İçme suyu dağıtım sistemlerinde su türbinlerinin kullanılması, özellikle son yıllarda üzerinde çalışılan konulardan olmuştur. Engebeli arazilerde kurulan şehir şebekelerinde optimum basıncı sağlamak zorlaşmakta, bu da hatların işletilmesinde büyük enerji maliyetleri oluşturmaktadır. Bu maliyetleri düşürmenin bir yolu, yüksek basınca sahip akış konumlarında enerji geri kazanımı sağlamaktır. Düşük kotlarda oluşan yüksek basınç, istenmeyen bir durum olmakla beraber içerisinde hidrolik enerji barındırmaktadır. Bu basınç, basınç regülasyon valfi (BRV) ile düşürüldüğünde enerji boşa harcanmakta, türbinler ile düşürüldüğünde ise enerji geri kazanımı sağlanmaktadır. Bu çalışmada, türbin seçim kriterleri üzerinde durularak şebeke koşullarında çalışabilecek su türbini için alternatif çark tasarımı geliştirilmeye çalışılmıştır. İçme suyu şebeke sistemlerinde genellikle gece debisinin düşük, gündüz debisinin ise yüksek seviyelerde seyretmesi, en az iki farklı kapasitede türbin tasarımının yapılıp sisteme entegre edilmesini gerekli kılmaktadır. Bu durum maliyeti artırsa da mevcut hidrolik enerjinin daha fazlasını geri alabilme olanağı sağlamaktadır. Türbin tipi seçim yöntemleri üzerinde durularak tip olarak eksenel türbinlerden burgu tipi türbin seçilmiş ve iç akış (dolu boru akışı) şartlarına göre tasarlanmıştır. Tasarım aşamasında 3B modeller oluşturulmuş ve özellikle devir sayısı ve kanat çıkış açısının etkisi bilgisayar destekli mühendislik yazılımında analiz edilmiştir. Tasarım koşullarına uygun kanat çıkış açısı tespit edilen burgu tipi türbin çarkı için farklı akış koşulları altında sayısal çözümler yapılmış ve karakteristik eğriler elde edilmiştir. Tasarım şartlarındaki hidrolik verim ise %88 olarak hesaplanmıştır.
Anahtar Kelimeler: Hidrolik Enerji, Su Şebekesi, Türbin Tasarımı, Bilgisayar Destekli Mühendislik
|