Mikro pelton türbin tasarımı, sayısal analizleri ve deneysel olarak incelenmesi
Design,numerical and experimental analysis of mikro pelton turbine
Yazar: UĞUR İNANÇ İNCİ
Danışman: PROF. DR. NURİ YÜCEL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Tez kapsamında, 20 metre düşü ve 1,5 lt/sn debi aralığına göre mikro kapasitedeki Pelton
türbini tasarımı gerçekleştirilmiştir. Söz konusu tasarım; temel analitik yaklaşımlar, yapılan
literatür araştırması sonucunda elde edilen sayısal ve deneysel sonuçların değerlendirilmesi
ve Pelton türbin endüstrisinde oluşturulan bilgi birikimi de göz önünde bulundurularak
gerçekleştirilmiştir. Tasarım süreci Pelton türbinleri için literatürde izlenen adımlara paralel
olarak öncelikle analitik yöntemler ile deneysel sonuçların birlikte değerlendirilmesiyle
başlatılmıştır. Ardından, çark ve nozul ekipmanlarının ayrıntılı sayısal analizleri FlowVision
HAD yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sayısal analizler gerçekleştirilirken
öncelikle farklı kaşık geometrileri üzerinde statik analizler yapılarak, tork değerleri elde
edilmiş türbin verimini artırmaya yönelik uygun kaşık / çark geometrilerinin hangileri
olabileceği hususu incelenmiştir. Çalışmanın devamında, seçilen uygun çark ve kaşık
profiline göre üç boyutlu geometriler ve sayısal ağ oluşturularak HAD analizleri
sürdürülmüştür. Analizler, çark etrafında sırasıyla 18 ve 19 kaşık olacak şekilde
tekrarlanmış ve tork değerlerindeki değişimler elde edilmiştir. Sonuç olarak, bu debi ve
düşüde en verimli çarkın 18 kaşıklı, bir nozullu ve kaşık sapma açısı 8 derece olan çark
olduğu belirlenmiştir. Bu çarkın imalatı gerçekleştirilerek üzerinde tork ve çıkış gücü testleri
yapılmıştır. Testler sonucunda deneysel ve sayısal değerler arasında % 6,5'lik kabul
edilebilir bir hata oranı hesaplanmıştır

Abstract:
In this study, a micro Pelton Turbine which has 20 m. head and 1,5 lt/s flow rate is performed
analysis of a micro pelton turbine. The design is obtained using analytical and experimental
results in literature and Pelton turbine industry experiences. Design process follows firstly
the steps mentioned in the literature and then brings theoretical and experimental results
together. After the predesign stage, the numerical analysis of the propeller and nozzle of the
turbine are performed by using a scientific CFD software which is called FlowVision. While
CFD processing, static analysis of different propeller geometries and obtained torque values
are firstly performed. After that, utilizing these torque values, it is decided to increase turbine
hydrolic efficiency that which propellers are numerical analysed. In order to analyse
propellers and buckets which are chosen, the numerical geometries and grids are formed and
then CFD analysis are made. Analysis are iterated for propellers which have 18 and 19
buckets, respectively and gained torque values related to propellers. As a result of
computational analysis, it is obtained that the most efficient propeller is 19-bucket propeller
with one nozzle and 8-degree deviation angle. In the last part of the study, The propeller is
manufactured and tested for output power. As a result of experimental investigation, the
numerical and experimental results are compared and a 6,5 % error rate between them
reached which is acceptable in engineering point of view