od ideje do gotovog proizvoda: ispitna stanica za ... hrvoje dedic-jandrek.pdfmodeliranje arhimedove...

15
6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019. 1 HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ARHIMEDOV VIJAK Autor(i): Hrvoje Dedić-Jandrek i Petra Bagavac Ime i prezime: Hrvoje Dedić-Jandrek Tvrtka/Institucija: FESB E-mail adresa: [email protected]

Upload: others

Post on 14-Feb-2020

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ... Hrvoje Dedic-Jandrek.pdfModeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice: Dimenzioniranjeje vršeno sa slijedećim parametrima:

6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.

1HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ARHIMEDOV VIJAK

Autor(i): Hrvoje Dedić-Jandrek i Petra BagavacIme i prezime: Hrvoje Dedić-JandrekTvrtka/Institucija: FESBE-mail adresa: [email protected]

Page 2: OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ... Hrvoje Dedic-Jandrek.pdfModeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice: Dimenzioniranjeje vršeno sa slijedećim parametrima:

6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.

2HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

Motivacija:

• Obnovljivi izvori energije su naša budućnost

• Veliki potencijal rijeka za izgradnju malih hidroelektrana, i u Hrvatskoj i u svijetu

• Arhimedova turbina – nema utjecaja ni na okoliš ni na život u rijeci

• Izlazne snage Arhimedove turbine su u rasponu od 5 do 500 kW uz moguće serijsko

spajanje više turbina

Arhimedova turbinaHidroelektrana na Savi

Page 3: OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ... Hrvoje Dedic-Jandrek.pdfModeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice: Dimenzioniranjeje vršeno sa slijedećim parametrima:

6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.

3HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

Modeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice:

Dimenzioniranje je vršeno sa slijedećim parametrima:

• protok vode kroz vijak• promjer vratila• promjer žlijeba• efektivna dužina vijka

Dimenzije koje su potrebne da bi se napravila optimalna turbina.

Ispitna stanica je napravljena kao reprezentativan model. • Stjecanje znanja u području mehanike fluida• Stjecanje znanja u području automatske regulacije• Znanstvena ispitivanja• Usporedba simulacija s mjernim rezultatima

Jedinični volumen vode kroz dvije uzastopne plohe

Page 4: OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ... Hrvoje Dedic-Jandrek.pdfModeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice: Dimenzioniranjeje vršeno sa slijedećim parametrima:

6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.

4HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

Moment na vratilu turbine:

Površina volumena vode koja se nalazi na prednjoj strani zavojne

plohe

Površina volumena vode koja se nalazi na stražnjoj strani zavojne

plohe

Jedinični volumen je

6.38 L/s

Page 5: OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ... Hrvoje Dedic-Jandrek.pdfModeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice: Dimenzioniranjeje vršeno sa slijedećim parametrima:

6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.

5HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

Površina volumena vode koja se nalazi na prednjoj strani zavojne

plohe

Površina volumena vode koja se nalazi na stražnjoj strani zavojne

plohe

Jedinični volumen je

6.38 L/s

Moment na vratilu turbine:

Page 6: OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ... Hrvoje Dedic-Jandrek.pdfModeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice: Dimenzioniranjeje vršeno sa slijedećim parametrima:

6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.

6HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

Površina volumena vode koja se nalazi na prednjoj

strani zavojne plohe

Površina volumena vode koja se nalazi na

stražnjoj strani zavojne plohe

Jedinični volumen je

6.38 L/s

Moment na vratilu turbine:

Page 7: OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ... Hrvoje Dedic-Jandrek.pdfModeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice: Dimenzioniranjeje vršeno sa slijedećim parametrima:

6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.

7HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

Karakteristične veličine ispitne stanice:

PARAMETAR NAČIN ODABIRA VRIJEDNOSTVanjski promjer vijka Standardni promjer cijevi 150 mm

Radius vratila Standardni promjer cijevi 81.5 mm

Duljina turbine 𝐿𝐿𝐵𝐵 =𝐻𝐻 + 𝑅𝑅𝑎𝑎 𝜏𝜏 cos𝛽𝛽 − 1 + 𝑤𝑤

sin𝛽𝛽𝐿𝐿𝐵𝐵 = 1.034 𝑚𝑚 ≈ 1 𝑚𝑚

Kut nagiba turbine Moguća regulacija od 21° do 30°

Protok kroz turbinu �̇�𝑉 = 𝑉𝑉 𝑛𝑛𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚 10𝑙𝑙𝑠𝑠

, 12.81𝑙𝑙𝑠𝑠

Moment turbine 𝑀𝑀 =𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 � 60

2 � 𝜋𝜋 � 𝑛𝑛𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚M=3.106 Nm

Teorijska snaga turbine 𝑃𝑃𝑡𝑡 = 𝜌𝜌 � 𝑔𝑔 � �̇�𝑉 � 𝐻𝐻𝑢𝑢𝑢𝑢 𝑃𝑃𝑡𝑡 = 58.815 𝑊𝑊

Snaga turbine 𝑃𝑃 = 𝑃𝑃𝑡𝑡 � 𝜂𝜂𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝐵𝐵 𝑃𝑃 = 38.446 𝑊𝑊

Page 8: OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ... Hrvoje Dedic-Jandrek.pdfModeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice: Dimenzioniranjeje vršeno sa slijedećim parametrima:

6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.

8HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

Dijelovi ispitne stanice:

Page 9: OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ... Hrvoje Dedic-Jandrek.pdfModeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice: Dimenzioniranjeje vršeno sa slijedećim parametrima:

6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.

9HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

Prvo ispitivanje (s izmjeničnim generatorom):

Page 10: OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ... Hrvoje Dedic-Jandrek.pdfModeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice: Dimenzioniranjeje vršeno sa slijedećim parametrima:

6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.

10HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

Arhimedov vijak – gdje smo sada i što dalje?

Page 11: OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ... Hrvoje Dedic-Jandrek.pdfModeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice: Dimenzioniranjeje vršeno sa slijedećim parametrima:

6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.

11HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

Zaključak

• Optimizacija rada turbine:

U 30 dana će se provesti ispitivanje u 4000 radnih točaka. Varirat će se volumenskiprotok (20 vrijednosti), brzina vrtnje (10 vrijednosti) i nagib vijka (20 vrijednosti).Rezultati ispitivanja će se usporediti s rezultatima CFD simulacije.

• Vrijednost ispitne stanice je 50 000 EURa. Svi elementi ispitne stanice su donirani Udruzi za Zelenu Energiju ili Fakultetu elektrotehnike strojarstva i brodogradnje.

Više o radu Udruge za zelenu energiju pročitajte na stranicama:

http://greenenergy.fesb.unist.hr/

Page 12: OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ... Hrvoje Dedic-Jandrek.pdfModeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice: Dimenzioniranjeje vršeno sa slijedećim parametrima:

6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.

12HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

Novi projekt: izrada velike ispitne stanice na rijeci Jadro

Page 13: OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ... Hrvoje Dedic-Jandrek.pdfModeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice: Dimenzioniranjeje vršeno sa slijedećim parametrima:

6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.

13HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

Novi projekt: izrada velike ispitne stanice na rijeci Jadro

Page 14: OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ... Hrvoje Dedic-Jandrek.pdfModeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice: Dimenzioniranjeje vršeno sa slijedećim parametrima:

6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.

14HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

Prikupljene dozvole (2015.-2018.)

Page 15: OD IDEJE DO GOTOVOG PROIZVODA: ISPITNA STANICA ZA ... Hrvoje Dedic-Jandrek.pdfModeliranje Arhimedove turbine - ispitne stanice: Dimenzioniranjeje vršeno sa slijedećim parametrima:

6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.

15HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

HVALA NA POZORNOSTI !

Autor(i): Hrvoje Dedić-Jandrek i Petra BagavacIme i prezime: Hrvoje Dedić-JandrekTvrtka/Institucija: FESBE-mail adresa:[email protected]