Kaplan vs Francisova turbína
Voda, ktorá je stále v pohybe, nesie so sebou energiu. Ľudia vždy premýšľali nad jej obrovskou silou a často ju využívali. Avšak až v 19. storočí vyvinuli inžinieri stroje na efektívne využitie tejto energie. Turbíny sú stroje určené na zachytávanie energie z toku tekutiny a jej premenu na mechanickú energiu.
Francisova turbína a Kaplanova turbína sú dva typy reakčných turbín používaných vo vodných elektrárňach na pohon generátora. Sú to najbežnejšie typy turbín, ktoré sa používajú v moderných elektrárňach.
Františka Turbína
Francisovu turbínu vyvinul Angličan James B. Francis v roku 1849, keď pracoval ako hlavný inžinier spoločnosti Locks and Canals Company. Turbína bola navrhnutá na pohon strojov textilnej továrne pomocou neďalekej rieky. Pomocou vedeckých metód a experimentov dokázal vyvinúť návrh na dosiahnutie až 90% účinnosti. Dnes sú Francisove turbíny najbežnejšie používané turbíny na svete.
Francisova turbína je uzavretá v plášti a lopatky majú špeciálne zakrivené prvky určené na získanie optimálneho výkonu turbíny. Francisove turbíny pracujú pod vodnou hladinou 10 - 650 metrov a generátor poháňaný turbínou môže poskytnúť výkon až 750 MW. Turbíny majú rozsah otáčok od 80 do 100 otáčok za minútu.
Francisova turbína má vertikálnu zostavu hriadeľa a horizontálne orientovanú zostavu rotora, nazývanú bežec, ktorá pracuje pod vodou. Prívod vody je tiež zvislý a je smerovaný k bežcovi regulovateľnými vodiacimi lopatkami. Bežec sa otáča hlavne kvôli hmotnosti / tlaku vody.
Kaplanova turbína
Kaplanovu turbínu vyvinul v roku 1913 rakúsky profesor Viktor Kaplan. Známa je aj ako vrtuľová turbína, pretože sa jej pohon podobá vrtule lode. Má nastaviteľné lamely a integrované brány pre dosiahnutie optimálnej účinnosti pri rôznych podmienkach tlaku / tlaku. Preto môže Kaplanova turbína dosiahnuť efektívnosť až 95% a pracovať pri nízkom dopravnom stave, čo u Francisových turbín nie je možné.
V Kaplanovej turbíne je obežné koleso poháňané tlakom a úroveň vstupu vody je riadená vodiacimi lopatkami. Vodná výška Kaplanovej turbíny sa pohybuje od 10 do 70 metrov a výkon generátora môže byť od 5 do 120 MW. Priemer bežca je asi 2 - 8 metrov a poskytuje 80 - 430 otáčok za minútu. Pretože Kaplanovy turbíny sú schopné pracovať za podmienok s nízkym spádom, používajú sa na výrobu energie s vysokým prietokom a nízkym spádom po celom svete.
Aký je rozdiel medzi Kaplanom a Francisom Turbines?
• V Kaplanovej turbíne voda vstupuje axiálne a odchádza axiálne, zatiaľ čo vo Františkovej turbíne voda vstupuje do bežca radiálne a axiálne vystupuje.
• Kaplnkový obežník Kaplana má 3 - 8 lopatiek, zatiaľ čo Francisov turbínový bežec má 15 - 25 lopatiek.
• Kaplanova turbína má vyššiu účinnosť ako Francisova turbína.
• Kaplanova turbína je v porovnaní s Francisovou turbínou menšia a kompaktná.
• Rýchlosť otáčania (RPM) je vyššia ako rýchlosť Francisovej turbíny.
• Kaplanova turbína má menšie straty trením a vyššiu účinnosť.
• Kaplanovy turbíny môžu pracovať v širokom rozsahu tlakových podmienok, ale Francisova turbína vyžaduje relatívne vyššie tlakové podmienky.
• Kaplanovy turbíny sa používajú v malých vodných elektrárňach.
