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Jun 08, 2023

엔트로피 생성 이론에 기초한 역발전 운전에서 축류 펌프 시스템의 에너지 손실 평가

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 8667(2022) 이 기사 인용 1000 액세스 3 인용 측정 항목 세부 정보 상류 잔수를 위한 기존 대형 펌프장 장비 사용

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 8667(2022) 이 기사 인용

1000 액세스

3 인용

측정항목 세부정보

상류 잔수 역발전을 위해 기존 대형 펌프장 장비를 사용하는 것은 아직 실현되지 않았지만 가치 있는 재생 에너지 프로젝트입니다. 현재 일부 대형 축류 펌프장은 역발전 작업을 수행하기 시작했습니다. 그러나 관련 연구는 아직 시작되지 않았습니다. 본 논문에서는 역방향 발전 운전에서 대규모 축류 펌프 스테이션 시스템에 엔트로피 생성 이론을 적용하고, 엔트로피 생성 방법을 사용하여 다양한 흐름 하에서 각 구성 요소의 기계적 에너지 소산의 정확한 크기와 분포를 조사합니다. 정황. 먼저, 대축류 펌프장 시스템의 펌프의 에너지 특성과 압력 변동을 역발전 조건에서 실험적으로 테스트합니다. 엔트로피 생성 수치 계산의 신뢰성은 실험적으로나 이론적으로 검증되었습니다. 그런 다음 전체 엔트로피 생성에서 각 구성 요소의 비율을 비교하여 각 구성 요소가 시스템의 전체 엔트로피 생성에 어떻게 기여하는지, 그리고 작동 조건이 다양함에 따라 이 기여도가 어떻게 변하는지 보여줍니다. 그러면 각 성분의 엔트로피 생성 유형이 서로 다른 흐름 조건에서 정확하게 결정되어 각 성분의 다양한 엔트로피 생성 유형에 대한 비율의 변화가 나타납니다. 마지막으로 기계적 에너지 소산이 큰 부품을 선택하고, 다양한 유동 조건에서 부품의 에너지 소산 분포의 변화와 원인을 철저히 분석합니다. 연구 결과는 역방향 발전 작동에서 대형 축류 펌프 시스템의 에너지 소산 메커니즘을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

최근 몇 년 동안 펌프 역전은 엔지니어링1,2,3,4,5,6에서 터빈 작동을 대체하는 방법으로 점점 인기가 높아지고 있으며 원격 지역의 많은 소규모 및 소규모 수력 발전소에서는 축류 펌프 역전을 사용하여 교체하기 시작했습니다. 터빈 작동7,8,9,10,11. 중국의 일부 대규모 축류 펌프장 시스템 관리자는 상류 유입수를 이용한 역발전이 상당한 경제적 이익을 제공하면서 대량의 청정 에너지를 생성할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 따라서 축류 펌프 스테이션을 이용한 역발전 시도가 실제 운영에 사용되었습니다.

역방향 발전을 위한 다양한 대형 축류 펌프 스테이션의 현재 작동12은 대형 축류 펌프 시스템의 역방향 작동을 사용하여 전력을 생성하는 것이 기술적으로 실현 가능하다는 것을 보여줍니다. 그러나 역발전을 위한 축류 펌프 스테이션의 광범위한 사용을 위해서는 저수두 물 에너지의 활용률과 대형 축류 펌프 시스템의 역발전이 제공하는 에너지 이점을 먼저 조사해야 합니다. 이를 위해서는 역방향 발전 작동에서 대형 축류 펌프 시스템의 수두 손실 및 에너지 소산 메커니즘에 대한 심층적인 연구가 필요합니다.

중국과 해외의 연구자들은 Pico 수력 발전소에서 터빈으로 작동하는 축류 펌프의 유압 성능을 향상시키기 위해 소형 축류 펌프의 임펠러 최적화에 주로 초점을 맞춰 축류 펌프의 역방향 발전 특성을 연구했습니다13,14. 현재까지 역방향 발전 운전에서 대형 축류 펌프 시스템의 에너지 특성 및 에너지 소산 메커니즘에 대한 연구는 여전히 부족합니다.

압력 강하 방법은 최근 수십 년 동안 유압 기계의 유압 손실 및 에너지 소실을 연구하는 데 가장 널리 사용되는 방법이었습니다. 그러나 압력 강하 방법은 에너지 소산의 구체적인 위치를 결정하거나 에너지 소산을 정량화할 수 없습니다. 최근 몇 년 동안 일부 학자들은 유체 기계의 에너지 소산 메커니즘을 평가하기 위해 회전 유체 기계에 엔트로피 생성 이론을 도입할 것을 제안했습니다. Gong et al.19은 처음으로 엔트로피 생성 이론을 사용하여 Francis 터빈의 내부 흐름 손실을 평가하고 터빈의 내부 흐름 손실의 특정 위치와 손실 강도를 결정했습니다. Chang et al.20은 자흡식 펌프의 내부 유동 손실과 에너지 소산 메커니즘을 연구하기 위해 엔트로피 생성 이론을 적용하였고, 엔트로피 생성 해석 결과를 바탕으로 자흡식 펌프의 블레이드 프로파일을 최적화하였다. Pei et al.22는 저두 축류 펌프에서 임펠러와 가이드 베인 사이의 거리가 다른 6개 그룹을 설계했습니다. 엔트로피 생성 이론은 다양한 방식으로 축류 펌프의 에너지 소산을 연구하는 데 사용되었습니다. 난류 소산이 축류 펌프의 기계적 에너지 소비를 지배한다는 것이 밝혀졌습니다. Mohammad et al.23은 엔트로피 생성 이론을 사용하여 다양한 흐름 조건에서 역터빈으로 구동되는 소형 원심 펌프의 에너지 소산 메커니즘을 분석했습니다. 임펠러 입구에서의 와류와 임펠러 출구에서의 흐름 박리는 역터빈으로 작동하는 소형 원심펌프에서 엔트로피 발생의 주요 원인인 것으로 나타났다. 드래프트 튜브의 엔트로피 생산 손실은 PAT 구성요소의 엔트로피 생산 손실에서 가장 분명하게 나타났습니다.