Pelton türbini çarkı tasarım parametrelerinin optimizasyonunun mikro türbin boyutunda deneysel olarak araştırılması
Numerical and experimental in vestigation of optimization of Pelton turbine rotor design parameters in micro turbine size
Yazar: ABDULJABBAR ALI MOHAMMED MOHAMMED
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FARUK KÖSE
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Gelişen teknoloji ile birlikte enerjiye olan ihtiyacımız sürekli artmaktadır. Bu artışı karşılayabilecek enerji üretim yöntemleri ve teknolojileride doğrusal olarak gelişmektedir. Türkiye'nin günümüzde kullanımı en yüksek yenilenebilir enerji kaynağı olan hidroelektrik enerji tesisleri 2001 tarihinde çıkan bir yasa ile özel sektöre açılmış olup çok farklı güçlerde uygun olan her yere kurulabilmektedir. Hidroelektrik sistemlerde su, bir boru sistemi ile yüksek bir yerden türbine verilmektedir ve potansiyel enerji kinetik enerjiye çevrilmektedir. Türbinin tahrik ettiği jeneratörün dönmesi ile de elektrik enerjisi elde edilmektedir. Modern su türbinleri arasında bugün endüstriyel anlamda önemi olan yegâne aksiyon türbini Pelton türbinidir. Genel olarak yüksek düşü ve küçük debiler için elverişlidir. Görünüşüne göre diğer su türbinlerinden daha basit görünen Pelton türbini aslında kendi içinde daha karışıktır. Günümüz teknolojisinde türbin bileşenlerinin tasarımı için deney yapılmasının masraflı olduğu küçük ve büyük türbin uygulamalarında Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiğinden (HAD) yararlanılmaktadır. Bu çalışmada; Pelton türbinleri için Türkiye ve dünyada yapılan çalışmalar incelenerek, türbin çarkı tasarımı ile ilgili karakteristikler ele alınmış ve analiz edilmiştir. Farklı kaynaklara göre en uygun çark tasarım parametreleri belirlenerek deneysel çalışma için türbin çarkı proje hesapları yapılmış ve suyun kepçe içerisinde izlediği bağıl yol çizilerek bulunan kepçe adımı ile kepçe sayısı doğrulanmıştır. Doğrulanmış ve bir fazla kepçe sayısına sahip iki adet mikro türbin çarkı imal edilmiştir. Üretimi yapılan iki adet Pelton türbini çarkı bölüm laboratuvarında bulunan Pelton türbini deney setine montaj edilerek, her iki çark için farklı püskürtücü açıklıklarında türbin karakteristik deneyleri yapılmıştır. Türbin çarkı kepçe sayısı hesapla bulunup, çizim yöntemle optimize edilmiş çark ve bir fazla kepçe sayısına sahip çark ile karakteristik deneyler yapılarak sonuçlar tablo ve grafik olarak verilmiştir. Çizim yöntemi ile doğrulanmış kepçe sayısına sahip çarkın verim değeri diğerinden daha yüksek olarak elde edilmiştir.Elde edilen bütün sonuçlar karşılaştırılarak yorumlanmıştır.

Abstract:
Together with the development of technology, our need for energy is constantly increasing. Energy production methods and technologies that can meet this increase are developing linearly. Today in Turkey, hydroelectric power plants with the highest use of renewable energy sources that were opened from the private sector with a law in 2001, it can be established in any place that is suitable in many different powers. In hydroelectric systems, water is supplied from a high ground turbine by a pipe system and the potential energy is converted into kinetic energy. Electric energy is obtained by the rotation of the generator driven by the turbine. Among the modern water turbines, Pelton turbine is the only unique action turbine that has an industrial significance. Generally suitable for high dips and small flow rates. The Pelton turbine, which seems to be simpler than the other water turbines, is actually more complex in itself. In today's technology, Computational Fluid Dynamics (CFD-HAD) is used in small and large turbine applications where the design of turbine components is costly. In this study; Pelton turbines for Turkey and examining the work done in the world, characteristics of turbine wheel design have been discussed and analyzed.  According to different sources, for the experimental study the most appropriate wheel design parameters were determined and the turbine wheel project calculations have been made and the bucket step and the number of scoops have been verified by drawing the relative path of water in the scoop. Two micro turbine wheels have been manufactured and a number of excess buckets were verified. Two Pelton turbine wheels, which were produced, were assembled to the Pelton turbine test set in the laboratory and turbine characteristic tests were performed at different spray openers for both wheels. The turbine wheel bucket count is calculated,  by using the optimized wheel drawing method, and with the number of one more bucket wheel characteristic experiments are performed and the results are given in tables and graphics. The yield value of the wheel with the number of buckets confirmed by the drawing method was obtained higher than the other. All the results were compared and interpreted.