Różnica między Kaplanem a Francis Turbine

Kaplan vs Francis Turbine
 

Woda, zawsze w ruchu, niesie ze sobą energię. Ludzie zawsze zastanawiali się nad jej ogromną mocą i często z niej korzystali. Ale dopiero pod koniec XIX wieku inżynierowie opracowali maszyny do wydajnego wykorzystania tej energii. Turbiny to maszyny zaprojektowane do wychwytywania energii z przepływu płynu i przekształcania jej w energię mechaniczną.

Turbina Francisa i turbina Kaplana są dwoma rodzajami turbin reakcyjnych stosowanych w elektrowniach wodnych do napędzania generatora. Są to najczęstsze typy turbin, które są stosowane w nowoczesnych elektrowniach.

Francis Turbine

Turbina Francisa została opracowana przez Anglika Jamesa B. Francisa w 1849 roku, pracując jako główny inżynier firmy Locks and Canals Company. Turbina została zaprojektowana do zasilania maszyn fabryki tekstyliów przy pobliskiej rzece. Korzystając z metod naukowych i eksperymentów, był w stanie opracować projekt, aby osiągnąć wydajność do 90%. Obecnie turbiny Francisa są najczęściej stosowanymi turbinami na świecie.

Turbina Francisa jest zamknięta w obudowie, a łopaty mają specjalne zakrzywione funkcje zaprojektowane w celu uzyskania optymalnej wydajności turbiny. Turbiny Francisa pracują pod strumieniem wody 10–650 metrów, a generator napędzany turbiną może wytwarzać moc wyjściową do 750 MW. Turbiny mają zakres prędkości od 80 do 100 obrotów na minutę.

Turbina Francisa ma pionowy zespół wału i zorientowany poziomo zespół wirnika, zwany płozą, który działa pod wodą. Wlot wody jest również pionowy i jest kierowany w kierunku prowadnicy za pomocą sterowanych łopatek prowadzących. Bieżnik obraca się głównie z powodu ciężaru / ciśnienia wody.

Turbina Kaplana

Turbina Kaplana została opracowana w 1913 r. Przez austriackiego profesora Viktora Kaplana. Jest również znany jako turbina śmigłowa ponieważ jego biegacz przypomina śmigło statku. Ma regulowane ostrza i furtki, aby uzyskać optymalną wydajność w różnych warunkach ciśnienia / wysokości. Dlatego turbina Kaplana może osiągnąć sprawność do 95% i pracować w warunkach niskiego ciśnienia, co nie jest możliwe w turbinach Francisa.

W turbinie Kaplan biegacz napędzany jest również przez ciśnienie, a poziom dopływu wody jest kontrolowany przez łopatki prowadzące. Wysokość podnoszenia turbiny Kaplan wynosi od 10 do 70 metrów, a moc wyjściowa generatora może wynosić od 5 do 120 MW. Średnica prowadnicy wynosi około 2-8 metrów i zapewnia 80-430 obrotów na minutę. Ponieważ turbiny Kaplana są w stanie pracować w warunkach niskiego ciśnienia, są stosowane na całym świecie do wytwarzania energii o wysokim przepływie i niskim ciśnieniu. 

Jaka jest różnica między Kaplanem a Francis Turbines?

• W turbinie Kaplana woda wchodzi osiowo i wychodzi osiowo, podczas gdy w Francisie woda turbiny wchodzi do kanału promieniowo i wychodzi osiowo.

• Prowadnica turbiny Kaplan ma 3-8 łopatek, natomiast prowadnica turbiny Francisa ma 15-25 łopat.

• Turbina Kaplana ma wyższą wydajność niż turbina Francisa.

• Turbina Kaplana jest mniejsza i kompaktowa w porównaniu do turbiny Francisa.

• Prędkość obrotowa (RPM) jest wyższa niż prędkość turbiny Francisa.

• Turbina Kaplana ma mniejsze straty tarcia i wyższą wydajność.

• Turbiny Kaplana mogą pracować w szerokim zakresie warunków wysokościowych, ale turbina Francisa wymaga stosunkowo wyższych warunków wysokościowych.

• Turbiny Kaplana są stosowane w małych elektrowniach wodnych.