بررسی اثر عمق پایاب بر روی عملکرد توربین پیچ ارشمیدس در تولید انرژی از جریان آب در کانالها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران.

چکیده

انرژی جنبشی و پتانسیل موجود در آب، که با سازه‎هایی مانند شیب‎شکن در کانالها مستهلک می‌شود، را می‌توان برای تولید جریان برقابی کوچک مقیاس استفاده کرد. با توجه به ساختار توربین آبی پیچ ارشمیدس به عنوان یک توربین نوظهور، این توربین در کانالهای روباز موجود قابل اجرا هست، با این وجود، تحقیقی تا به حال در این زمینه انجام نشده است. در این تحقیق، اثر عمق پایاب در کانال بعد از استقرار توربین پیچ ارشمیدس بر روی آن بررسی شده است. برای این منظور، توربین پیچ ارشمیدس با استفاده از FLOW-3D مدلسازی و اعتبارسنجی و عملکرد آن برای نسبت استغراق‌های مختلف در پایاب کانال بررسی شد. نتایج نشان داد وجود استغراق (نسبت استغراق 5/0 تا 75/0) در کانال پایاب و در انتهای توربین پیچ ارشمیدس برای جلوگیری از تلفات توان ضروری است. در این شرایط می‌توان، توان و راندمان حداکثر را در شرایط یکسان سایر پارامترها از جریان آب گرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating the effect of tail water depth on Archimedes screw turbine in generating energy from flowing water in canals

نویسنده [English]

  • Kazem Shahverdi
Assistant Professor, Department of Water Science Engineering, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran.
چکیده [English]

Kinetic and potential energies available in water dissipating using structures like drops can be used for generating electricity on small scale. To this aim, the Archimedes screw turbine, as an emerging turbine, can be employed for converting kinetic and potential energies to mechanical energy in irrigation canals. However, there is no literature in this regard. In this research, the effect of tailwater on turbine performance was investigated. To this end, an Archimedes screw turbine was designed and validated using FLOW-3D, and the effect of different submersion ratios was investigated. The results showed that there needs 0.5 to 0.75 submersion ratio in the downstream canal to avoid extra power loss, resulting in maximum power and efficiency in the same conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Canal
  • Energy
  • FLOW-3D
  • Small Hydropower Plant

مراجع

C Zafirah, R., & Nurul Suraya, A. (2016). Parametric Study on Efficiency of Archimedes Screw Turbine. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 11, 10904-10908.
Derakhshan, S., & Riasi, A. (2014). Water turbines. Tehran, Jahad Daneshgahi.
Kozyn, A., & Lubitz, W.D. (2017). A power loss model for Archimedes screw generators. Renewable Energy, 108, 260-273.
Lashofer, A., Hawle, W., & Pelikan, B. (2012). State of technology and design guidelines for the Archimedes screw turbine, In Proceedings of the Hydro 2012-Innovative Approaches to Global Challenges, Bilbao, Spain, 29-31 October.
Lisicki M., Lubitz W., & Taylor, G.W. (2016) Optimal design and operation of Archimedes screw turbines using Bayesian optimization. Applied Energy, 183, 1404-1417.
Lubitz, W.D., Lyons, M., & Simmons, S. (2014). Performance model of archimedes screw hydro turbines with variable fill level. Journal of Hydraulic Engineering, 40, 04014050.
Müller, G., & Senior, J. (2009). Simplified theory of Archimedean screws. Journal of Hydraulic Research, 47, 666-669.
Muysken, J. (1932). Calculation of the Effectiveness of the Auger. De Ingenieur, 21, 77-91.
No. 482, (2009). Hydraulic Design Criteria for Drops, chutes, and Energy Dissipators in Irrigation and Drainage Networks, Vice Presidency for Strategic Planning and Supervision. (In Persian).
Nuernbergk, D.M. (2017). Archimedes Screw in the Twenty-First Century, Archimedes in the 21st Century, Springer. pp. 113-124.
REN21. (2013). Renewables 2013: Global Status Report. Renewable Energy Policy Network for the 21st Century.
Rorres, C. (2000). The turn of the screw: optimal design of an Archimedes screw. Journal of Hydraulic Engineering, 126, 72-80.
Stergiopoulou, A., Stergiopoulos, V., & Kalkani, E. (2013). Contributions to the study of hydrodynamic behaviour of innovative Archimedean screw turbines recovering the Hydropotential of watercourses and of coastal currents. Proceedings of the 13th International Conference on Environmental Science and Technology, Athens , Greece, 5-7 September.
Stergiopoulou, A., & Kalkani, E. (2015). Towards a First CFD Study of Modern Horizontal Axis Archimedean Water Current Turbines. International Research Journal of Engineering and Technology (Irjet), E-Issn, 2395-0056.
مدیریت آب و آبیاری
دوره 11، شماره 3
آبان 1400
صفحه 659-667

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار