水頭と流量に基づいて水車質量を計算する[非公開]

ヘッドと水流に基づいて、またはタービンによって提供される最終エネルギー出力に基づいて水タービンのローター質量を推定できる公式はありますか？正確な式ではなく、概算に興味があります。

私が興味を持っているパラメータの範囲は、0 mから500 mの範囲の頭であり、から $0\;\mathrm{m}^3/\mathrm{s}$ 。カプランタービンとフランシスタービンのローター質量に非常に大きな違いがあるかどうかはわかりませんが、理想的には両方のローター質量に興味があります。 $1000\;\mathrm{m}^3/\mathrm{s}$

編集：私は一般的にタービンサイズのスケーリングに興味があります。（10 kWの出力惑星のタービンはどれくらいの大きさでしょうか？そして100 MWの発電所の大きさはどれくらいですか？）。

turbines

— イリギ
ソース

回答とコメントをありがとう。タービンのサイズと質量が必要なヘッドと流量にどのように比例するかを知るために、出力とタービン質量の関係に興味があります。10 kWの小さな発電所のタービンの大きさと重さ、または100 MWの発電所の重さの大まかな見積もりを取得したいと思います。私はエンジニアではなく、特定の目的のために発電所を建設していません。私が望んでいるのは、タービンのサイズと質量が発電所のサイズにどのように比例するかについての大まかな見積もりを取得することです。

— イリギ

私の動機は世界構築から来ています。サイエンスフィクションの小説のために、異なる惑星の宇宙コロニーの非常に大まかな技術仕様を作成しようとしています。問題は、固定ペイロードが与えられた場合、与えられた質量のタービンからどれだけの電力を得ることができ、他の利用可能なエネルギー源と比較できるかです。（そして、質量とパワーの間で大まかな最適化を行います。）この目的のために、私はあまり正確な答えを必要としませんが、もっともらしいものとそうでないものを理解するために、非常に大きなパラメーター空間での質量とパワーのスケーリングを知る必要があります。

— イリギ

この（元の）動機はさておき、さまざまな入力の水力発電所の典型的なサイズについてもっと知りたいと思っています。工学の観点から見ると、私の関心は非常に理論的です。（この説明がお役に立てば幸いです。私のモチベーションが少し奇妙に思えたら申し訳ありません。:

— Irigi

ああ、そうですね、これはあなたが直面している実際のエンジニアリングの問題ではないので、これ以上明確にすることはできません。

— EnergyNumbers

@Irigiは既存の水力発電所の説明を見て、小規模水力発電のカタログを見てアイデアを見つけ、工場を訪問します。

— マート

回答:

設計や出力に依存するよりもはるかに材料に依存するため、なぜローターの質量が必要なのかわかりません。私はプラスチック、真鍮、鋼鉄の両方で作られたカプランタービンを見てきました。明らかに質量は大きく異なります。

あなたが金で一つを作っていない限り、私は質量が最終目標ではないと思います。この質量値で何をしようとしていますか？質量はこの設計プロセスで最適化する必要がないため、タービンごとに異なるタービンになる可能性があります。実際に質量が必要な場合、最適なアプローチは、関心のある流量範囲のタービンの製造元に連絡し、交換用ローターの出荷重量を尋ねることです。

— エリクナッツ
ソース

ご回答いただきありがとうございます。ご返信が遅くなり申し訳ございません。10 kWのタービン、または100 MWの発電所がどのように見えるかを大まかに見積もりたいと思います。タービンの質量は使用する材料に大きく依存することを理解しており、材料の密度を知るだけでそれを説明できます。しかし、私が知らないのは、必要な電力を生成するためにタービンがどれだけ大きくする必要があるかということです。おそらく、私は質量について尋ねているので、私の質問は混乱しているのですが、典型的なサイズやその他のサイズ関連のパラメーターについて尋ねる必要があります。

— イリギ

私は質量について尋ねていました、なぜなら（タービンが鋼鉄製であるならば）、それからおおよそのサイズを推測できるからです。主要なタービンサイズパラメーターを発電所の出力またはタービンを通る流量に関連付ける式がある場合、基本的に私の質問にも答えられます。小規模な発電所から大規模な発電所までのタービンサイズのスケーリングに興味があります。

— イリギ

世界を構築するには、迅速な補間で十分です。幸いなことに、いくつかのデータポイントが記載された教科書があります。

125 MW（HP / LP）の2段タービンには14インチx 14インチの排気管を備えた26インチの長いブレードがあり、400 MWのいとこには18インチx 20インチの排気パイプを備えた33.5インチの長いブレードがあります。1000 MW（HP / LP / LP）3段タービンには、43 "の長いブレードがあります-排気配管はありません。

これらはすべて未臨界（超臨界ではありません）であるため、ヘッドは3,200 psiの範囲を十分に下回ると予想されます。2,400psiは、ほとんどの未臨界システムの典型的な値です。

もちろん、復水器がなければ、タービンは役に立たない-あなたがガスタービンを話しているのでなければ。125MWの場合、48インチの水入口配管を備えた36'-6 "x 24'-4" x 23'-7 "コンデンサーが必要です。400MWは43'-6 "x 38'-0" x 34'-3 "で、78"の入口水配管があります。500 MWの復水器が1000 MWのタービンで使用され、それぞれ44'-6 "、x 41'-0" x 36'-1 "、配管が84"、18'-0 "x 20'-0"排気口。

これらはあなたに質量を与えませんが、これらはあなたが探していた次元を与えます。これがお役に立てば幸いです。

— マーク
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