dc.creator |
JIMENEZ, Ruth Katiuska Granja |
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dc.date.issued |
2004-09-15 |
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dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3822 |
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dc.description.abstract |
This work presents a methodology for the performance prediction of Francis turbine
based on mean streamline analysis. The performance prediction takes into account only the
overall dimensions of the Francis turbine and also the losses correlations for each main
component of the turbine. There is no necessity of take into account any operation parameter
in the maximum efficiency point to accomplish such prediction. The performance prediction
is realized for a wide range of normal operation of the Francis turbine and not only for the
design point.
Various empirical losses correlations that are reported in the technical literature are
presented. The analysis of the losses takes into account different roughnesses of spiral case,
stay vane, wicket gate, runner, draft tube, labyrinths and side rooms between the runner and
fixed components of the turbine. Some empirical correlations refer to a same type of loss,
which are tested and evaluated. From the comparison among these correlations, it is verified
that they can improve substantially the performance prediction, not only at the design point as
at the off-design point. The methodology also allows predict the effect of the roughness as
well as of the Reynolds number on the different efficiencies of the Francis turbine.
A computational routine was developed by means of modules and functions allowing
its modification and the inclusion of new losses correlations. In the initial calculations, some
operation parameters are not known or they depend on parameters that should still be
calculated in posterior calculations. A procedure is presented to illustrate all sequences of
calculations made by the computational routine to obtain the point of maximum efficiency
vi
and all necessary parameters for the performance prediction in a wide range of Francis turbine
operation.
Several theoretical results are presented for some models of losses and for different
roughnesses of the Francis turbine components. These results allow evaluate the gain in the
efficiency of the Francis turbine when the surface roughness is reduced and which
components the efforts should be concentrated for the improvement of the superficial finish.
This effect is expected to be dependent of the specific rotation of the Francis turbine. The
theoretical results are compared with the experimental results obtained for a Francis turbine
with nqA = 266 . A good agreement was observed between measured and calculated values for
a wide range of Francis turbine operation. |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Turbina Francis |
pt_BR |
dc.subject |
Perdas |
pt_BR |
dc.subject |
Características hidrodinâmicas |
pt_BR |
dc.subject |
Predição teórica |
pt_BR |
dc.title |
Predição teórica das características hidrodinâmicas de turbinas Francis |
pt_BR |
dc.type |
Dissertação |
pt_BR |
dc.date.available |
2023-06-29 |
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dc.date.available |
2023-06-29T19:47:53Z |
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dc.date.accessioned |
2023-06-29T19:47:53Z |
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dc.creator.Lattes |
999 999 999 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
OLIVEIRA, Waldir de |
|
dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/7226409561260413 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 |
MANZANARES FILHO, Nelson |
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dc.contributor.advisor-co1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/3703215687960139 |
pt_BR |
dc.description.resumo |
Este trabalho apresenta uma metodologia para a predição teórica das características
hidrodinâmicas de turbinas Francis com base na linha de corrente média. A predição teórica
considera apenas os parâmetros geométricos principais da turbina Francis bem como as
correlações de perdas para cada componente hidromecânico principal da turbina. Não há
necessidade de se considerar qualquer parâmetro de funcionamento no ponto de rendimento
total máximo para realizar tal predição. A predição teórica é feita para uma ampla faixa de
funcionamento normal da turbina Francis e não somente para o ponto de projeto.
Diversas correlações empíricas de perdas disponíveis na literatura técnica são
apresentadas. A análise das perdas leva em consideração a rugosidade das superfícies da caixa
espiral, pré-distribuidor, distribuidor, rotor, tubo de sucção, labirintos e recintos laterais entre
o rotor e as partes fixas da turbina Francis. Algumas correlações empíricas apresentadas se
referem a um mesmo tipo de perda que são testadas e avaliadas. Da comparação entre essas
correlações, verifica-se que elas podem melhorar substancialmente os resultados obtidos da
predição teórica, não só no ponto de projeto como fora do ponto de projeto. A metodologia
também permite predizer o efeito da rugosidade e do número de Reynolds sobre os diversos
rendimentos da turbina Francis.
Uma rotina computacional foi desenvolvida por meio de módulos e funções
permitindo a sua modificação e a inclusão de novas correlações de perdas. Nos cálculos
iniciais, algumas grandezas de funcionamento não são conhecidas ou dependem de grandezas
iv
que ainda devem ser calculadas em cálculos posteriores. Um procedimento é apresentado para
ilustrar todas as seqüências de cálculos efetuados pela rotina computacional para obter o
ponto de rendimento total máximo e todas as grandezas necessárias para a predição teórica
em uma ampla faixa de funcionamento da turbina Francis.
Diversos resultados teóricos são apresentados para alguns modelos de perdas e para
diferentes rugosidades dos componentes hidromecânicos da turbina Francis. Esses resultados
permitem avaliar o ganho no rendimento total da turbina Francis quando a rugosidade da
superfície é reduzida e em quais componentes da turbina os esforços devem ser concentrados
para a melhoria do acabamento superficial. Esse efeito é esperado ser dependente da rotação
específica da turbina Francis. Os resultados teóricos são comparados com os resultados
experimentais obtidos para uma turbina Francis de nqA = 266 . Uma boa concordância foi
observada entre os valores medidos e calculados, para uma ampla faixa de funcionamento da
turbina Francis. |
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dc.publisher.country |
Brasil |
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dc.publisher.department |
IEM - Instituto de Engenharia Mecânica |
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dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica |
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dc.publisher.initials |
UNIFEI |
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dc.subject.cnpq |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA |
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dc.relation.references |
JIMENEZ, Ruth Katiuska Granja. Predição teórica das características hidrodinâmicas de turbinas Francis. 2004. 163 f. Dissertação. (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2004. |
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