Alles, was Sie über Saugrohre wissen müssen

Saugrohre sind wesentliche Komponenten in den meisten Turbinentypen wie Kaplan-, Francis- und Reaktionsturbinen. Die Komponente ist wie ein Rohr, das mit allmählich zunehmenden Bereichen konstruiert ist, die den Auslass des Laufrads mit einem Unterwasserkanal verbinden. Mit seinen beiden Enden ist eines mit dem Laufradauslass verbunden und das andere Ende taucht unter den Wasserspiegel des Unterwasserkanals. In diesem Bauteil wird kinetische Energie in statischen Druck umgewandelt.

Heute lernen Sie die Definition, Anwendungen, Funktion, Diagramm, Typen und Arbeitsweise eines Leitrohrs kennen. Außerdem lernen Sie die Vor- und Nachteile dieses Leitrohrs in seinen vielfältigen Einsatzmöglichkeiten kennen.

Was ist ein Saugrohr?

Ein Saugrohr ist ein Verbindungsrohr, das im Allgemeinen am Auslass oder Auslass einer Turbine angebracht ist, um die kinetische Energie des Wassers am Auslass in statischen Druck umzuwandeln. Mit dieser Komponente wird die Verschwendung der kinetischen Energie des Wassers vermieden. In einem Saugrohr ist der Durchmesser in der Nähe des Einlasses kleiner und in der Nähe seines Auslasses groß. Dieser Auslass ist immer in Wasser getaucht. Gussstahl und Zementbeton ist das Material, das zur Herstellung eines Saugrohrs verwendet wird.

Wie bereits erwähnt, werden Saugrohre im Allgemeinen in Leistungsturbinen wie Reaktions-, Kaplan- und Francis-Turbinen verwendet. Das System befindet sich direkt unter dem Laufrad und ermöglicht es, die Strömungsgeschwindigkeit beim Austritt aus dem Laufrad zu verlangsamen.

Leitrohre werden in Turbinen verwendet, um das Problem des Rückflusses zu vermeiden, weshalb sie sich zwischen dem Turbinenausgang und dem Tailrace befinden. Turbinen wie Pelton- oder Impulsturbinen benötigen kein Saugrohr, da die für die Turbine verfügbare Förderhöhe sehr groß ist. Dadurch entsteht am Turbinenaustritt ein überatmosphärischer Druck. Aufgrund des über dem atmosphärischen Druck liegenden Wassers am Turbinenausgang wird es niemals zu einem Rückfluss von Wasser kommen.

Anwendungen von Leitrohren

Anwendungen von Saugrohren in Turbinen wurden bereits oben erwähnt. Sie werden verwendet, um den Druck vom niedrigen Turbinenausgangsdruck auf den Druck der Umgebung zu erhöhen, in die das Fluid zurückgewiesen wird. Die Hauptfunktion eines Saugrohrs besteht darin, die kinetische Energie des Wassers in Druckenergie umzuwandeln, die Geschwindigkeit des Wassers zu verringern und den Druck des Wassers zu erhöhen, bevor es in das Tailrace mündet. Dieses Rohr wird verwendet, um die Querschnittsfläche stetig zu vergrößern.

Schaubild eines Leitrohrs:

Saugrohr in Kaplan-Turbine.

Arten von Saugrohren

Nachfolgend sind die verschiedenen Arten von Saugrohren aufgeführt:

Konisches Leitrohr:

Konische Arten von Leitrohren ermöglichen ihre Strömungsrichtung in gerader und divergenter Richtung. Sie bestehen normalerweise aus Weichstahlplatten mit konischer Form und einem größeren Außendurchmesser als der Einlass. Der Verjüngungswinkel des Saugrohrs ist nicht zu breit, um eine Divergenz der Strömung von der Wand des Saugrohrs zu induzieren. Außerdem sollte der Winkel nicht zu klein sein, da ein längeres Saugrohr erforderlich ist, um einen erheblichen Verlust an kinetischer Energie zu bieten.

Einfaches Ellbogen-Saugrohr:

Diese Arten von Saugrohren haben die Form eines Winkelstücks. Es wird häufig in einer Kaplan-Turbine verwendet. Die Querschnittsfläche bleibt über die gesamte Länge des Saugrohrs gleich, während sein Ein- und Auslass kreisförmig sind. Winkelzugrohre werden an niedrigen Kopfpositionen verwendet und die Turbine wird neben dem Leitwerk montiert. Dies trägt dazu bei, die Bohrkosten zu minimieren, und der Austrittsdurchmesser ist so groß wie eine Position, um kinetische Energie am Auslaufkanal zurückzugewinnen.

Moody Zugrohr:

Bei Moody-Saugrohrtypen ist der Auslass in zwei Abschnitte aufgeteilt und hat einen Einlass. Dieses Rohr ähnelt einem konischen Leitrohr. Moody-Saugrohrtypen helfen, die Wirbelbewegung des Wassers zu reduzieren.

Winkelzugrohr mit unterschiedlichem Querschnitt:

Diese Saugrohrtypen mit unterschiedlichen Querschnitten sind Verbesserungen eines einfachen Krümmerzugs. Sein Einlass ist kreisförmig, während der Auslass rechteckig ist. Im Allgemeinen ist der horizontale Abschnitt des Saugrohrs nach oben geneigt, um zu verhindern, dass Luft den Austrittsbereich erreicht. Das Saugrohr variiert im Querschnitt von Einlass zu Auslass. Dieser Auslass befindet sich unter dem Tailrace.

Funktion von Saugrohren

Die Funktionsweise von Saugrohren in einer Turbine ist weniger komplex und leicht nachvollziehbar. Im Fall der Kaplan- und Francis-Turbine ist die am Einlass verfügbare Fallhöhe gering, wodurch die Turbine viel näher am Unterwasserkanal platziert werden muss. Dies hilft, einen maximalen Kopf zu bekommen. Der größte Teil des Wasserdrucks wird in mechanische Energie der Turbine umgewandelt. Die Druckhöhe am Ausgang der Turbine liegt unter dem atmosphärischen Druck.

Ein Rückfluss kann auftreten, da sich der Ausgang einer Turbine in der Nähe des Unterwasserkanals befindet und der Wasserdruck am Ausgang einer Turbine geringer als der atmosphärische Druck ist. Dies geschieht, weil das Wasser von Hochdruck zu Niederdruck fließt und der Druck am Ausgang der Turbine geringer als der atmosphärische Druck ist und am Unterlauf atmosphärischer Druck herrscht.

Dieser Rückfluss kann schwere Schäden an der Turbine und ihren Teilen verursachen und zu einem Totalausfall führen. Um dieses Rückflussproblem zu vermeiden, wird zwischen dem Auslass der Turbine und dem Unterwasserkanal ein Saugrohr verwendet. Ein Saugrohr erhöht den Wasserdruck auf Atmosphärendruck.

Sehen Sie sich das folgende Video an, um mehr über die Funktionsweise des Saugrohrs zu erfahren:

Anwendung des Bernoulli-Prinzips in Abschnitt 1-1 und 2-2

[Druckkopf + Geschwindigkeitskopf + Höhenkopf]_1-1  =[Druckkopf + Geschwindigkeitskopf + Höhenkopf]_2-2

Sei
P₁ =Druck des Fluids am Abschnitt 1-1 (Einlass eines Leitrohrs)
V₁ =Geschwindigkeit des Fluids am Abschnitt 1-1 (Einlass eines Leitrohrs)
Ähnlich
P₂ =Flüssigkeitsdruck an Abschnitt 2-2 (Auslass des Leitrohrs)
V₂ =Geschwindigkeit des Fluids am Abschnitt 2-2 (Austritt des Leitrohrs)
ρ =Dichte des strömenden Fluids
g =Gewichtskraft
h_f =Verlust an Förderhöhe (Energie) im Saugrohr
H_s =vertikale Höhe des Saugrohrs über dem Heckkanal
y =Abstand der Unterseite des Saugrohrs vom Heckkanal.
P_a  =atmosphärischer Druck einer Flüssigkeit.

(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

Die Druckhöhe in Abschnitt 2 – 2 ist gleich der atmosphärischen Druckhöhe und dem Abstand 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

Konvertieren der Gleichung für unsere Anforderung (d. h. in der Mitte der R.H.S unter „-“ gemeinsam)
( P₁  / ρg ) =(P_a  / ρg ) – H_s – [ ( V₁ ² / 2g ) – ( ​​V₂ ² / 2g ) – h_f ]

In der obigen Gleichung [ ( V₁ ² / 2g ) – ( ​​V₂ ² / 2g ) – h_f ] heißt kinetische Förderhöhe.
Hier [ ( V₁ ² / 2g ) – ( ​​V₂ ² / 2g ) ] ist der dynamische Kopf.
Aus der obigen Gleichung können wir schreiben
( P₁  / ρg ) <( P_a  / ρg )
Also        P1