Mô hình tuabin dùng trong bộ thí nghiệm năng lượng có đường kính trong khoảng 250 ÷ 460 (800) mm. Bộ thí nghiệm năng lượng gồm có máng thượng lưu 1, máng hạ lưu 2, bể chứa 3, máy bơm 4, mô hình tuabin 5 có buồng xoắn và ống hút tương tự hình học được lắp vào giữa hai máng 1 và 2.
Khi làm việc, nước từ máng 1 chảy qua tuabin vào máng 2. Lưu lượng được đo bằng đập tràn thành mỏng 6 (công thức tính lưu lượng theo giá trị h được kiểm định bằng phương pháp dung tích). Nước sau khi qua đập tràn chảy vào bể chứa 3, từ đó dùng bơm bơm nước lên máng thượng lưu 1 hình thành hệ thống chảy tuần hoàn. Để duy trì mực nước ở máng thượng lưu không đổi ta đặt ngưỡng tràn 7 ; nước tràn được đưa về bể chứa 3. Lưới chắn 8 và 9 nhằm làm cho dòng chảy ở các máng trở nên bằng phẳng, chảy êm. Cột nước ở bộ thí nghiệm năng lượng nằm trong khoảng 2 ÷ 6m.
Hình 5-1 : Bộ thí nghiệm năng lượng
Các trị số đo đạc chính trong bộ thí nghiệm là : lưu lượng Q (đo bằng lớp nước tràn h), cột nước H (xác định từ các ống đo áp 10,11 phần tổn thất trước cửa vào buồng xoắn có thể xem xét bổ sung), tốc độ quay n (xác định bằng máy đo tốc độ quay hay đếm 12) và công suất trên trục tuabin NT. Để đo công suất này dùng máy hãm. Thường dùng kiểu điện từ. Rôto 13 của máy hãm gắn vào trục tuabin mô hình, còn stato 14 của máy hãm gắn vào giá 15. Khi rôto quay lực tương hỗ điện từ kéo stato, song nó bị dây thừng 16 nối vào cân đo 17 hãm lại. Biết lực kéo của dây là P, bán kính quay là r thì có thể xác định được mômen trên trục tuabin M = P.r (N.m). Công suất trên trục tuabin là : N =
9550 .n M
(kW). (5-1)
Hiệu suất tuabin mô hình tính theo công thức :
ηM = 9,81N.Q.H (5-2) Thí nghiệm tiến hành theo trình tự sau : Đặt độ mở cánh hướng a0 ở một số vị trí, đó là các vị trí 8/8, 7/8, 6/8, 5/8, 4/8, 3/8 (ít khi dùng 2/8) của độ mở cánh hướng lớn nhất. Cho tuabin làm việc với tốc độ quay n khác nhau bằng cách thay đổi mức hãm, rồi đo đạc các thông số Q, H, n, M ở các chế độ làm việc ổn định. Từ đó tính được n’1, Q’1, ηM và xây dựng các đường cong quan hệ giữa từng cặp thông số hoặc
nhiều thông số với nhau. Từ các đường đặc tính quan hệ xây dựng đặc tính tổng hợp của mô hình. Trong thí nghiệm năng lượng, ngoài việc xác định hiệu suất còn xác định tốc độ quay lồng, lực dọc trục ở BXCT, lực tác động lên cánh BXCT, lực tác động lên cánh hướng.