Tuuliturbiinin lapojen jäätymismallin lämpö- ja ainetaseen kehitys

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2001
Major/Subject
Lämpötekniikka ja koneoppi
Mcode
Ene-39
Degree programme
Language
fi
Pages
72+10
Series
Abstract
Työssä kehitettiin VTT Energian tuuliturbiinien lapojen jäätymistä mallintavaa ohjelmaa - TURBICE:a. Mallin soveltuvuutta erilaisiin jäätymisolosuhteisiin kehitettiin ja siihen lisättiin lapalämmityksen simulointimahdollisuus. Lisäksi työssä tutkittiin lavan pinnalla valuvan veden käyttäytymistä lähellä lavan johtoreunaa. Mallin käyttökelpoisuutta erilaisiin jäätymisolosuhteisiin parannettiin kehittämällä aine- ja lämpötaselaskentaa. Aine- ja lämpötaselaskenta perustuvat profiilin pinnan jakamiseen pieniin laskenta-alueisiin ja taseiden ratkaisemiseen niissä. Lämmönsiirron laskennan kehittämisessä keskeisellä sijalla on mallissa käytettävän jäänkarheusmallin kehittäminen. Vesi liikkuu tuuliturbiinin lavalla ilmavirran aiheuttaman leikkausjännityksen ja roottorin pyörimisliikkeen aiheuttaman keskeiskiihtyvyyden vaikutuksesta. Veden liikkumista lavalla tarkastellaan virtaavan aineen liikemääräteorian ja valuvan kalvon teorian pohjalta. Mallia ja ideoita työhön on saatu lentokoneteollisuuden tutkimuksista. Työn tuloksena lapalämmityselementtien teoreettinen suunnittelu on yksinkertaistunut ja nopeutunut. Uusina tuloksina saadaan lavalla valuvan vesikalvon paksuus, tietoa veden käyttäytymisestä lämmityksen yhteydessä, massavirrat lavan pinnalla ja lavan pintalämpötilajakauma. Mallin kehitystyön myötä tulokset vastaavat nyt aikaisempaa paremmin eri olosuhteissa tapahtuvaa tuuliturbiinin lapojen jäätymistä. Tämän työn mukaan keskeiskiihtyvyys ei juurikaan vaikuta veden liikkumiseen lavan johtoreunassa. Ilmavirran ollessa kiinnittyneenä lavan pintaan, valuu vesi lähes ainoastaan ilmavirran suuntaan. Lavan lämmitetyllä alueella veden sitoma lämpömäärä on pieni. Tämän seurauksena huurrejäätymisolosuhteissa vesi jäätyy voimakkaan lämmönsiirron vaikutuksesta nopeasti virrattuaan lämmitetyn alueen ulkopuolelle. Vesikalvon paksuus tuuliturbiinin lavalla on 5-25µm riippuen olosuhteista. Jäätyvän alueen koko suurimmillaan jopa 70% pienempi verrattuna vanhalla versiolla laskettuun, kun ulkoilman lämpötila on yli -6°C. Huurrejääolosuhteissa jäätyy ainoastaan pisaratörmäysalue.
Description
Supervisor
Lampinen, Markku
Thesis advisor
Marjaniemi, MAURI
Keywords
Other note
Citation