Pumpputurbiinin käyttö säätöventtiilin korvaajana
Aatsinki, Teemu (2018)
Kandidaatintyö
2018
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201801041060
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201801041060
Tiivistelmä
Tässä kandidaatintyössä selvitetään aluksi yleisimpien venttiilien toimintaperiaatteet. Venttiileistä tutkitaan palloventtiili, istukkaventtiili, läppäventtiili ja luistiventtiili. Näistä istukkaventtiilin ja läppäventtiilin on todettu soveltuvan parhaiten säätöventtiiliksi. Säätöventtiileillä säädetään virtauksen tilavuusvirtaa ja paine-eroa venttiilin yli kuristamalla virtausta. Tämä luo painehäviötä, joka voitaisiin aikaisempien kokeellisten tutkimusten pohjalta ottaa talteen energiana käyttämällä pumpputurbiinia säätöventtiilin paikalla.
Pumpputurbiini toimii käyttämällä keskipakopumppua toisinpäin, jolloin ei tuoteta painetta ja siirretä nestettä putkistossa eteenpäin, vaan pienennetään painetta, kun neste virtaa pumpputurbiinin läpi. Pumpputurbiinilla saadaan näin myös hoidettua säätöventtiilin tehtävät ja lisäksi saadaan energiaa talteen, mitä ei säätöventtiilillä saada.
Työn tavoitteena on löytää käyttöympäristöjä, joissa säätöventtiilin korvaaminen pumpputurbiinilla olisi ideaalista sekä tarkastella tekijöitä, jotka vaikuttavat pumpputurbiinin kannattavuuteen. Pumpputurbiineilla voitaisiin korvata säätöventtiileitä kunnallisessa vesijohtoverkostossa tai teollisissa prosesseissa. Pumpputurbiinin kannattavuuteen vaikuttaa erityisesti nesteen tilavuusvirta turbiinin läpi sekä staattinen nostokorkeus. Tilavuusvirta saattaa suurentuessaan kasvattaa tai pienentää pumpputurbiinin tehoa riippuen putkistoympäristöstä, kun staattisen nostokorkeuden lisäys lisää aina turbiinin tehoa. Hyvin pienen kokoluokan (2 kW) pumpputurbiinit eivät näytä tämän työn eikä aikaisempien kokeellisten tutkimusten perusteella olevan kovin kannattavia lyhyellä aikavälillä.
Pumpputurbiini toimii käyttämällä keskipakopumppua toisinpäin, jolloin ei tuoteta painetta ja siirretä nestettä putkistossa eteenpäin, vaan pienennetään painetta, kun neste virtaa pumpputurbiinin läpi. Pumpputurbiinilla saadaan näin myös hoidettua säätöventtiilin tehtävät ja lisäksi saadaan energiaa talteen, mitä ei säätöventtiilillä saada.
Työn tavoitteena on löytää käyttöympäristöjä, joissa säätöventtiilin korvaaminen pumpputurbiinilla olisi ideaalista sekä tarkastella tekijöitä, jotka vaikuttavat pumpputurbiinin kannattavuuteen. Pumpputurbiineilla voitaisiin korvata säätöventtiileitä kunnallisessa vesijohtoverkostossa tai teollisissa prosesseissa. Pumpputurbiinin kannattavuuteen vaikuttaa erityisesti nesteen tilavuusvirta turbiinin läpi sekä staattinen nostokorkeus. Tilavuusvirta saattaa suurentuessaan kasvattaa tai pienentää pumpputurbiinin tehoa riippuen putkistoympäristöstä, kun staattisen nostokorkeuden lisäys lisää aina turbiinin tehoa. Hyvin pienen kokoluokan (2 kW) pumpputurbiinit eivät näytä tämän työn eikä aikaisempien kokeellisten tutkimusten perusteella olevan kovin kannattavia lyhyellä aikavälillä.