IDRAULICA H40D - Unità di Studio sulla Turbina Pelton

IDRAULICA
H40D - Unità di Studio sulla Turbina Pelton - Cod. 933600
1. Generalità
L’unità Didacta H40D è stata progettata per permettere di effettuare una completa gamma di esperienze sulle turbine
idrauliche tipo Pelton. L’unità è completamente autosufficiente, di minimo ingombro e facilmente trasportabile.
L’H40D monta una turbina in esecuzione speciale “VISIFLOW” realizzata con calotta trasparente 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/H40D 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/H40D 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 H40D è composta da:
 Turbina Pelton VISIFLOW
 Gruppo di frenatura dinamometrico SUD10D da 3kW
 Elettropompa centrifuga, 15HP.
 Flussometro 50 m3/h
 N° 2 manometri 0, 6 bar
 Manovuotometro –1, +3 bar
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Vasca di alimentazione 300 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 alta prevalenza, 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 Pelton.
Un’elettropompa centrifuga aspira l’acqua dal serbatoio principale e la invia, in pressione, alla turbina, simulando le
condizioni di elevata caduta e bassa portata, tipiche della turbina Pelton.
Un ugello ed un ago Doble con comando a volantino permettono di regolare finemente la portata di alimentazione della
turbina mentre un tegolo di deviazione del getto consente di evitare eccessive velocità di fuga. Vicino al volantino di
comando dell’ugello viene montata una sagoma riproducente in scala 1:1 l’ugello e l’ago del distributore.
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 apertura dell’ago Doble, 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 Pelton.
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 Pelton VISIFLOW
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Altezza d’asse 170 mm
Diametro girante 230 mm
Bocca di alimentazione da 3”
Ago Doble in acciaio inossidabile
Portata max 40 m3/h
Prevalenza max 52 m colonna cqua
Velocità di rotazione 500 – 2000 rpm
Rendimento 36 – 42 %
Potenza superiore a 1 kW
Elettropompa Centrifuga
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Potenza 15 HP
Portata max 1000 l/min
Prevalenza max 55 m colonna acqua
Velocità 2900 rpm a 50 Hz
Gruppo dinamometrico di frenatura
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Potenza 3 kW
5. Esperienze
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Visualizzazione dei moti fluidi nel corpo turbina.
Tracciamento delle curve caratteristiche di coppia all’asse macchina, in funzione della velocità di rotazione a diversi
valori di prevalenza e di apertura dell’otturatore (ago Doble).
Tracciamento delle curve caratteristiche della potenza resa all’asse in funzione della velocità di rotazione, per diversi
valori di apertura dell’otturatore (ago Doble).
Tracciamento delle curve caratteristiche della potenza idraulica di alimentazione in funzione della velocità di rotazione,
per diversi valori di apertura dell’otturatore (ago Doble).
Tracciamento delle curve di rendimento della macchina in funzione della velocità di rotazione, per diversi valori di
apertura dell’otturatore (ago Doble).
Tracciamento delle curve di isorendimento su un diagramma avente come parametri la portata, la velocità di rotazione
della turbina.
Tracciamento delle curve caratteristiche di prevalenza in funzione della portata per aperture dell’otturatore costanti.
Tracciamento della caratteristica della velocità di fuga della turbina per diverse aperture dell’otturatore.
6. Servizi richiesti
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Alimentazione elettrica: 380 V CA 3F+N, 50/60 Hz, 10 kW
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7. Pesi e Dimensioni
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Dimensioni: 1450x1130x2050 h mm
Peso: vuoto 500 kg., carico 1000 kg
Fig. 1 – Sinottico generale
1.
Serbatoio d’alimentazione
2.
Vuotometro
3.
Pompa centrifuga
4.
Manometro
5.
Flussometro
6.
Manometro
7.
Turbina Pelton
8.
Volantino regolazione apertura ago Doble
9.
Giunto accoppiamento freno-turbina
10. Generatore-freno SUD10D
SAD/H40D - Sistema Automatico di Acquisizione Dati per H40D
1. Generalità
Il sistema permette di eseguire gli esperimenti previsti per l'unità
di studio sulla turbina Pelton Didacta H40D 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. 933612).
 Software di acquisizione e analisi dati per Windows (cod. 914329).
3. Descrizione
Kit Trasduttori Elettronici completo di unità alimentazione e condizionamento segnali e scheda di conversione A/D
(Cod. 933612)
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. 914329)
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
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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
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Dimensioni: 540 x 350 x 200 h mm
Peso: 15 kg
Cod. R00182/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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