IDRAULICA
H46D - Unità di Studio sulla Turbina Kaplan - Cod. 934800
1. Generalità
L’unità Didacta H46D è stata progettata per permettere di effettuare una completa gamma di esperienze sulle turbine
idrauliche tipo Kaplan.
L’unità è completamente autosufficiente, di minimo ingombro e facilmente trasportabile.
L’H46D monta una turbina in esecuzione speciale “VISIFLOW” realizzata con alcune parti trasparenti in modo da consentire
la massima visibilità dei fenomeni idrodinamici di funzionamento.
La turbina è accoppiata all’unità frenante dinamometrica SUD10D che consente la determinazione delle caratteristiche di
coppia e potenza.
E’ disponibile un sistema di acquisizione e analisi dati per Personal Computer, denominato SAD/H46D, che consente
l’esecuzione automatica delle misure, la produzione a video o in stampa delle curve caratteristiche, l’archiviazione su disco o
la stampa dei dati sperimentali. Il sistema SAD/H46D è descritto in apposita scheda.
Il sistema viene fornito con una completa manualistica che descrive l’unità in ogni sua parte, le modalità di installazione ed
utilizzo e propone numerose esperienze didattiche corredate da risultati sperimentali.
2. Composizione
L’unità H46D è composta da:
Turbina Kaplan VISIFLOW
Gruppo di frenatura dinamometrico SUD10D da 3kW
Elettropompa centrifuga, 15 HP
Flussometro 250 m3/h
N° 2 manometri 0, +2,5 bar
DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/30 - 10156 Torino - Italy
Tel. +39 011 2731708 - Fax +39 011 2733088 - http://www.didacta.it - E-mail: [email protected]
Vuotometro –1, 0 bar
Vasca di alimentazione 600 litri
Quadro elettrico di alimentazione e controllo
Stroboscopio opzionale (Cod. 901521)
3. Descrizione
Il circuito idraulico (vedi fig. 1) si compone essenzialmente di una pompa centrifuga a bassa prevalenza ed alta portata, di
uno strumento misuratore di portata, di due manometri per la determinazione delle pressioni, della turbina con calotta
trasparente, di una vasca di alimentazione e delle tubazioni di connessione.
Lo scopo dell’impianto è di permettere la determinazione delle curve caratteristiche di una turbina Kaplan.
Un’elettropompa centrifuga aspira l’acqua dal serbatoio principale e la invia, in pressione, alla turbina, simulando le
condizioni tipiche di alimentazione della turbina Kaplan.
L’impianto è dotato di due sistemi di regolazione: il primo consente di effettuare la variazione dell’incidenza delle pale del
distributore durante il funzionamento, mediante un comando di apertura tramite volantino, il secondo consente di effettuare
la regolazione dell’inclinazione delle pale della girante, anch’esso mediante un volantino esterno.
Un freno dinamometrico, con contagiri digitale e lettura della coppia su scala luminosa, accoppiato all’asse della turbina,
permette la determinazione delle caratteristiche di coppia e potenza.
I valori di velocità di rotazione, pressione, portata, tensione e corrente, possono essere elaborati per ricavare la prevalenza,
la potenza, la coppia e il rendimento della turbina. Diagrammando tali valori si ottengono le curve caratteristiche della turbina
Kaplan. La struttura metallica in acciaio saldato è estremamente robusta e la finitura è effettuata con vernice resistente
all’abrasione di tipo epossidico.
Tutte le parti a contatto con l’acqua sono realizzate con materiali inossidabili.
Uno stroboscopio opzionale permette una migliore visualizzazione dei fenomeni idraulici nel corpo turbina.
4. Caratteristiche tecniche
Turbina Kaplan VISIFLOW
Chiocciola in alluminio con trattamento interno inossidabile
Diametro chiocciola 600 mm
Altezza asse 310 mm
Diametro bocca aspirazione 6”
Albero in acciaio inox montato su cuscinetti
Girante a 4 pale, diametro 120 mm a passo variabile con volantino esterno di comando.
Distributore a 10 pale, diametro 290 mm, con comando di apertura esterno
Velocità di rotazione max 2800 rpm
Rendimento 30 – 40 %
Potenza superiore a 1 kW
Elettropompa centrifuga
Potenza 15 HP
Portata max 3500 l/min
Prevalenza max 16.7 m colonna d’acqua
Velocità 1450 rpm a 50 Hz, 1730 rpm a 60 Hz
Gruppo dinamometrico di frenatura SUD10D
Potenza 3 kW
5. Esperienze
Visualizzazione dei moti fluidi nel corpo turbina attorno al distributore sulla girante e sul cono diffusore di scarico.
Tracciamento della caratteristica della velocità di fuga della turbina per diverse aperture del distributore in funzione
della velocità di rotazione.
Tracciamento delle curve caratteristiche di coppia all’asse macchina, in funzione della velocità di rotazione a diversi
valori di prevalenza e di apertura del distributore costanti.
Tracciamento delle curve caratteristiche della potenza resa all’asse in funzione della velocità di rotazione, per diversi
valori di apertura del distributore.
Tracciamento delle curve caratteristiche della potenza idraulica di alimentazione in funzione della velocità di rotazione,
per diversi valori di apertura del distributore.
Tracciamento delle curve di rendimento della macchina in funzione della velocità di rotazione, per diversi valori di
apertura del distributore.
Tracciamento delle curve di isorendimento su un diagramma avente come parametri la portata, la velocità di rotazione
della turbina.
Tracciamento delle curve di portata in funzione della velocità di rotazione con prevalenza costante e per aperture del
distributore.
6. Servizi richiesti
Alimentazione elettrica 380 V CA 3F+N, 50/60 Hz, 10 kW.
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7. Pesi e Dimensioni
Dimensioni: 2070x1300x2560 h mm
Peso: vuoto 600 kg, carico 900 kg
Fig. 1 – Sinottico generale
1.
Serbatoio d’alimentazione
2.
Vuotometro
3.
Pompa centrifuga
4.
Manometro
5.
Flussometro
6.
Manometro
7.
Turbina Kaplan
8.
Volantino regolazione pale distributore
9.
Volantino regolazione pale girante
10. Giunto accoppiamento freno-turbina
11. Generatore-freno SUD10D
SAD/H46D - Sistema Automatico di Acquisizione Dati per H46D
1. Generalità
Il sistema permette di eseguire gli esperimenti previsti per l'unità di
studio sulla turbina Kaplan Didacta H46D attraverso un Personal
Computer di tipo IBM o compatibile e di trarne i massimi vantaggi
didattici.
E' possibile acquisire automaticamente le grandezze necessarie
per lo svolgimento delle prove (pressione ingresso turbina Pm,
pressione differenziale p per misura della portata Q, coppia
all’asse T, velocità n), elaborarle ed ottenere su PC i dati ed i
diagrammi che permettono di capire il funzionamento della turbina
in diverse e reali condizioni di impiego. Con il sistema viene fornito
un completo manuale didattico di guida che descrive le
caratteristiche del sistema hardware e software, illustra la messa a
punto del sistema di acquisizione dati, propone numerose
esercitazioni didattiche, fornisce dati e diagrammi sperimentali di
esempio.
2. Composizione
Il sistema si compone di:
Kit di trasduttori elettronici, completo di unità di alimentazione e condizionamento segnali e scheda di conversione A/D
(cod. 914394).
Software di acquisizione e analisi dati per Windows (cod. 914395).
3. Descrizione
Kit Trasduttori Elettronici, completo di unità di alimentazione e condizionamento segnali e scheda di conversione
A/D (Cod. 914394)
Il kit include i seguenti trasduttori:
Trasduttore elettronico di pressione differenziale p a flangia tarata per la misura della portata principale Q, dotato di
indicatore digitale e trasmettitore di segnale.
Trasduttore elettronico di pressione per la misura della pressione Pm a monte della turbina con trasmettitore di segnale.
Convertitore di segnale per il trasduttore a cella di carico (compreso nel gruppo base) per la misura della coppia all’asse
T.
Convertitore di segnale per il trasduttore elettronico di velocità angolare (compreso nel gruppo base) per la misura della
velocità di rotazione n.
L’unità di alimentazione e condizionamento segnali consente la conversione dei segnali forniti in segnali standard adatti alla
successiva conversione A/D. La conversione A/D avviene su 12 bit con una frequenza di campionamento dell’ordine di 10
kHz. L’unità è collegabile ad un Personal Computer IBM o compatibile per via seriale RS-232.
Software di Acquisizione e Analisi Dati (Cod. 914395)
Il software di acquisizione ed analisi dati opera in ambiente MS-Windows e consente l’acquisizione automatica dei segnali
forniti dai trasduttori installati sull’impianto e il calcolo di altri parametri.
Il software consente di ottenere a video o in stampa i diagrammi dei dati acquisiti in funzione del tempo e i diagrammi previsti
nelle esercitazioni. I dati acquisiti o calcolati possono essere salvati su disco in formato ASCII.
E’ inoltre possibile l’esecuzione di simulazioni introducendo i dati da tastiera.
4. Configurazione minima richiesta PC
PC minimo Pentium con Hard Disk (>10Gb) e CD drive, scheda grafica SVGA 800x600, mouse, RAM 32 MB, porta
USB;
MS-Windows XP o successivi;
Stampante grafica.
5. Peso e dimensioni
Dimensioni: 540 x 350 x 200 h mm
Peso: 15 kg
Cod. R00207/I 0213 Ed. 01 Rev. 03
In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche
essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico.
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