Kaplan vs Francis Turbine
Alati liikuv vesi kannab energiat. Inimesed on alati mõelnud selle tohutu jõu üle ja sageli seda jõudu ära kasutanud. Kuid alles 19. sajandi järel töötasid insenerid välja masinad, et seda energiat tõhusamalt kasutada. Turbiinid on masinad, mis on kavandatud vedeliku voolust saadava energia püüdmiseks ja selle mehaaniliseks energiaks muutmiseks.
Francise turbiin ja Kaplani turbiin on kahte tüüpi reaktsiooniturbiinid, mida kasutatakse hüdroelektrijaamades generaatori juhtimiseks. Need on kõige tavalisemad turbiinide tüübid, mida kasutatakse tänapäevastes elektrijaamades.
Francis Turbine
Franciscuse turbiini arendas inglane James B. Francis välja 1849. aastal, töötades Locks and Canals Company peainsenerina. Turbiin oli mõeldud tekstiilivabriku masinate toitmiseks läheduses asuva jõe abil. Teaduslike meetodite ja eksperimentide abil suutis ta välja töötada disaini, et saavutada efektiivsus kuni 90%. Täna on Francise turbiinid maailmas enimkasutatavad turbiinid.
Francis turbiin on suletud ümbrisesse ja labadel on spetsiaalsed kumerad omadused, mis on loodud turbiini optimaalse jõudluse saavutamiseks. Franciscuse turbiinid töötavad 10–650 meetri pikkuse veepea all ja turbiiniga töötav generaator võib anda väljundvõimsuseks kuni 750 MW. Turbiinide kiirusevahemik on 80–100 pööret minutis.
Francis turbiinil on vertikaalne võlli komplekt ja horisontaalselt orienteeritud rootori komplekt, mida nimetatakse jooksjaks, mis töötab vee all. Vee sisselaskeava on ka vertikaalne ja juhitavate juhtlabade abil on see suunatud jooksja poole. Jooksja pöörleb peamiselt vee massi / rõhu tõttu.
Kaplani turbiin
Kaplani turbiini arendas 1913. aastal välja Austria professor Viktor Kaplan. Seda tuntakse ka propelleriturbiinina, kuna selle jooksur sarnaneb laeva sõukruviga. Sellel on reguleeritavad terad ja väravad, et saavutada optimaalne efektiivsus erinevates rõhu / pea tingimustes. Seetõttu võib Kaplani turbiin suurendada efektiivsust kuni 95% ja töötada madala peaga tingimustes, mis pole Franciscuse turbiinides võimalik.
Kaplani turbiinis juhib jooksjat ka rõhk ja veetaset reguleerivad juhtlabad. Kaplani turbiini veepea jääb vahemikku 10–70 meetrit ja generaatori väljundvõimsus võib olla 5–120 MW. Jooksja läbimõõt on umbes 2–8 meetrit ja see annab 80–430 pööret minutis. Kuna Kaplani turbiinid on võimelised töötama madala peaga tingimustes, kasutatakse neid kogu maailmas suure vooluhulgaga ja väikese peaga elektritootmiseks.
Mis vahe on Kaplani ja Francis turbiinidel?
• Kaplani turbiinvesi siseneb aksiaalselt ja väljub teljega, Franciscuse turbiinvesi aga jookseb radiaalselt ja väljub aksiaalselt.
• Kaplani turbiinijooksjal on 3-8 tera, Francise turbiinijooksjal aga üldiselt 15–25 tera.
• Kaplani turbiinil on suurem efektiivsus kui Francisi turbiinil.
• Kaplani turbiin on Francise turbiiniga võrreldes väiksem ja kompaktne.
• Pöörlemiskiirus (RPM) on suurem kui Franciscuse turbiinil.
• Kaplani turbiinil on väiksem hõõrdekadu ja suurem efektiivsus.
• Kaplani turbiinid võivad töötada mitmesugustes peaoludes, kuid Francise turbiin vajab suhteliselt kõrgemaid peaolusid.
• Kaplani turbiine kasutatakse väikestes hüdroelektrijaamades.
