OOKöse PDF - Makina Mühendisliği Bölümü
Transkript
OOKöse PDF - Makina Mühendisliği Bölümü
GAZĐ ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ MAKĐNA MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI MM 598 SEMĐNER DERSĐ Seminer Konusu Tez Öğrencisi Tez Danışmanı : Uskur tipi hidrolik türbinin sayısal olarak incelenmesi : Orhan Özay KÖSE : Prof. Dr. Nevzat ONUR ÖZET Bu çalışmada; Uskur tipi bir hidrolik türbinin farklı akış koşullarında sayısal analizleri yapılarak optimum çalışma durumu belirlenecek ve bu şartlarda deneysel olarak görüntülenmesi çok zor ve bazı durumlarda imkansız olan akış karakteristikleri incelenecektir. Ayrıca, türbin tasarım kriterleri ile ilgili literatürde mevcut olan ampirik denklemlerden yararlanılarak türbin boyutları belirlenecektir. Bunun sonucunda ortaya çıkan boyutlar bilgisayar ortamında CFD analizleri ile incelenerek iyileştirmeler yapılacak, mevcut verimlerinin arttırılması sağlanacaktır ve bu sayede Uskur tipi bir hidrolik türbinin verimini etkileyebilecek faktörler ortaya çıkarılmış olacaktır. GĐRĐŞ Son yıllarda enerji sektöründeki kaynak sıkıntılarından ve petrol kaynaklı enerji üretim yöntemlerinin maliyetlerinin artmasından dolayı alternatif enerji üretim yollarına başvurulmuştur. Bu alternatif enerji üretim yöntemleri arasında su kaynaklarından faydalanılarak elektrik enerjisi üretme yöntemi yenilenebilir enerji sistemleri arasında en çok başvurulan yöntemdir. Bilindiği üzere ülkemiz su kaynakları yönünden son derece önemli bir potansiyele sahiptir. Bu potansiyelin değerlendirilmesi amacıyla birçok hidroelektrik santral kurulmuştur. Bunların yanında elektrik hatlarının ulaşmadığı uzak yerleşim yerlerinde, köylerde mini ve mikro-hidrolik türbinler kullanılarak elektrik enerjisi üretilmektedir. Üretilen bu enerji kırsal kesimlerdeki evlerde, küçük çaplı imalat atölyelerinde, aydınlatma sistemlerinde vb. birçok alanda kullanılabilmektedir. Mevcut su kaynaklarından maksimum düzeyde elektrik enerjisi elde edebilmek için kullanılan türbinlerin optimum çalışma koşullarına göre tasarımlarının yapılmış olması gerekmektedir. Bunun için; tasarımların bilgisayar ortamında incelenmesi verimliliğin değerlendirilmesi ve iyileştirme çalışmalarının yapılabilmesi açısından önemli bir kriterdir. KONU ĐLE ĐLGĐLĐ LĐTERATÜR ÇALIŞMASI Özbay ve Gençoğlu; Hidroelektrik Santrallerin Modellenmesi üzerine çalışmalar yaparak elde ettikleri matematiksel modellerle bir hidroelektrik santralin simülasyonunu gerçekleştirmişlerdir, bu sayede sistemlerin kararlılıklarını artırmışlardır [1]. Duymuş ve Ertöz; Mini ve Mikro Düzeyde Hidrolik Enerjiden Yararlanma Yolları üzerine çalışmalar yaparak pompa-türbin sistemi tasarlamışlardır. Bu sayede tarımsal sulama amacıyla elektrik enerjisi kullanmadan pompanın doğrudan Kaplan tipi su türbini ile tahrik edilmesini dolayısıyla sistem veriminin % 20 oranında artmasını sağlamışlardır [2]. Nilsson ve arkadaşları; Hidrolik Türbinlerdeki Salyangozların Türbülans Modellemelerini CFD analizleri ile inceleyerek meydana gelen basınç kayıplarının minimum düzeye indirgenmesini ve bu sayede türbin verimlerinin artırılmasını sağlamışlardır [3]. Inversin; Asya ülkelerinde gerçekleştirmiş olduğu çalışmalarda özellikle Nepal’de mikro-türbinlerin çalışma prensipleri, Pelton türbinlerinin imalat yöntemleri, tesis kurulumları, işletme ve bakım faaliyetleri ile ilgili özel sektör yaklaşımlarını incelemiştir [4]. Literatürde hidrolik türbinler ve hidroelektrik enerji alanında birçok araştırma yer almaktadır. Bu çalışmada konu ile ilgili detaylı literatür taramasına yer verilecektir [5][6][7]. GAZĐ ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ MAKĐNA MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI MM 598 SEMĐNER DERSĐ ÇALIŞMA YÖNTEMĐ, PLANI VE MEVCUT OLANAKLAR Çalışmanın gerçekleştirilmesi şu şekilde olacaktır: - Türbin geometrisinin oluşturulması, Sayısal çalışma bölgesinin uygun ağlarla kaplanması, Matematiksel modelleme ve sınır şartlarının belirlenmesi, Paket program ile çalışmanın gerçekleştirilmesi, Sonuçların değerlendirilmesi. Sayısal çalışma ANSYS CFD paket programı kullanılarak gerçekleştirilecektir. Gazi Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü gerekli alt yapıya sahiptir. SONUÇ Bu çalışmada; Uskur tipi bir hidrolik türbinin uygun çalışma şartları belirlenerek, farklı akış koşullarında tasarımları yapılacaktır. Bu tasarımlar bilgisayar ortamında modellenerek sayısal çalışma bölgeleri belirlenecektir. Belirlenen bu bölgelerde yapılan analizlerle verimliliği yüksek, suyun akış enerjisinden en yüksek düzeyde fayda elde edebilecek kanat profillerine ve boyutlarına sahip bir türbin tasarımı yapılacaktır. Elde edilen sonuçlar; verimlilik, tasarım, imalat ve kullanılabilirlik yönlerinden değerlendirilecektir. KAYNAKLAR [1] Özbay E. , Gençoğlu M.T. , Hidroelektrik Santrallerin Modellenmesi, YEKSEM’09 V.Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, 108-115, Diyarbakır, Haziran, 2009. [2] Duymuş E. , Ertöz A. Ö. , Mini ve Mikro Düzeyde Hidrolik Enerjiden Yararlanma Yolları, 5. Pompa - Vana Kongresi ve Sergisi, Hilton Convention&Exhibition Center, Đstanbul, 22-24 Kasım 2004. [3] Nilsson H. , Oliviera de Souza L.C.E. , Dias de Moura M. , Brasil Junior Antonio C.P. Assesment of Turbulance Modelling for CFD Simulations into Hydroturbines: Spiral Casings, 17th International Mechanical Engineering Congress (COBEM 2003) at São Paulo (Brazil), 2003. [4] Inversin A. , Nepal: Private Sector Approach to Implementing Micro-Hydropower Schemes Published By: Small Decentralized Hydropower Program October 1982. [5] BAŞEŞME H. , Hidroelektrik Santrallar ve Hidroelektrik Santral Tesisleri, Geliştirilmiş ve Genişletilmiş 2. Baskı Aralık 2003, Ankara. [6] ÖZGÜR C. , Su Makinaları Dersleri, Dördüncü Baskı, 1983, Đstanbul. [7] VAROL A. , Hidrolik Makinaları, Su Türbinleri Çözümlü Problemleri, Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Elazığ, Ocak 1986.