof.

( P₁  / ρg ) + ( V₁ ² / 2g ) + ( H_s + y ) =( P₂  / ρg ) + ( V₂ ² / 2g ) + ( 0 + h_f )
( P₁  / ρg ) =( P₂  / ρg ) – ( ​​H_s + y ) + ( V₂ ² / 2g ) – ( ​​V₁ ² / 2g ) + h_f

De drukhoogte bij sectie 2 – 2 is gelijk aan de atmosferische drukhoogte en afstand y.
( P₂  / ρg ) =( P_a  / ρg ) + y
( P₁  / ρg ) =( P_a  / ρg ) + y – H_s – y + ( V₂ ² / 2g ) – ( ​​V₁ ² / 2g ) + h_f ( P₁  / ρg ) =( P_a  / ρg ) – H_s + ( V₂ ² / 2g ) – ( ​​V₁ ² / 2g ) + h_f

De vergelijking voor onze vereiste omzetten (d.w.z. in het midden van R.H.S met '-' common)
( P₁  / ρg ) =( P_a  / ρg ) – H_s – [ ( V₁ ² / 2g ) – ( ​​V₂ ² / 2g ) – h_f ]

In de bovenstaande vergelijking [ ( V₁ ² / 2g ) – ( ​​V₂ ² / 2g ) – h_f ] heet kinetische kop.
Hier [ ( V₁ ² / 2g ) – ( ​​V₂ ² / 2g ) ] is de dynamische kop.
Van de bovenstaande vergelijking kunnen we schrijven
( P₁  / ρg ) <( P_a  / ρg )
Dus        P1