Exercício Turbina

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Pergunta
	1	Uma central hidrelétrica de represamento no Brasil com gerador de 60 Hz possui em média, o nível d'água de montante na altitude de 600 m e o mínimo de jusante 520 m a 20°C. Sendo o comprimento equivalente do conduto forçado em chapas de aço soldado de 280 m com diâmetro interno de 2,5 m velocidade de 4,28 m/s e perda de carga deste sistema de admissão de 0,36 m/100m. A turbina hidráulica de eixo horizontal projetada para obter rendimento total de 88% instalada a 2,0 m do nível de jusante, com velocidade na saída do tubo de sucção de 2,0 m/s.
	
	
	
		Exemplo de esquema genérico de instalação:
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	1.1	Qual é a vazão de escoamento?						Q	21.01	m³/s
	1.2	Qual é a perda de carga total no conduto a montante?						J	1.00	m
	1.3	Qual é a queda bruta e a disponível?						Hb	80.00	m	H	78.80	m
	1.4	Qual é a rotação e a rotação específica da turbina?						n	900.00	rpm	nqt	156.45
	1.5	Qual é o tipo de turbina recomendado?						Francis Normal
	1.6	Qual é o diâmetro do rotor pré-dimensionado?						Dr	8.18	m
	1.7	Qual é a potência hidráulica da turbina?						Ph	16,191.05	kW
	1.8	Qual é a potência do eixo?						Pe	14,248.12	kW
	1.9	Qual é o diâmetro da saída do tubo sucção (canal fuga)?						Ds	3.66	m
Cálculo
		Características Fluido
		Temperatura (oC)		20
		Massa específica (kg/m³)		998
		Viscosidade dinâmica (N.s/m²)		0.00101
		Dados Naturais
		Aceleração gravidade (m/s²)		9.8
		Nível
		Nível água montante máx.(m)
		Nível água montante mormal(m)	Z1	600
		Nível água montante mín.(m)
		Nível água jusante máx.(m)
		Nível água jusante mín.(m)	Z2	520
		Conduto fechado montante
		Diâmetro interno (m)	Dm	2.5
		Comprimento equivalente (m)	L'	280
		Velocidade (m/s)	vm	4.28
		Perda de carga (m/100m)	j	0.36
		Perda de carga total (m)	J	1.00
		Turbina Hidráulica
		Tipo	Francis Normal
		Rotação (rpm)	n	900
		Instalação nível jusante (m)	Hs	2
		Rendimento total da turbina(%)	ƞ	88.0%
		Velocidade de saída tubo sucção (jusante) (m/s)	vs	2
		Rotação específica (Sist. Internacional)	nqA	469.4
		Rotação específica (Sist. Técnico)	nqt	156.5	ns
		Rotação específica (Sist. Inglês)	nqt (USA)	8,072.9
		Valor pré-dimensional diâmetro do rotor	φ	0.000012
		Valor pré-dimensional diâmetro do rotor	Ø	0.000040
		Diâmetro específico p/ pré-dimensionamento (m)	D*	23.2	Variando	ZERO
		Diâmetro do rotor (m) pré-dimensionamento	Dr	8.1794	8.1794	0.0000	Atingir meta zero variando célula E30.
		Diâmetro de saída tubo sucção (canal fuga) (m)	Ds	3.66
		Gerador
		Frequência (Hz)	fr	60
		Número pares de polo	p	8	A rotação da turbina é função do número pares de polo do gerador.
		Rotação (rpm)	n	900
		CÁLCULO
		Vazão de escoamento (m³/s)	Q	21.00945
		Queda bruta disponível (m)	Hb	80.00
		Energia disponível (m)	E	79.80
		Queda disponível (m)	H	78.80
		Potência hidráulica (kW)	Ph	16,191.05
		Potência eixo (kW)	Pe	14,248.12