ارزیابی عملکرد هیدرولیکی یک نوع میکروتوربین آبی عمود محور برای استفاده در شبکه آب‌رسانی فشار متوسط

یکی از قدیمی‌ترین روش‌های تولید انرژی الکتریکی، استفاده از انرژی نهفته در آب جاری است که برای دستیابی به این هدف از یک توربین آبی استفاده می‌شود. این انرژی یکی از ‌مهم‌ترین منابع انرژی‌ تجدیدپذیر محسوب می‌شود که در سال‌های اخیر توجه بسیاری از پژوهشگران را به‌خود جلب کرده است. در این پژوهش به ارزیابی آزمایشگاهی عملکرد هیدرولیکی یک نوع میکروتوربین آبی برای تبدیل فشار اضافی موجود در شبکه‌های آب‌رسانی فشار متوسط به انرژی الکتریکی قابل‌استفاده برای حسگرها و یا تجهیزاتی مانند فلومترها، فشار‌سنج‌ها و سیستم‌های نشت‌یاب که به‌منظور مدیریت مصرف انرژی و هوشمندسازی شبکه‌های آب‌رسانی استفاده می‌شوند، پرداخته شد. برای این منظور طی سه سناریوی مختلف، تاثیر پارامترهایی مانند دبی، فشار و زوایای مختلف صفحه هدایت‌کننده جریان بر روی عملکرد میکروتوربین و میزان افت فشار بررسی شد. نتایج نشان داد، بیشترین توان خروجی میکروتوربین 59.01 وات و میزان افت فشار  9.71 متر آب مربوط به ‌زمانی است که دبی ورودی 42.61 مترمکعب بر ساعت است و بازشدگی صفحه هدایت‌کننده جریان 20 درجه است. کم‌ترین میزان توان خروجی 0.8 وات و افت فشار 4.65 متر آب نیز برای حالتی است که دبی ورودی برابر با 46 مترمکعب بر ساعت و از صفحه هدایت‌کننده جریان استفاده نشده است. مقدار ضریب تعیین (r2) برای معادلات توان خروجی میکروتوربین و میزان افت فشار به‌ترتیب به ‌میزان 0.92 و 0.99 محاسبه شد.

Evaluation of Hydraulic Performance of a Type of Vertical Axis Water Microturbine for Use in Medium Pressure Water Supply Network

One of the oldest methods of producing electrical energy is the use of latent energy in running water, which uses a water turbine to achieve this. It is one of the most important sources of renewable energy and has attracted the attention of many researchers in recent years. In this study, laboratory evaluation of hydraulic performance of a type of water microturbine to convert excess pressure in medium pressure water supply networks into electrical energy usable for sensors or equipment such as flow meters, pressure meters, leak detectors, etc., used to manage energy consumption and intelligent water supply networks is investigated. For this purpose, in three different scenarios, the effect of parameters such as flow rate, pressure and different angles of the guide vane on the microturbine performance and pressure drop was investigated. The results showed that the highest microturbine output power (59.01 watts) and pressure drop rate (9.71 meters H2O) were obtained when the inlet discharge was 42.61 m3/hr and the opening guide vane was 20 degrees. It also has the lowest output power (0.8 watts) and pressure drop rate (4.65 meters H2O) for a flow rate of 46 m3/hr without the guide vane. The coefficient of determination (R2) for the equations of microturbine output power and pressure drop was calculated to be 0.92 and 0.99, respectively.