Diffusor am Wasserkraftwerk
hallo :)
mir ist unklar, wozu der diffusor an einem wasserkraftwerk da ist..
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Hydroelectricdamgerman.png&filetimestamp=20051013161701
ich habe soviel gelesen, alss der er den wirkungsgrad der turbine steigert, indem er einen unterdruck erzeugt.. 1. wie kommt der unterdruck zu stande? 2. wie hilft er der turbine?
Mit freundlichen Grüßen
5 Antworten
Mein Vorschreiber hat es ziemlich gut erklärt ich möchte noch ein paar sachen genauer sagen.
Die Leistung der Turbine ist die Wassermenge V mal die Druckdifferenz dP. Doppelte Druckdifferenz = Doppelte Leistung.
Es ist also intersannt auf dem Austritt ein möglichst tiefen Druck zu haben.
Damit dies Umgesetzt werden kann muss die Energie in Form des Strömenden Wassers, mein Vorschreiber nennt dies kinetische Energie und als Hyrauliker sage ich dem dynamischer Druck... ist aber dasslebe gemeint. Das ist die Kraft die Du merkst wenn Du die Hand unter den Wasserhahn hälst. Der Druck berechnet sich als Pdyn= w^2 * Dichte /2 (w= Fliessgeschwindigkeit in m/s)
So muss also die Kraft der Fliessenden Geschindigkeit eben der Dynamische Druck in einen statischen Druck (berechnung Pstat= Höhe * dichte * Erdbeschleunigung) umgewandelt werden damit ein "sog" entsteht.
Der Diffusor muss wenn er ideal gebaut ist ein Winkel von 7° aufwenden. Ist er grösser bilden sich Wirbel und der dynamische Druck wird nicht optimal in den Statischen Druck (=Unterdruck) umgewandelt. Ist er kleiner ist die Reibung am Diffusor zu gross.
Die Verschienden Bauweisen sind gemessen (Heute mit einem CFD Programm brechet) Die Bauweise wird im Zeta Wert festgehalten. Der Verlust dieser Umsetzung ist Zeta * Pdyn
Was ich erst nicht verstanden hab: Diffusor bedeutet einfach nur, dass das "Rohr" sich weitet, wie ganz unten auf dem 2.Bild (Skizze) der Wikipedia-Kaplan-Turbine-Seite angedeutet.
Kennst du den Bernoullieffekt?
http://de.wikipedia.org/wiki/Str%C3%B6mungnachBernoulliundVenturi#Venturi-Effekt
Der wird hier angewendet, allerdings "andersherum" als "gewohnt": Ersteinmal wird nur die zweite (rechte) Hälfte der Skizze auf der Seite (ich darf nur einen Link anfügen) verwendet, das heißt, der Druck nimmt zu. Nun ist aber der Druck am Ende der Strömung festgelegt: Es ist der Wasserdruck des Flusses. Also ist der Druck am Anfang des Diffusors, also nach der Turbine kleiner, das Wasser wird aus der Trubine "hinausgesaugt", etwas fachlicher, die Druckdifferenz vor und hinter der Turbine wird größer, wodurch in der Turbine mehr Energie umgewandelt werden kann.
Klingt wenig anschaulich, ist der Bernoullieffekt aber an sich nicht. Stell dir einfach vor, es bewirkt das Gegenteil eines sich verengenden Rohres (welches das Wasser ja stauen würde).
Warum gibt es keinen Antrieb in die Engstelle?
Warum bremst die Engstelle nicht die ganze Strömung aus?
Logisch ist der Bernoulli-Effekt durchaus. Intuitiv fände ich eher das Gegenteil logisch, da ja Energie zwischen verschiedenen Bereichen (also Volumenteilen) des Fluids ausgetauscht werden kann. Was von beiden als anschaulich bezeichnet werden darf, weiß ich auch nicht so richtig, gemeint hatte ich intuitiv.
Und noch zwei Fragen (die ich vielleicht nicht nur als Kommentar stellen sollte):
- Die Druckarbeit, also die "Form mech. Energie", die der Druck ist, ist
dW=p*dV (zusätzlich Integralzeichen).
Nun lässt sich Wasser doch aber fast nicht zusammendrücken, also wird doch dV verschwindend gering ausfallen, oder?
- Ist diese "Druckenergie" nicht eigentlich innere Energie des Fluids, sodass -adiabatisch- auch die Temperatur sinken müsste.
Im Diffusor wird das aus der Turbine abströmende Wasser reibungsarm abgebremst. Dabei wird die kinetische Energie des Wassers in Druck umgewandelt. Damit herrscht unmittelbar hinter der Turbine ein niedrigerer Druck als in der Umgebung.
Ohne Diffusor würde die kinetische Energie im Unterwasser verwirbeln und für die Energiegewinnung verloren gehen.
Mit Diffusor sorgt der niedrigere Druck hinter der Turbine für einen zusätzlichen Antrieb der Turbine.
danke :)
ich versuche zusammenzufassen:
ich kenne den Bernoullieffekt insofern, als das er im grunde (ganz elementar) das aussagt:
v + p = const (mit v=geschw. und p=druck).
soo.. durch die sich weitende öffnung des diffusors wird die fließgeschwindigkeit kleiner -> der druck wird größer (gegen ende hin des diffusors). sprich unmittelbar nach turbine kleiner druck/hohe geschwindigkeit -> wasser kann schneller abgeführt werden -> keine verwirbelungen -> effizienz/wirkungsgrad der turbine gesteigert.
p + rho/2 v^2 + rho g h = const für reibungsfreie Strömungen.
Deine Argumentationskette passt. Die hohe Geschwindigkeit am Austritt hast Du immer, irgendwie muss das Wasser ja durch. Aber der Diffusor macht Druck aus der kinetischen Energie, sonst würde die Verwirbelung Wärme draus machen. Und wie Du richtig erkannt hast, der Druckgewinn heißt, hinter der Turbine ist der Druck niedriger, also mehr Energiegewinn.
au, ich sehe beim kopiervorgang der URL ist etwas schief gelaufen..
das bild befindet sich auf folgender seite:
Der Bernoulli-Effekt ist durchaus anschaulich:
Mach Dir zuerst klar, dass Druck eine Form mechanischer Energie ist. Wenn Du eine Flüssigkeit oder ein Gas von hohem auf niedrigen Druck bringst, kannst dabei mechanische Energie abgreifen.
Wenn sich ein Rohr verengt, muss die Strömung beschleunigt werden, um durch den engeren Querschnitt zu kommen. Woher kommt aber die kinetische Energie, die der beschleunigte Strom zusätzlich hat? Es gibt ja keinen Antrieb am Eintritt in die Engstelle. Es gibt nur eine Möglichkeit: Aus dem Druck. Also sinkt der Druck einer Strömung, wenn sie beschleunigt wird. Umgekehrt steigt der Druck, wenn das Fluid reibungsarm gebremst wird.