Kaplan vs Francis Turbine
Apa, mereu în mișcare, poartă energie cu ea. Oamenii s-au întrebat întotdeauna de puterea extraordinară a acesteia și au folosit adesea puterea. Dar, abia după secolul al XIX-lea, inginerii au dezvoltat mașini pentru a valorifica această energie cu eficiență. Turbinele sunt mașinile concepute pentru a capta energia din fluxul de fluid și a o transforma în energie mecanică.
Turbina Francis și turbina Kaplan sunt două tipuri de turbine de reacție utilizate în hidrocentrale pentru antrenarea generatorului. Sunt cele mai comune tipuri de turbine care sunt utilizate în centralele electrice moderne.
Francis Turbine
Turbina Francis a fost dezvoltată de englezul James B. Francis în 1849, în timp ce lucra ca inginer șef al companiei Locks and Canals. Turbina a fost proiectată pentru a alimenta mașinile fabricii de textile folosind râul din apropiere. Folosind metode științifice și experimente, el a reușit să dezvolte designul pentru a obține o eficiență de până la 90%. Astăzi, turbinele Francis sunt cele mai utilizate turbine din lume.
Turbina Francis este închisă într-o carcasă, iar paletele au caracteristici speciale curbate concepute pentru a obține performanțe optime de la turbină. Turbinele Francis funcționează sub o înălțime de apă de 10-650 de metri, iar generatorul antrenat de turbină poate oferi o putere de până la 750 MW. Turbinele au un interval de viteză de la 80 la 100 de rotații pe minut.
Turbina Francis are un ansamblu de arbore vertical și un ansamblu rotor orientat orizontal, numit rotor, care funcționează sub apă. Orificiul de intrare a apei este de asemenea vertical și este îndreptat către ghidaj prin palete de ghidare controlabile. Alergătorul se rotește în principal din cauza greutății/presiunii apei.
Turbină Kaplan
Turbina Kaplan a fost dezvoltată în 1913 de profesorul austriac Viktor Kaplan. Este cunoscută și sub denumirea de turbină cu elice, deoarece ruloul său seamănă cu elicea unei nave. Dispune de lame reglabile si portiere pentru a obtine eficienta optima in diferite conditii de presiune/cap. Prin urmare, turbina Kaplan poate câștiga eficiențe de până la 95% și poate funcționa în condiții de înălțime redusă, ceea ce nu este posibil în turbinele Francis.
În turbina Kaplan, ruloul este antrenat de presiune, iar nivelul de intrare a apei este controlat de paletele de ghidare. Înălțimea de apă a turbinei Kaplan variază de la 10-70 de metri, iar puterea generatorului poate fi de la 5-120 MW. Diametrul de rulare este de aproximativ 2-8 metri și oferă 80-430 de rotații pe minut. Deoarece turbinele Kaplan sunt capabile să funcționeze în condiții de înălțime redusă, ele sunt utilizate în producția de energie cu debit mare și înălțime redusă în întreaga lume.
Care este diferența dintre turbinele Kaplan și Francis?
• La turbina Kaplan apa intră axial și iese axial, în timp ce la turbina Francis apa intră radial în canal și iese axial.
• Turbina Kaplan are 3-8 pale, în timp ce turbina Francis are 15-25 de pale în general.
• Turbina Kaplan are o eficiență mai mare decât turbina Francis.
• Turbina Kaplan este mai mică și compactă în comparație cu turbina Francis.
• Viteza de rotație (RPM) este mai mare decât cea a turbinei Francis.
• Turbina Kaplan are pierderi mai mici prin frecare și eficiență mai mare.
• Turbinele Kaplan pot funcționa într-o gamă largă de condiții de înălțime, dar turbina Francis necesită condiții de înălțime relativ mai ridicate.
• Turbinele Kaplan sunt folosite în hidrocentrale mici.
