IDRAULICA
H39D - Unità di Studio sulla Turbina Francis - Cod. 933400
1. Generalità
L’unità Didacta H39D è stata progettata per permettere di effettuare una completa gamma di esperienze sulle turbine
idrauliche tipo Francis.
L’unità è completamente autosufficiente, di minimo ingombro e facilmente trasportabile.
L’H39D 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 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/H39D,
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/H39D 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 H39D è composta da:
Turbina Francis VISIFLOW
Gruppo di frenatura dinamometrico SUD10D da 3kW
Elettropompa centrifuga, 12.5 HP
Flussometro 100 m3/h
N° 2 manometri 0, 4 bar
Manovuotometro –1, +0.6 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 400 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 ad 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 Francis.
Un’elettropompa centrifuga aspira l’acqua dal serbatoio principale e la invia, in pressione, alla turbina, simulando le
condizioni di bassa caduta ed elevata portata, tipiche della turbina Francis.
L’impianto è dotato di un sistema per la variazione dell’incidenza delle pale del distributore durante il funzionamento, con
comando di apertura tramite volantino comodo e semplice da usare.
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
Francis. 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 Francis VISIFLOW
Chiocciola in alluminio con trattamento interno inossidabile
Diametro chiocciola 600 mm
Girante in bronzo a 9 pale, diametro 140 mm con tenuta a labirinto.
Distributore a 10 pale in alluminio, diametro 195 mm, comando di apertura esterno
Testata di scarico e due oblò sul corpo chiocciola in materiale trasparente per permettere la visualizzazione,
dall’esterno, della posizione della corona di palette del distributore
Portata max 120 m3/h
Prevalenza max 20 m colonna d’acqua
Velocità di rotazione max 2300 rpm
Rendimento 25 – 30 %
Potenza superiore a 1 kW
Elettropompa Centrifuga
Potenza 12,5 HP
Portata max 2000 l/min
Prevalenza max 30 m colonna d’acqua
Velocità 2900 rpm a 50 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.
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6. Servizi richiesti
Alimentazione elettrica 380 V CA 3F+N, 50/60 Hz, 10 kW.
7. Pesi e Dimensioni
Dimensioni: 1650x1120x2100 h mm
Peso: vuoto 850 kg., carico 1170 kg
Fig. 1 – Sinottico generale
1.
Serbatoio d’alimentazione
2.
Vuotometro
3.
Pompa centrifuga
4.
Manometro
5.
Flussometro
6.
Manometro
7.
Turbina Francis
8.
Volantino regolazione pale distributore
9.
Giunto accoppiamento freno-turbina
10. Generatore-freno SUD10D
SAD/H39D - Sistema Automatico di Acquisizione Dati per H39D
1. Generalità
Il sistema permette di eseguire gli esperimenti previsti per l'unità di
studio sulla turbina Francis Didacta H39D 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 Dp 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 alimentazione e condizionamento segnali e scheda di conversione A/D
(cod. 933412).
Software di acquisizione e analisi dati per Windows (cod. 914315).
3. Descrizione
Kit Trasduttori Elettronici, completo di unità alimentazione e condizionamento segnali e scheda di conversione A/D
(Cod. 933412)
Il kit include i seguenti trasduttori:
Trasduttore elettronico di pressione differenziale Dp 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 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. 914315)
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. R00181/I 0714 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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