비속도⁕

0.6.0★N!220710

비속도

수력발전에서 발전기 출력과 낙차와의 관계를 식으로 나타내어 설명하고, 낙차의 종류 4가지에 대하여 설명하시오.

수차의 비속도(특유속도)를 정의하고, 수차의 종류와 비속도 및 그 사용 한계를 약술하시오.

수력발전소를 설계할 때 수차의 회전속도를 결정하는 과정을 보이시오.

수차의 회전속도의 결정방법을 설명하고, 수차의 회전수가 규정회전수 보다 저하하였을 경우에는 어떤 영향이 있는지 설명하시오.

비속도

(특유속도, Ns, Specific Speed)

1) 정의

∙기하학적으로 닮은 꼴의 수차는 크기에 관계없이 동일한 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
∙어떤 수차와 기하학적으로 닮은 수차를 가정하고, 이것을 단위 낙차에서 운전하여 단위 출력을 발생시키려고 할 때 필요한 분당 회전수를 말한다.

2) 정의식

3) 비속도의 특성

(1) 비속도가 크다는 것은 유수에 대한 러너(날개차, Runner)의 상대적인 속도가 크다는 것이다.

(2) 비속도의 선정
∙고낙차인 경우: 유수의 속도가 커서 비속도가 작은 형식이 경제적
∙저낙차인 경우: 유수의 속도가 작아서 비속도가 큰 형식이 경제적

∙프란시스 수차
∙Ns : 65~150[m·kW]
∙고낙차용
∙저속형

∙프란시스 수차
∙Ns : 150~250[m·kW]
∙중낙차용
∙고속형

∙프란시스 수차
∙Ns : 250~350[m·kW]
∙저낙차용
∙고속형

※ D1/D2가 작을수록 비속도가 큰 형식의 수차,
D1 : 입구직경, D2 : 출구직경

(3) 비속도 선정시 주의사항

비속도가 작은 형식의 수차를 선정하면 회전수가 작아져서 수차 및 이와 직결되어 있는 발전기의 극수가 증가하여 대형이 되어 경제성이 나빠지므로 될 수 있는 대로 수차 선정시에 “비속도가 높은 형식의 수차를 선정하는 것이 좋다.”

그러나 “비속도가 너무 높으면 캐비테이션의 위험이 증대”되므로 유효낙차에 대해서 비속도의 최고 한계치 근처에서 선정하는 것이 바람직하다.

[표] 수차의 종류에 따른 비속도 한계값

★발전공학
최적 전원구성
수력학의 기본정리
수력발전소의 종류
유량의 변동과 그 표현
낙차(Head)
소수력 발전(Small Hydropower)
수력설비의 구성
비속도
수차의 선정
수차의 종류
캐비테이션(Cavitation)
양수 발전
수력 계산
–문제1
–문제2
–문제3
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기력발전의 열사이클
기력발전의 효율계산
–문제(X)
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–가압유동층연소-복합발전-방식
기력발전소의 구성
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열병합 발전
기력발전소의 환경대책