أنبوب السحب

أنبوب السحب هو أنبوب متفرع يتم تركيبه عند مخرج دولاب التوربين ويستخدم للاستفادة من الطاقة الحركية المتاحة مع الماء عند مخرج الدولاب. ^{[ 1 ]}

يزيد أنبوب السحب الموجود في نهاية التوربين من ضغط السائل الخارج على حساب سرعته. وهذا يعني أن التوربين يستطيع خفض الضغط بدرجة أكبر دون الخوف من ارتداد السائل من قناة التصريف.

في التوربينات الاندفاعية، يكون الارتفاع المتاح مرتفعًا، ولا يتأثر الأداء بشكل ملحوظ إذا وُضعت التوربينة على ارتفاع بضعة أمتار فوق قناة التصريف . أما في حالة التوربينات التفاعلية، فإذا كان الارتفاع الصافي منخفضًا، ووُضعت التوربينة فوق قناة التصريف، فقد يحدث انخفاض كبير في ضغط الماء المتاح لتشغيلها. كذلك، إذا كان ضغط السائل في قناة التصريف أعلى منه عند مخرج التوربينة، فقد يؤدي ارتداد السائل إلى التوربينة إلى تلفها بشكل كبير.

بوضع أنبوب سحب (يُسمى أيضًا أنبوبًا ناشرًا) عند مخرج التوربين، يزداد ضغط التوربين عن طريق تقليل سرعة الخروج، مما يُحسّن الكفاءة الإجمالية وإنتاجية التوربين. يعمل أنبوب السحب على تحويل جزء من الطاقة الحركية عند مخرج دولاب التوربين إلى طاقة ضغط مفيدة. ^{[ 2 ]}

كما أن استخدام أنبوب السحب له مزايا تتمثل في وضع هيكل التوربين فوق قناة التصريف بحيث يمكن إجراء أي عمليات تفتيش مطلوبة بسهولة أكبر وتقليل كمية الحفر المطلوبة للبناء.

تُعرَّف كفاءة أنبوب السحب بأنها نسبة التحويل الفعلي للطاقة الحركية إلى طاقة الضغط في أنبوب السحب إلى الطاقة الحركية المتاحة عند مدخل أنبوب السحب.

ɳ = الفرق في الطاقة الحركية بين فقدان الأنبوب عند المدخل والمخرج / الطاقة الحركية عند المدخل.

ɳ _dt =  :${\displaystyle {\frac {(V_{2}^{2}-V_{3}^{2})-2gh_{d}}{V_{2}^{2}}}}$

V2 ₌ سرعة السوائل عند مدخل أنبوب السحب أو عند مخرج التوربين

V ₃ = سرعة السوائل عند مخرج أنبوب السحب

g = تسارع الجاذبية

h _d = فقدان الضغط في أنبوب السحب

يسمح أنبوب السحب بوضع التوربين فوق قناة التصريف، وفي الوقت نفسه يسمح له بالعمل بنفس الكفاءة كما لو كان موضوعًا في قناة التصريف. ^{[ 2 ]}

يحدث التكهف عندما ينخفض ​​الضغط المطلق المحلي عن ضغط بخار الماء المشبع عند درجة حرارة الماء نفسها. ^{[ 3 ]} يُعد ارتفاع أنبوب السحب عاملاً مهماً لتجنب التكهف. بتطبيق معادلة برنولي بين مخرج المضخة ونقطة تصريف أنبوب السحب (مع إهمال أي فقدان للضغط في أنبوب السحب):

${\displaystyle z_{2}\,+\,{\frac {p_{2}}{\rho g}}\,+\,{\frac {V_{2}^{2}}{2\,g}}\,=\,z_{3}\,+\,{\frac {p_{3}}{\rho g}}\,+\,{\frac {V_{3}^{2}}{2\,g}},}$

z ₂ = z (ارتفاع أنبوب السحب)

z ₃ = ارتفاع قناة التصريف التي يتم الإشارة إليها كخط مرجعي (=0)

p ₂ = الضغط عند مخرج العداء

p ₃ = ضغط المقياس

${\displaystyle {\frac {p_{2}}{\rho g}}\,=\,-\,\left[z\,+\,{\frac {V_{2}^{2}-V_{3}^{2}}{2\,g}}\right]\,}$

لأن أنبوب السحب هو ناشر، فإن V3 _يكون دائمًا أقل من V2 _، مما يعني أن p2 _يكون دائمًا سالبًا، وبالتالي فإن ارتفاع أنبوب السحب هو معلمة مهمة لتجنب التكهف. ^{[ 1 ]}

1. ناشر مخروطي أو أنبوب تباعد مستقيم - يتكون هذا النوع من أنابيب السحب من ناشر مخروطي بزاوية نصفية لا تتجاوز عادةً 10 درجات لمنع انفصال التدفق . يُستخدم عادةً في توربينات فرانسيس ذات السرعة النوعية المنخفضة والعمود الرأسي . تبلغ كفاءة هذا النوع من أنابيب السحب 90%.
2. أنبوب سحب بسيط من نوع الكوع - يتكون من أنبوب ممتد على شكل كوع. يُستخدم عادةً عندما يتعين وضع التوربين بالقرب من قناة التصريف. يساعد هذا النوع على تقليل تكلفة الحفر، ويجب أن يكون قطر المخرج كبيرًا قدر الإمكان لاستعادة الطاقة الحركية عند مخرج المروحة. تبلغ كفاءة هذا النوع من أنابيب السحب حوالي 60%.
3. كوع ذو مقطع عرضي متغير - يشبه أنبوب السحب المنحني باستثناء أن الجزء المنحني ذو مقطع عرضي متغير مع مخرج مستطيل. يميل الجزء الأفقي من أنبوب السحب عمومًا إلى الأعلى لمنع دخول الهواء من طرف المخرج. ^{[ 2 ]}