HydroHillChart – Modulul Pelton. Aplicaţie pentru calculul ... · PDF filehidraulice de...

20
ANALELE UNIVERSITĂŢII “EFTIMIE MURGU” REŞIŢA ANUL XX, NR. 1, 2015, ISSN 1453 - 7397 Nedelcu D., Ghican (Bostan) A., Florin Periș B. HydroHillChart – Modulul Pelton. Aplicaţie pentru calculul caracteristicii universale a turbinelor hidraulice de tip Pelton În lucrare se prezintă aplicația HydroHillChart – Modulul Pelton, care permite calculul caracteristicii universale pentru modele de turbine hidrau- lice de tip Pelton, prin prelucrarea datelor măsurate pe stand. De aseme- nea, sunt prezentate instrumentele oferite de aplicație: interfața, meniul, date de intrare, rezultate, etc. Keywords: turbină, Pelton, rotor, caracteristică universală, Python 1. Introducere Proiectarea turbinelor hidraulice industriale se bazează pe caracteristici energe- tice și cavitaționale, obținute prin măsurători pe modele de turbine în laboratoare specializate. Pentru turbinele de tip Pelton, caracteristica energetică exprimă depen- denţa dintre următoarele mărimi: turaţia unitară n 11 , debitul unitar Q 11 , randament η, deschiderea acului injector S [1], [2]. Metodele utilizate pentru determinarea caracte- risticilor, pornind de la datele experimentale achiziționate pe modele de turbine hidr- aulice, sunt laborioase și uneori subiective. Crearea unei aplicații specializate are drept scop obiectivizarea procesului de trasare a acestor caracteristici. Aplicația, de- numită HydroHillChart, a fost creată în limbajul de programare Python şi cu ajuto- rul librăriilor asociate [3]. În această lucrare se va prezenta modulul Pelton din aplica- ţie, care, pentru interpolare, utilizează funcţii de tip spline cubic. 2. Meniul principal al aplicatiei HydroHillChart În figura 1 este prezentat meniul principal al aplicației HydroHillChart. Opțiu- nea File oferă posibilitatea de a alege tipul de turbină pentru care se dorește calcula- rea caracteristicii universale (turbină Pelton, Francis sau Kaplan).

Transcript of HydroHillChart – Modulul Pelton. Aplicaţie pentru calculul ... · PDF filehidraulice de...

ANALELE UNIVERSIT ĂŢII

“EFTIMIE MURGU” RE ŞIŢA

ANUL XX, NR. 1, 2015, ISSN 1453 - 7397

Nedelcu D., Ghican (Bostan) A., Florin Periș B. HydroHillChart – Modulul Pelton. Aplicaţie pentru calculul caracteristicii universale a turbinelor hidraulice de tip Pelton

În lucrare se prezintă aplicația HydroHillChart – Modulul Pelton, care permite calculul caracteristicii universale pentru modele de turbine hidrau-lice de tip Pelton, prin prelucrarea datelor măsurate pe stand. De aseme-nea, sunt prezentate instrumentele oferite de aplicație: interfața, meniul, date de intrare, rezultate, etc.

Keywords: turbină, Pelton, rotor, caracteristică universală, Python

1. Introducere

Proiectarea turbinelor hidraulice industriale se bazează pe caracteristici energe-tice și cavitaționale, obținute prin măsurători pe modele de turbine în laboratoare specializate. Pentru turbinele de tip Pelton, caracteristica energetică exprimă depen-denţa dintre următoarele mărimi: turaţia unitară n11, debitul unitar Q11, randament η, deschiderea acului injector S [1], [2]. Metodele utilizate pentru determinarea caracte-risticilor, pornind de la datele experimentale achiziționate pe modele de turbine hidr-aulice, sunt laborioase și uneori subiective. Crearea unei aplicații specializate are drept scop obiectivizarea procesului de trasare a acestor caracteristici. Aplicația, de-numită HydroHillChart, a fost creată în limbajul de programare Python şi cu ajuto-rul librăriilor asociate [3]. În această lucrare se va prezenta modulul Pelton din aplica-ţie, care, pentru interpolare, utilizează funcţii de tip spline cubic.

2. Meniul principal al aplicatiei HydroHillChart

În figura 1 este prezentat meniul principal al aplicației HydroHillChart. Opțiu-nea File oferă posibilitatea de a alege tipul de turbină pentru care se dorește calcula-rea caracteristicii universale (turbină Pelton, Francis sau Kaplan).

Figura 1. Meniul principal al aplicației HydroHillChart

3. Modulul Pelton

Opțiunea Turbina Pelton din meniul principal afişează o fereastră cu interfaţa specifică modulului Pelton, figura 2, compusă din: bara de instrumente, tabelul date-lor măsurate denumit Puncte măsurate (în care sunt încărcate datele măsurate pentru un model de rotor) și tabelul denumit Puncte de intersecție cu randament constant (în care aplicaţia depune valorile rezultate în urma intersecțiilor curbelor primare cu randament constant).

Figure 2. Interfața modulului Pelton

Datele de intrare sunt preluate din Excel și depuse în tabelul Puncte măsura-te, prin completarea următoarelor câmpuri:

• ID punct - reprezintă numărul curent al punctului măsurat; • S [mm] - reprezintă deschiderea acului injector a unui rotor Pelton; • Q11 [m3/s] - reprezintă debitul unitar; • n11 [rot/min] - reprezintă turația unitară; • η [%] - reprezintă randamentul; • Punct eliminat - permite eliminarea unui punct măsurat, prin bifarea unui

control de tip Check Box. 3.1. Bara de instrumente a modulului Pelton

Bara de instrumente pentru modulul Pelton este situată în partea superioară a ferestrei și include butoane de comandă marcate cu icoane specifice, figura 2, care îndeplinesc următoarele funcții:

- icoana informativă pentru rotorul de tip Pelton, fără o funcţie asociată;

New

- crearea unei noi baze de date pentru rotoare de tip Pelton;

Open

- deschiderea și încărcarea unei baze de date existentă pentru rotoare de tip Pelton;

Info

- oferă informații despre baza de date curentă;

Data

- vizualizarea datelor de intrare sub formă grafică: curbe 3D şi suprafaţa 3D ),,(

1111SQnf=η , respectiv curbe 2D )(

11nf=η la

S parametru şi S=f(Q11);

Hill Chart

- calcularea şi trasarea caracteristicii universale pentru o serie de randamente specificate;

n11

- impunerea unei turații dublu unitare n11 şi intersecţia caracteris-ticii ),(

1111Qnf=η pentru determinarea curbei ( )

11Qf=η res-

pectiv ( )Sf=η ;

Q11-n11

- impunerea unei turații unitare n11 şi a unui debit unitar Q11,

urmat de intersecţia caracteristicii ),(1111

Qnf=η pentru a calcu-

la randamentul în punctul (Q11, n11);

Excel

- exportul rezultatelor într-un fișier Excel: datele introduse și re-zultatele numerice şi grafice ale prelucrărilor efectuate;

Word

- exportul graficelor într-un fișier Word;

PDF

- exportul graficelor într-un fișier PDF;

Exit

- revenirea la fereastra principală a aplicației HydroHillChart.

3.2. Bara de instrumente pentru grafice

Pentru fiecare grafic generat de aplicația HydroHillChart, la baza ferestrei există o bară de instrumente cu butoane de comandă marcate cu icoane specifice, care realizează următoarele funcții:

Home - Revenire la vederea inițială;

Back - Înapoi la vederea anterioară;

Forward - Înainte la vederea următoare;

Pan - Panoramare cu click stânga apăsat, mărire/micșorare cu click dreapta apăsat;

Zoom - Mărire zonă selectată;

Subplots - Configurare grafic;

Save - Salvare grafic în format EPS; JPG, PGF, PDF; PNG, PS; RAW, SVG, TIF.

3.3. Butonul "NEW"

Butonul New permite crearea unei noi baze de date cu structura identică cu a tabelului Puncte măsurate, figura 2. Pentru crearea unei noi baze de date se vor completa următoarele tipuri de informații, figura 3: denumirea tipului de turbină, nu-mele fișierului bazei de date, perioada în care au avut loc măsurătorile, responsabilul pentru măsuratorile efectuate, informații suplimentare; butonul Excel permite selecţia fişierului Excel din care se preiau valorile măsurătorilor. În urma completării datelor cerute, prin apăsarea butonului Creare se va crea baza de date cu numele din rubri-ca Denumire fisier. Valorile punctelor măsurate preluate din Excel se vor încărca în tabelul Puncte măsurate, iar aplicaţia emite un mesaj în care este specificată calea unde a fost salvată noua bază de date.

3.4. Butonul "OPEN"

Butonul Open are funcţia de a deschide şi încărca, în cadrul aplicației, o bază de date existentă. În urma acestei operații, tabelul Puncte măsurate va fi golit și apoi rescris cu valorile din baza de date selectată.

3.5. Butonul "INFO"

Butonul Info oferă informații despre baza de date curentă, figura 4: denumirea turbinei, numele bazei de date, perioada în care au fost efectuate măsurătorile, res-ponsabilul de măsurători, fișierul din care au fost preluate datele măsurate, numărul de puncte măsurate și eliminate, turația unitară minimă și maximă, debitul unitar mi-nim și maxim, deschiderea acului injector minimă și maximă, randamentul minim și maxim.

Figura 3. Fereastra pentru crearea unei noi baze de date

Figura 4. Informații despre baza de date curentă

3.6. Butonul "DATA"

Butonul DATA oferă posibilitatea de a vizualiza datele de intrare sub formă grafică, exprimate prin:

• suprafaţa 3D ),,(1111

SQnf=η , figura 5;

• curbe 3D ),(1111

Qnf=η la parametrul S, figura 6;

• curbe 2D )(11

nf=η la parametrul S, figura 7, figura 8; • curba 2D S=f(Q11).

3.7. Butonul "HILL CHART"

Butonul Hill Chart permite specificarea randamentelor pentru care se dorește trasarea caracteristicii universale şi calcularea respectiv trasarea grafică a acesteia. Prin accesarea acestui buton se va deschide o fereastră care oferă informații despre randamentele minime și maxime din baza de date curentă și permite impunerea ran-damentului minim și maxim, precum și pasul pentru care se va calcula şi trasa carac-teristica universală, figura 9. Tot în această fereastră, în câmpul Valori particulare, se pot specifica valori particulare ale randamentelor de intersecţie şi se poate selecta schema de culori pentru afişarea caracteristicii. Butonul OK declanşează procedura de calcul şi trasare a caracteristicii universale pentru modelul de turbină Pelton cu-rent. Trasarea diagramei universale se realizeaza în mai multe etape. În prima etapă, curbele primare ( )11nf=η măsurate pentru poziții diferite ale acului injectorului S se

intersectează cu valorile de randament impuse. Aceste puncte se depun în tabelul Puncte de intersecție cu randament constant. În a doua etapă suprafaţa

),(1111

Qnf=η se intersectează cu valorile de randament constant, figura 10, rezul-tând izoliniile din figura 12. Figura 11 prezintă curbele 3D de intersecţie cu valori de randamente constante.

Figura 5. Suprafaţa 3D ),,(1111

SQnf=η Figura 6. Curbe 3D ),(1111

Qnf=η

Figura 7. Curbe 2D )(

11nf=η

la parametrul S Figura 8. Curbe 2D )(

11nf=η

la S=const.

Figura 9. Fereastra pentru specificarea valorilor de randament

Figura 10. Suprafaţa 3D ),( 1111 Qnf=η

Figura 11. Curbe de intersecţie cu valori de randamente constante

Figura 12. Caracteristica universală pentru rotorul Pelton

3.8. Butonul "n11"

Butonul n11 permite impunerea unei turații unitare constante, pentru care să se calculeze curba de intersecţie în caracteristica universală. Valoarea randamentului se introduce prin intermediul ferestrei din figura 13, urmat de calcularea/trasarea curbe-lor 3D ),( 1111 Qnf=η şi a curbei de intersecţie, figura 14, respectiv a curbelor 2D

)( 11Qf=η , figura 15, )(Sf=η , figura 16, pentru valoarea impusă a turaţiei unita-re n11. Rezultatele numerice şi grafice sunt salvate într-un fişier Excel în directorul aplicației.

Figura 13. Fereastra de introducere

a valorii n11 Figura 14. Curbe 3D ),(

1111Qnf=η

pentru n11 impus

Figura 15. Curba 2D )(11

Qf=η pentru n11 impus

Figura 16. Curba 2D )(Sf=η pentru n11 impus

3.9. Butonul "n11 - Q11"

Butonul Q11 - n11 permite impunerea unei turații unitare n11 şi a unui debit unitar Q11, pentru care să se calculeze valoarea randamentului. Prin intermediul fe-restrei din figura 17 se impun valorile Q11/n11, urmat de calcularea/trasarea curbelor 3D ),(

1111Qnf=η , a curbei respectiv punctului de intersecţie, figura 18, a curbelor

2D )( 11Qf=η , figura 19, )(Sf=η , figura 20, pe care este marcat punctul de in-tersecţie. Rezultatele numerice şi grafice sunt salvate într-un fişier Excel în directorul aplicației.

Figura 17. Fereastra de introducere a valorilor Q11 şi n11

Figura 18. Curbe 3D ),( 1111 Qnf=η pentru Q11/n11 impuse

Figura 19. Curba 2D )(11

Qf=η pentru Q11/n11 impuse şi punctul de intersecţie

Figura 20. Curba 2D )(Sf=η pentruQ11/n11 impuse şi punctul de

intersecţie

3.10. Butonul "EXCEL"

Butonul Excel permite exportul datelor într-un fișier Excel, care cuprinde atât punctele măsurate, cât și rezultatele numerice respectiv grafice ale prelucrărilor care s-au efectuat asupra acestor date. În fișierul de tip Excel se vor genera: o foaie de-numită Date măsurate, figura 21, în care sunt salvate informațiile despre rotorul ales, numărul de puncte măsurate, numărul de puncte eliminate, precum și un tabel

cu datele măsurate, o foaie denumită Intersecții, figura 22, în care este salvat tabe-lul cu punctele calculate de intersecție cu randament constant și o foaie denumită HillChart, figura 23, în care este salvat un tabel care conține coordonatele izoliniilor de randament constant. Toate aceste date sunt exprimate şi sub formă de grafice.

Figura 21. Foaia Date măsurate din fișierul Excel

Figura 22. Foaia Intersecții din fișierul Excel

Figura 23. Foaia HillChart din fișierul Excel

4. Concluzii

În lucrare este prezentată aplicația HydroHillChart - Modulul Pelton, o aplica-ție complexă care permite calculul caracteristicii universale pentru modele de turbine hidraulice de tip Pelton. Aplicația a fost creată utilizând limbajul de programare Python, iar funcţiile de interpolare utilizate sunt funcţiile de tip spline cubic.

Plecând de la datele măsurate pe model, aplicația generează caracteristica uni-versală pentru modele de turbine Pelton, oferind instrumentele necesare utilizării acesteia în proiectarea turbinelor de tip Pelton: vizualizarea grafică a dependenţelor funcţionale, intersecţii în caracteristica universală, generarea de rezultate numerice şi exportul acestora în programe uzuale: Excel, Word, PDF.

5. Acknowledgments

The authors gratefully acknowledge the support of the Managing Authority for

Sectoral Operational Programme for Human Resources Development, within the Ro-manian Ministry of Education and Scientific Research by co-financing the project “ InnoRESEARCH - Burse doctorale si postdoctorale in sprijinul inovarii si competitivitatii in cercetare”, ID 132395.

References

[1] Mihai Exarhu, 1983, Turbine hidraulice și turbotransmisii, Institutul Politehnic Bucuresti, 1983.

[2] Edel Iu.U., Turbine hidraulice Pelton. Teorie, cercetare, calcule (traducere din limba rusă), Editura Masghiz, Moscova, 1963.

[3] www.cchapt.ro/oferta/HydroHillChart.html. Addresses:

• Prof. Ph.D. Dorian Nedelcu, “Eftimie Murgu” University of Reşiţa, Traian Vuia Square, no. 1-4, 320085, Reşiţa, Romania, [email protected].

• PhD student Eng. Adelina Ghican (Bostan), “Eftimie Murgu” University of Reşiţa, Traian Vuia Square, no. 1-4, 320085, Reşiţa, Romania, [email protected].

• PhD student Eng. Florin Periș - Bendu, “Eftimie Murgu” University of Reşiţa, Traian Vuia Square, no. 1-4, 320085, Reşiţa, Romania, [email protected].

ANALELE UNIVERSIT ĂŢII

“EFTIMIE MURGU” RE ŞIŢA

ANUL XX, NR. 1, 2015, ISSN 1453 - 7397

Ghican (Bostan) A., Nedelcu D., Florin Periș B. Calculul caracteristicilor universale pentru modele de rotoare Pelton utilizând aplicația HydroHillChart - Mo-dulul Pelton

Proiectarea turbinelor Pelton industriale se bazează pe caracteristici uni-versale obţinute prin măsurători de modele. Prelucrarea măsurătorilor primare rezultate din măsurători pentru a obţine caracteristica universală se poate face grafic manual sau cu programe generale de grafică respec-tiv programe CAD; aplicaţia HydroHillChart - Modulul Pelton este un in-strument informatic specializat în obţinerea caracteristicii universale, utili-zând funcţiile spline cubice de interpolare. Astfel, pe baza măsurătorilor efectuate pe mai multe modele de turbine Pelton se poate constitui o bi-bliotecă computerizată utilizabilă la proiectarea turbinelor industriale de tip Pelton. În lucrare se prezintă caracteristicile universale calculate prin aplicația HydroHillChart - Modulul Pelton pentru o serie de rotoare Pelton.

Keywords: turbina, rotor, Pelton, caracteristici

1. Introducere

Aplicația HydroHillChart a fost creată în limbajul de programare Python și respectiv a modulelor asociate [1]. Modulul Pelton este parte integrantă din această aplicaţie şi permite calcularea caracteristicii universale pentru rotoare de tip Pelton, pe baza măsurătorilor pe model.

Utilizând aplicația HydroHillChart - Modulul Pelton se vor trasa caracteristicile universale pentru următoarele modele de rotoare de tip Pelton:

- rotorul V2 cu diametrul D=148 mm, 19 cupe și diuza/acul injector având dia-metrul de Ø16.3 mm (www.csnp.roedu.ro/rotor_pelton2.htm); datele de intrare au fost preluate din măsurătorile efectuate pe model [2];

- rotorul K461. Pentru rotorul K461, datele de intrare au fost preluate din literatura de speciali-

tate ca puncte discrete din caracteristica existentă [3], în vederea comparării acesteia cu caracteristica calculată prin aplicaţia HydroHillChart - Modulul Pelton.

Datele de intrare necesare aplicaţiei HydroHillChart – Modulul Pelton sunt ur-mătoarele:

• ID punct - numărul de ordine al punctului măsurat; • S [mm] - deschiderea acului injector a rotorului Pelton; • Q11 [m3/s] - debitul unitar; • n11 [rot/min] - turația unitară; • η [%] – randamentul.

2. Determinarea caracteristicii universale pentru rotorul V2-16.3

Datele de intrare pentru rotorul V2-16.3 sunt prezentate în tabelul 1. Tabelul 1.

Pentru rotorul V2-16.3 în tabelul Puncte măsurate au fost preluate din Excel

un total de 30 de puncte, figura 1. În acest tabel, coloana Punct eliminat permite eliminarea unui punct, prin activarea unui control de tip Check Box. Măsurătorile au fost efectuate pentru 5 deschideri constante ale acului injector: S=3, 6, 9, 12, 15 mm. Curbele primare )(

11nf=η , obținute pe baza datelor măsurate pentru fiecare

deschidere a acului injector, sunt prezentate în figurile 2 ÷ 6, unde punctele măsura-te sunt marcate cu cerculeţe, iar figura 7 prezintă corelaţia )( 11QfS = . Figura 8 şi

figura 9 prezintă curbele 2D )( 11nf=η suprapuse respectiv curbele 3D

),(1111

Qnf=η pentru valorile parametrului S. Pentru rotorul V2-16.3 domeniul de valori ale randamentului η , este cuprins în-

tre 82.62 și 90.09 %. Caracteristica universală s-a calculat pentru 30 valori impuse în domeniul η =82,75 ÷ 90% cu pas 0.25%. Suprafaţa ),(

1111Qnf=η care se intersec-

tează cu valorile de randament constant este prezentată figura 10; în urma acestor

intersecții au rezultat punctele de intersecţie din tabelul Intersectii cu randamente constante, figura 1, curbele 3D de intersecţie, figura 11 şi caracteristica universală, figura 12. Punctele de intersecţie cu randamente constante sunt marcate cu triun-ghiuri şi în curbele primare interpolate din figurile 2 ÷ 6.

Figure 1. Tabelul Puncte măsurate pentru rotorul V2-16.3

Figura 2. Curba primară )(

11nf=η

pentru S=3 mm, rotorul V2-16.3 Figura 3. Curba primară )(

11nf=η

pentru S=6 mm, rotorul V2-16.3

Figura 4. Curba primară )(11

nf=η pentru S=9 mm, rotorul V2-16.3

Figura 5. Curba primară )(11

nf=η pentru S=12 mm, rotorul V2-16.3

Figura 6. Curba primară )(

11nf=η

pentru S=15 mm, rotorul V2-16.3

Figura 7. Curba primară )( 11QfS = pentru rotorul V2-16.3

Figura 8. Curbe 2D )( 11nf=η la para-

metrul S pentru rotorul Pelton V2-16.3

Figura 9. Curbe 3D ),(1111

Qnf=η pentru rotorul Pelton V2-16.3

Figura 10. Suprafaţa 3D

),(1111

Qnf=η pentru rotorul Pelton V2-16.3

Figura 11. Curbele 3D de intersecţie cu randamente constante -

rotorul Pelton V2-16.3

Figura 12. Caracteristica universală pentru rotorul Pelton V2-16.3

Aplicaţia HydroHillChart - Modulul Pelton permite de asemenea: • intersecţia caracteristicii universale cu o turaţie unitară impusă n11=const.; • calculul randamentului pentru un punct n11-Q11 impus. În cazul rotorului V2-16.3, ca exemplificare, s-a impus turația unitară

rpmn 0.4011 = , pentru care s-au calculat/trasat curbele 2D: )( 11Qf=η și

)(Sf=η , figura 13 şi 14, respectiv curbele 3D ),( 1111 Qnf=η inclusiv curba de

intersecţie )( 11Qf=η , figura 15. Valoarea calculată a randamentului pentru turația unitară n11=38.0 rpm și debitul unitar Q11=20.0 m3/s este de 89.45 %. Curbele 3D:

),( 1111 Qnf=η și punctul de intersecție, pentru turația și debitul unitar impuse, sunt

prezentate în figura 16, iar curbele 2D: )( 11Qf=η și )(Sf=η în figurile 17 respec-

tiv 18.

Figura 13.Curba 2D )( 11Qf=η pentru

n11=40.0 rpm - rotorul Pelton V2-16.3

Figura 14. Curba 2D )(Sf=η pentru n11=40.0 rpm - rotorul Pelton V2-16.3

Figura 15. Curbe 3D ),(

1111Qnf=η

pentru n11=40.0 rpm impus şi curba de intersecţie )( 11Qf=η - rotorul Pelton V2-16.3

Figura 16. Curbe 3D ),(1111

Qnf=η pentru Q11=20.0 m3/s și n11=38 rpm,

curba şi punctul de intersecţie - rotorul Pelton V2-16.3

Figura 17. Curba 2D )( 11Qf=η pen-

tru n11=38 rpm și Q11=20.0 m3/s şi punctul de intersecţie - rotorul Pelton V2-16.3

Figura 18. Curba 2D )(Sf=η pentru n11=38 rpm și Q11=20.0 m3/s şi punctul de intersecţie - rotorul Pelton V2-16.3

Rezultatele numerice şi grafice pentru rotorul V2-16.3 se pot exporta într-un fi-şier Excel, în filele Date măsurate, figura 19, Intersecții, figura 20 respectiv HillChart, figura 21.

Figura 19. Foaia Date măsurate din fișierul Excel - rotor V2-16.3

Figura 20. Foaia Intersecții din fișierul Excel - rotor V2-16.3

Figura 21. Foaia HillChart din fișierul Excel - rotor V2-16.3

3. Determinarea caracteristicii universale pentru rotorul K461

Pentru rotorul K461, datele de intrare au fost preluate [3], pag. 98, ca puncte discrete din caracteristica existentă, figura 22, tabelul 2, în vederea recalculării aces-teia prin aplicaţia HydroHillChart - Modulul Pelton.

Pentru rotorul K461 în tabelul Puncte măsurate au fost preluate din Excel un total de 51 de puncte. Măsurătorile au fost efectuate pentru 6 deschideri constante ale acului injector: S=7.5, 10, 15, 20, 30, 40 mm. Curbele primare )( 11nf=η , pen-

tru fiecare deschidere a acului injector obținute pe baza datelor măsurate, sunt pre-zentate în figurile 23 ÷ 28, unde punctele măsurate sunt marcate cu cerculeţe. Figura 29 şi figura 30 prezintă curbele 2D )( 11nf=η suprapuse respectiv curbele 3D

),( 1111 Qnf=η pentru valorile parametrului S. Pentru rotorul K461 domeniul de valori ale randamentului η , este cuprins între

73 și 88,9 %. Caracteristica universală s-a calculat pentru 32 valori impuse în dome-niul η =73 ÷ 88.5% cu pas 0.5%. Suprafaţa ),( 1111 Qnf=η care se intersectează cu valorile de randament constant este prezentată figura 31; în urma acestor intersecții au rezultat punctele de intersecţie, curbele 3D de intersecţie, figura 32 şi caracteristi-ca universală, figura 33. Punctele de intersecţie cu randamente constante sunt mar-cate cu triunghiuri şi în curbele primare interpolate din figurile 23 ÷ 28.

Figura 22. Caracteristica universală a rotorului K461 şi matricea de puncte dis-

crete Datele de intrare pentru rotorul Pelton K461 sunt prezentate în tabelul 2.

Tabelul 2.

Figura 23. Curba primară )( 11nf=η pentru S=7.5 mm, rotorul Pelton K461

Figura 24. Curba primară )( 11nf=η pentru S=10 mm, rotorul Pelton K461

Figura 25. Curba primară )( 11nf=η pentru S=15 mm, rotorul Pelton K461

Figura 26.Curba primară )( 11nf=η pentru S=20 mm, rotorul Pelton K461

Figura 27. Curba primară )( 11nf=η pentru S=30 mm, rotorul Pelton K461

Figura 28. Curba primară )( 11nf=η pentru S=40 mm, rotorul Pelton K461

Figura 29. Curbe 2D )( 11nf=η la pa-

rametrul S pentru rotorul Pelton K461

Figura 30. Curbe 3D ),( 1111 Qnf=η

pentru rotorul Pelton V2-16.3

Figura 31. Suprafaţa 3D ),(1111

Qnf=η pentru rotorul Pelton K461

Figura 32. Curbele 3D de intersecţie cu randamente constante -

rotorul Pelton K461

Figura 33. Caracteristica universală pentru rotorul Pelton K461

4. Concluzii

În lucrare sunt prezentate caracteristicile universale pentru două modele de ro-toare de tip Pelton determinate cu aplicația HydroHillChart. Această aplicație com-plexă permite, pe langa vizualizarea caracteristicii universale a rotorului încercat, vi-zualizarea independentă a curbelor de interpolare )(

11nf=η pentru fiecare deschi-

dere a acului injector, a diagramei ce conține curbele de interpolare la toate deschi-derile acului injector, a curbei înfășurătoare a randamentelor maxime, a curbelor

)(Sf=η și )( 11Qf=η dar și a punctelor de intersecție obținuțe pentru o valoare constantă a turației dublu unitare.

Rezultatul aplicației constă în reducerea timpului de generare a diagramei uni-versale pentru modele de turbine Pelton, dar și a datelor numerice obţinute, care pot fi exportate într-un fișier Excel.

5. Acknowledgments

The authors gratefully acknowledge the support of the Managing Authority for Sectoral Operational Programme for Human Resources Development, within the Ro-manian Ministry of Education and Scientific Research by co-financing the project “ InnoRESEARCH - Burse doctorale si postdoctorale in sprijinul inovarii si competitivitatii in cercetare”, ID 132395.

References

[1] Nedelcu D., Ghican (Bostan) A., Peris-Bendu F., HydroHillChart – Modulul Pelton. Aplicaţie pentru calculul caracteristicii universale a turbinelor hidraulice de tip Pelton, Analele UEMR, ANUL XXII, NR.1, 2015, ISSN 1453 - 7397.

[2] Avasiloaie R., ”Cercetări teoretice şi experimentale privind microturbine de înaltă cădere şi debite mici”, Teză de doctorat, Universitatea „Eftimie Murgu” din Reșița, 2013.

[3] Edel Iu.U., Turbine hidraulice Pelton. Teorie, cercetare, calcule (traducere din limba rusă), Editura Masghiz, Moscova, 1963.

Addresses:

• PhD student Eng. Adelina Ghican (Bostan), “Eftimie Murgu” University of Reşiţa, Traian Vuia Square, no. 1-4, 320085, Reşiţa, Romania, [email protected].

• Prof. Ph.D. Dorian Nedelcu, “Eftimie Murgu” University of Reşiţa, Traian Vuia Square, no. 1-4, 320085, Reşiţa, Romania, [email protected].

• PhD student Eng. Florin Periș - Bendu, “Eftimie Murgu” University of Reşiţa, Traian Vuia Square, no. 1-4, 320085, Reşiţa, Romania, [email protected].