Cavitação em Bocal de
Turbina Pelton
02/07/2010
EM974 – Mét. Comput.em Eng. Térmica e
Ambiental
Agenda
• Contexto
• Formação de bolha
• Queda de Pressão
• Bolhas Préexistentes
• Analise Numérica
• Conclusão
CONTEXTO
Centrais Hidroeletricas
• O princípio
• Os tipos de turbina
o
o
Reação
Impulsão
• Escolha das turbinas
• Condições de uso
o
o
o
Corrosão
Altas pressões
Alta velocidade
Turbina Pelton
• Turbna para grandes alturas
o
Turbina de impulsão
 Grandes velocidades
 Grandes depressão
• Riscos
o
o
Perdas de performance
Danos
• Causas
o
Bolhas
Turbina Pelton
Objetivo do estudo
•
Compreender os fenômenos:
o
o
o
formação
crescimento
Influencia dos injetores
• Estudo numérico
o
o
Injetores de Turbina
Influência de geometria do injetor
Formação de bolhas
De onde vêm as bolhas ?
2 possíveis origem
Preexistentes
Formadas
Formação de Bolhas
26/05/2009
Modelo Rayleigh-Plesset
• Equação da dinamica da bolha:
Aceleração da interface gás-líquido
Depressão (=Força motriz de crescimento)
Tensão superficial
Viscosidade
Onde se encontram
as quedas de
pressão ?
...e qual a sua importância
Onde estão as quedas de
pressão?
Mudança de
seção
Entrada
Injetor
Viscosidade
Válvulas
!
Formação e colapso
de bolhas
Evolução - Crescimento
• Após a formação de uma bolha
o
Crescimento devido a uma queda de pressão
• Dois fenômenos
distintos :
o
o
Crescimento
Colapso
Evolução
• Injetor tem importância capital
!?
PI 71 - Dégazage dans les liquides hautes pressions 26/05/2009
Análise Numérica
Análise Numérica
Análise Numérica
Análise Numérica
Análise Numérica
Ferramenta de Gráfico
Análise Numérica
Velocidade
Disância de 16mm
Pressão
Análise Numérica
Velocidade
Distância de alinhamento
Pressão
Conclusão
Conclusão
Como são as bolhas? Quais são os mecanismos
físicos no trabalho deste fenômeno?
Equação de Rayleigh-Plesset
Onde ?
Causas de formação de bolha
Variação da
seção, cotovelo
Presença de germes ->
Camada limite
Perdas de condução
Diferença de pressão
No injetor
É insuficiente
PI 71 - Dégazage dans des fluides hautes pression
Injetor
• Os jatos provocados pelos injetores são
necessários para o funcionamento da turbina.
• Necessidade de geometrias convergentes.
Não se pode evitar quedas de pressão, podese optimizalas
• Trabalhar com outros parâmetros
Problema da cavitação
• Utilização de válculas nas canalisações para
evitar bolhas na entrada dos injetores
• Concepção de geometrias que atenuem as
quedas de pressão e evitem a formção e
crescimento de bolhas