Каплан против Фрэнсиса Турбайна
Вода, всегда в движении, несет с собой энергию. Люди всегда удивлялись его огромной силе и часто использовали эту силу. Но только после 19 века инженеры разработали машины, позволяющие эффективно использовать эту энергию. Турбины - это машины, предназначенные для захвата энергии потока жидкости и преобразования ее в механическую энергию.
Турбина Фрэнсиса и турбина Каплана представляют собой два типа реактивных турбин, используемых на гидроэлектростанциях для привода генератора. Это наиболее распространенные типы турбин, которые используются на современных электростанциях.
Фрэнсис Турбин
Турбина Francis была разработана англичанином Джеймсом Б. Фрэнсисом в 1849 году, когда он работал главным инженером компании Locks and Canals Company. Турбина была разработана для питания машин текстильной фабрики, использующих близлежащую реку. Используя научные методы и эксперименты, он смог разработать конструкцию, обеспечивающую эффективность до 90%. Сегодня турбины Фрэнсиса являются наиболее широко используемыми турбинами в мире.
Турбина Francis заключена в кожух, а лопасти имеют специальные изогнутые элементы, предназначенные для получения оптимальной производительности турбины. Турбины Фрэнсиса работают при напоре воды от 10 до 650 метров, а приводимый от турбины генератор может выдавать мощность до 750 МВт. Турбины имеют диапазон скоростей от 80 до 100 оборотов в минуту.
Турбина Francis имеет вертикальный узел вала и горизонтально ориентированный узел ротора, называемый рабочим колесом, который работает под водой. Вход воды также вертикальный и направлен на рабочее колесо управляемыми направляющими лопатками. Бегунок вращается в основном за счет веса/напора воды.
Турбина Каплана
Турбина Каплана была разработана в 1913 году австрийским профессором Виктором Капланом. Она также известна как пропеллерная турбина, потому что ее рабочее колесо напоминает пропеллер корабля. Он имеет регулируемые лопасти и калитки для достижения оптимальной эффективности при различных условиях давления/напора. Таким образом, турбина Каплана может повысить КПД до 95% и работать в условиях низкого напора, что невозможно в турбинах Фрэнсиса.
В турбине Каплана рабочее колесо также приводится в движение давлением, а уровень воды на входе контролируется направляющими лопатками. Напор турбины Каплана колеблется от 10 до 70 метров, а выходная мощность генератора может составлять от 5 до 120 МВт. Диаметр рабочего колеса составляет от 2 до 8 метров и обеспечивает скорость вращения от 80 до 430 оборотов в минуту. Поскольку турбины Каплана могут работать в условиях низкого напора, они используются во всем мире для производства электроэнергии с высоким расходом и низким напором.
В чем разница между Kaplan и Francis Turbines?
• В турбине Каплана вода входит аксиально и выходит аксиально, в то время как в турбине Фрэнсиса вода входит в рабочее колесо радиально и выходит аксиально.
• Рабочее колесо турбины Каплана имеет от 3 до 8 лопастей, в то время как рабочее колесо турбины Фрэнсиса в целом имеет 15-25 лопастей.
• Турбина Каплана имеет более высокий КПД, чем турбина Фрэнсиса.
• Турбина Каплана меньше и компактнее по сравнению с турбиной Фрэнсиса.
• Скорость вращения (об/мин) выше, чем у турбины Фрэнсиса.
• Турбина Каплана имеет меньшие потери на трение и более высокий КПД.
• Турбины Каплана могут работать в широком диапазоне напоров, но для турбин Фрэнсиса требуются относительно более высокие напоры.
• Турбины Каплана используются на малых ГЭС.
