DETERMINING THE PRESSURE OF WATER ENTERING AN ARCHIMEDIAN SCREW TURBINE

Maqolada Arximed vint turbinaga kiruvchi suv bosimini aniqlashyuzasidan analitik tahlillar olib borilgan. Arximed vint turbinasiga oqib kirayotgansuvning hammasi ham elektr energiyasi hosil qilishda qatnashmasligi, suvning bir qismiparraklar bilan tagidish o‘rtasidagi tirqishdan oqib ketsa, boshqa qismi esa parraklarsig‘imi optimal nuqtagacha to‘lib bo‘lgandan keyingi ortiqcha suv qatlamini taskil qilishibilan aniqlangan va hisoblangan parametrlar bo‘yicha grafiklari olingan.

DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.13996608

ARXIMED VINT TURBINAGA KIRUVCHI SUV BOSIMINI ANIQLASH

Farg‘ona politexnika instituti katta Feruza YUSUPOVA o‘qituvchisi

Annotatsiya: Maqolada Arximed vint turbinaga kiruvchi suv bosimini aniqlash yuzasidan analitik tahlillar olib borilgan. Arximed vint turbinasiga oqib kirayotgan suvning hammasi ham elektr energiyasi hosil qilishda qatnashmasligi, suvning bir qismi parraklar bilan tagidish o‘rtasidagi tirqishdan oqib ketsa, boshqa qismi esa parraklar sig‘imi optimal nuqtagacha to‘lib bo‘lgandan keyingi ortiqcha suv qatlamini taskil qilishi bilan aniqlangan va hisoblangan parametrlar bo‘yicha grafiklari olingan.

Kalit so‘zlar: suv sarfi, chelak, qochqin suv, tashqi radius, ichki radius, bosim, parrak, og‘ish burchagi, aylanishlar soni, qadam.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ВОДЫ, ВХОДЯЩЕЙ В ТУРБИНУ АРХИМЕДСКОГО ВИНТА Феруза ЮСУПОВА Старший преподаватель Ферганского политехнического института Аннотация: В статье проведен аналитический обзор по определению давления воды, поступающей в архимедову винтовую турбину. Определено это путем протекания части воды через зазор между лопатками и нижней емкостью, а другая часть образует слой избыточной воды после заполнения лопастей до оптимальной точки, так как не вся вода, поступающая в винтовую турбину Архимеда, участвует в выработке электроэнергии, и были получены графики по рассчитанным параметрам.

Ключевые слова: расход воды, ведро, утечка воды, внешний радиус, внутренний радиус, давление, лопасть, угол отклонения, число оборотов, шаг.

DETERMINING THE PRESSURE OF WATER ENTERING AN ARCHIMEDIAN SCREW TURBINE Feruza YUSUPOVA Senior teacher of Fergana Polytechnic Institute Abstract: The article conducts an analysis to determine the water pressure entering the Archimedean screw turbine. Since not all the water entering the Archimedean screw turbine participates in electricity generation, some water flows through the gap between the blades and the lower container, while another part forms a layer of excess water after filling the blades, until optimal graphs of determined and calculated parameters are obtained.

Keywords: water discharge, bucket, water leakage, outer radius, inner radius, pressure, blade, angle of deflection, rotational speed , pitch.

Arximed vint turbina suvni pastroq sathidan yuqoriroqqa quyishga mo‘ljallangan qadimiy mashina hisoblanadi. Bu an’anaviy ravishda miloddan avvalgi 287 va 212-yillar orasida yashagan Arximedga tegishli. So‘nggi yillarda Arximed vintidan gidroenergetika mashinasi sifatida foydalanilmoqda. Ushbu turbina har ikki uchida podshipniklar bilan mahkamlangan yarim silindr shaklidagi qobiq ichida aylanuvchi vintdan iborat bo‘lib, boshqaruv xonasida joylashgan

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 36 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 6 | ISSUE 2 | 2024

vites qutisi va generatorga ega. Suv oqimi spiralsimon uzluksiz parraklar va ular orasida hosil bo‘lgan kanallar ichida harakatlanadi va pastga og‘irlik kuchi ta‘sirida harakatlanadi. Arximed vintidagi maksimal oqim tezligini vint diametri belgilaydi. Eng kichik vintlar diametri 1 metr bo‘lib, sekundiga 250 litrdan suv oqib o‘tishi mumkin, diametri 5 metr, qadami 25 sm qadamda, maksimal suv sarfi taxminan 14,5 ni tashkil etadi [1,2]. Arximed vintli turbinaning uzunligi 1-10 m gacha bo‘lib, suv safi 0,1 dan 15 gacha, gorizontal tekislikga nisbatan 220-400 bo‘lgan moyillik burchagida o‘rnatiladi va past bosimlar uchun mo‘ljallanadi [3]. Arximed vintlari odatda atrofida aylanadi, vintning yuqori qismiga generator mahkamlanadi, generatorga mos keladigan aylanish tezligini 750 dan gacha oshirish uchun vites qutisi ulanadi. Turbina sekin aylansa, Arximed vint atrofiga suv sachratadi [4,5]. Nazariy hisoblashlar metodologiyasi Hozirgi kunda Arximed vintining o‘lchamlarini optimal gidravlik konstruksiyasi uchun tegishli nazariyasi mavjud emas. Suv oqimining analitik modeli olinadi va vint uchun rejalashtirilgan oqimga erishish uchun kirish parametrlarining optimal qiymatlari aniqlanadi. 1-rasm. Arximed vintning vertikal kesimi [5] uzunlikdagi vintning ketma-ket ikkita spiral parraklari orasidagi soha “chelak” singari suv miqdorini o‘zida doimiy saqlaydi, shuning uchun bu sohani chelak deb ataylik. U ichki markaziy quvur radiusi ( ) va tashqi radiusi ( ) o‘rtasidagi hududni tashkil etadi. uzunlikda ta o‘ramli vintda ta chelak bo‘ladi, vintning qadamida

Suv optimal to‘ldirishi nuqtagacha bo‘lganida, har qanday bitta chelak ichida tutilgan suv egallagan hajmga teng deyish mumkin (1-rasm). Bunday chelakning hajmi desak, bir qadam uzunlikdagi barcha ta chelakning hajmi bilan bo‘ladi. Bu yerda: - vintning har bir burilishida vintga kiruvchi yoki undan chiqadigan suv hajmi.

Har bir chelak hajmiga optimal tarzda to‘ldirilganda, vint orqali belgilangan suv sarfiga erishish uchun suv kiruvchi kanalda suv sathini aniqlash kerak, trapetsoidal kanal uchun bu chuqurlikni uning kengligi yarmiga teng. Suvning kiruvchi kengligi va balandligini deyish mumkin.

PRINT ISSN 3060-4672 O‘ZBEKGIDROENERGETIKA

VOLUME 6 | ISSUE 2 | 2024 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER

Arximed vint turbinaning asosiy parametrlari quyidagi 1-jadvalda keltirilgan.

1-jadval. Arximed vint turbinaning asosiy parametrlari Parametr Qiymati Birligi Nomlanishi 0.8 Bosim

Vintga kiradigan umumiy Q suv oqim tenglamasini yozamiz: (1)

Bu yerda: vint momentini hosil qiluvchi oqim,

qobiq quvur va vint orasidagi bo‘shliq orqali qochqin suv oqimi,

suv oqimi vintni F optimal to‘ldirish nuqtasidan yuqori bo‘lgan qismidagi qochqin suv oqimi,

oqim gidroturbina vintida aylantiruvchi momentni hosil qiladi. oqimi uchun Veysbax (1855) tomonidan berilgan ifodadan foydalanamiz [6]:

Muysken (1932) vintning maksimal aylanish chastotasi uchun quyidagi ifodani taklif qildi:

Muysken tajribalar asosida (3) ifodani aniqlagan. Chastotaning qiymati ortib ketishi sababli, ishqalanish hisobiga energiya yo‘qotishlar va markazdan qochma kuchlar kelib chiqadi.

Hozirgi vaqtda Yevropa vint ishlab chiqaruvchilari tomonidan VU ni aniqlash uchun quyidagi o‘lchamsiz kattaliklardan foydalaniladi [7]:

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 38 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 6 | ISSUE 2 | 2024

Radiuslar nisbati ning qiymati 0 va 1 oralig‘ida bo‘ladi. Bunda hajm ρ, N va λ larning funksiyasi sifatida qaraladi.

(2) va (7) tenglamalardan quyidagini olamiz:

Suv sarfi tashqi radiusi ni, o‘rnatilish burchak β va aylanish tezligi bo‘lgan vintdagi har bir burilish hajmining nisbati ning ko‘paytmasiga nisbati bilan aniqlanadi. Chelaklar orasidagi bosim farqi ) (1-rasm) tufayli, spiral parraklar va qobiq chuqurligi orasidagi qochqin oqimi QG quyidagi tenglama bilan aniqlangan (Muysken 1932):

Bu yerda: - qobiq va parraklar orasidagi maksimal bo‘shliq, bu bo‘shliq vintning egilish darajasiga bog‘liq bo‘lib, o‘z navbatida vintning podshipniklar orasidagi uzunligiga, materiali o‘lchamlari va massasiga bog‘liq. Odatda bu bo‘shliqning maksimal qiymati aksariyat vintlar uchun [m] empirik tenglama bilan baholanadi. (9) ifodadagi parametr qisqarish koeffitsiyenti bo‘lib, parrak chetining shakliga qarab, 0,65-1,00 oralig‘ida yotadi. Maksimal bo‘shliq oqimida 1,00 ga teng deb olinadi. 2, a - rasmda ko‘rsatilgan , va burchaklar dastlab Muysken (1932) tomonidan grafik, keyinroq Rorres (2000) tomonidan analitik tarzda aniqlangan [8].

2-rasm. Vintdagi suv sirti orqali aniqlanadigan qochqin oqim ni belgilaydigan burchaklarni topish a); markaziy quvur tepasidagi uchburchakli suv tashlamasi b).

Vintning umumiy mexanik samaradorligi qochqin oqim va vintning mexanik ishqalanishlarida yo‘qotiladigan suv oqimi miqdori bilan aniqlanadi. 9-ifodadan ko‘rish mumkinki, qochqin oqim qiymati vintning aylanish chastotasiga bog‘liq emas. Biroq, aylanish chastotasi pasayganda mexanik ishqalanish evaziga oqim yo‘qotilishi kamayadi [9,10].

PRINT ISSN 3060-4672 O‘ZBEKGIDROENERGETIKA

VOLUME 6 | ISSUE 2 | 2024 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER

Parraklar bo‘ylab turbina o‘qi yo‘nalishidagi suvning tezligi va meyor­ lashtirilgan umumiy hajm ni aniqlaymiz:

(10) Suv kelayotgan kanalning kengligi ni tashqi radius ga teng deb olamiz: (11)

va ifodalar yordamida bosim va o‘lchamsiz gidravlik yo‘qotishlar omili ni hisoblaymiz:

Bosim h1 ning qiymatini 0.2 ga tenglab olamiz va turbinaga oqib kirayotgan suv oqimining balandligi ni hisoblaymiz:

Eksperiment natijalari va uning muhokamalari

Arximed vint turbinaning parametrlari yuqorida keltirilgan tenglamalar asosida aniqlangan qiymatlar 2-jadvalda ko‘rsatilgan.

2-jadval. Arximed vint turbinaning hisoblangan parametr qiymatlari

0,4878 - da hisoblangan umumiy hajmiy nisbat

0,098 - Me’yorlashtirilgan hajmning aylanishlarga nisbati

Koeffitsiyent va turbinaga oqib kirayotgan suv balandligining og‘ish burchagiga bog‘liqlik grafigi 3-rasmda berilgan.

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 40 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 6 | ISSUE 2 | 2024

3-rasm. Koeffitsiyent va turbinaga oqib kirayotgan suv oqimi balandligining og‘ish burchagiga bog‘liqlik grafigi

Turbinaning og‘ish burchagi 150 dan 250 gacha o‘zgarganda, koeffitsiyentning qiymati 1 dan 0,98 gacha va turbinaning og‘ish burchagi 250 dan 500 gacha o‘zgarganda, koeffitsiyentning qiymati 0,98 dan 0,56 gacha kamayib bordi. Turbinaning og‘ish burchagi 250 teng bo‘lganda, turbinaga oqib kirayotgan suv oqimining balandligi 0.27 m ni tashkil etdi va og‘ish burchagi 250 dan 400 gacha bo‘lganda, suv oqimining balandligi kamayib bordi (3-rasm).

4-rasm. Suv sarfining og‘ish burchagiga bog‘liqlik grafigi Turbinaning og‘ish burchagi 25 teng bo‘lganda, elektr energiyani 0

hosil qiluvchi suv oqimi 0,122 ni va parraklar bilan tagidish oralig‘idagi tirqishdan o‘tuvchi suv oqimi 0,0106 ni tashkil qildi (4-rasm).

5-rasmda quvvatning 250 dan 550 gacha bo‘lgan og‘ish burchaklarida aylanishlar soniga bog‘liqlik grafigi keltirilgan bo‘lib, aylanishlar soni oshib borgan sari, quvvati ham 1000 W gacha ortib borishi turbinaning og‘ish burchagi 250 ga teng bo‘lganda aniqnlandi.

5-rasm. Quvvatning turli og‘ish burchaklarda aylanishlar soniga bog‘liqlik grafigi

PRINT ISSN 3060-4672 O‘ZBEKGIDROENERGETIKA

VOLUME 6 | ISSUE 2 | 2024 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER

Xulosa Arximed vint turbinaga kiruvchi suv bosimini hisoblash algoritmi C.Rorres va D.Nuernbergk tomonidan ishlab chiqilgan hamda ushbu algoritm asosida hisoblashlar olib borilgan. Arximed vint turbinaga kiruvchi suvlarning hammasi ham elektr energiya ishlab chiqarishda qatnashmadi, suvning bir qismi turbinaning parraklari bilan tagidish orasidagi tirqishdan oqib o‘tishi tadqiqotlar olib borish jarayonida aniqlandi. Bundan tashqari, vintning samaradorligi qochqin suv va elektr energiya ishlab chiqarishdagi suv oqimiga bog‘liqligi aniqlandi.