Kaplan vs Francis Turbine
Vanduo, visada judantis, neša energiją. Žmonės visada stebėjosi didžiule jos galia ir dažnai ja naudojosi. Tačiau tik XIX amžiuje inžinieriai sukūrė mašinas, skirtas efektyviai panaudoti šią energiją. Turbinos yra mašinos, skirtos surinkti skysčio srauto energiją ir paversti ją mechanine energija.
Francis turbina ir Kaplan turbina yra dviejų tipų reakcijos turbinos, naudojamos hidroelektrinėse generatoriui varyti. Tai yra labiausiai paplitę turbinų tipai, naudojami šiuolaikinėse elektrinėse.
Franciso turbina
Francis turbiną sukūrė anglas Jamesas B. Francisas 1849 m., dirbdamas „Locks and Canals Company“vyriausiuoju inžinieriumi. Turbina buvo skirta tekstilės gamyklos mašinoms maitinti, naudojant netoliese esančią upę. Naudodamas mokslinius metodus ir eksperimentuodamas jis sugebėjo sukurti dizainą, kad būtų pasiektas iki 90% efektyvumas. Šiandien Francis turbinos yra plačiausiai naudojamos turbinos pasaulyje.
Francis turbina yra įdėta į korpusą, o mentės turi specialias išlenktas savybes, skirtas optimaliam turbinos veikimui. Francis turbinos veikia po 10-650 metrų vandens aukštyje, o turbinos varomas generatorius gali duoti iki 750 MW galią. Turbinų sūkių diapazonas yra nuo 80 iki 100 apsisukimų per minutę.
Francis turbina turi vertikalaus veleno mazgą ir horizontaliai orientuotą rotoriaus mazgą, vadinamą bėgeliu, kuris veikia po vandeniu. Vandens įleidimo anga taip pat yra vertikali ir valdomomis kreipiančiomis mentėmis nukreipta į bėgelį. Bėgikas sukasi daugiausia dėl vandens svorio / slėgio.
Kaplan Turbine
Kaplan turbiną 1913 m. sukūrė austrų profesorius Viktoras Kaplanas. Jis taip pat žinomas kaip sraigto turbina, nes jos bėgis primena laivo sraigtą. Jis turi reguliuojamus peilius ir vartelius, kad būtų pasiektas optimalus efektyvumas skirtingomis slėgio / galvos sąlygomis. Todėl „Kaplan“turbina gali padidinti efektyvumą iki 95 % ir veikti esant žemam slėgio slėgiui, o tai neįmanoma Franciso turbinose.
Kaplan turbinoje bėgikas taip pat yra varomas slėgiu, o vandens tiekimo lygis yra valdomas kreipiamųjų mentelių. Kaplan turbinos vandens aukštis svyruoja nuo 10-70 metrų, o generatoriaus galia gali būti nuo 5-120 MW. Bėgio skersmuo yra apie 2–8 metrai ir sukuria 80–430 apsisukimų per minutę. Kadangi Kaplan turbinos gali veikti žemo slėgio sąlygomis, jos visame pasaulyje naudojamos didelio srauto ir mažo slėgio energijos gamybai.
Kuo skiriasi Kaplan ir Francis Turbines?
• Kaplano turbinoje vanduo patenka ašine kryptimi ir išeina ašine kryptimi, o Francis turbinoje vanduo patenka į bėgelį radialiai ir išeina ašine kryptimi.
• Kaplan turbinos bėgelis turi 3–8 mentes, o Francis turbinos bėgikas turi 15–25 mentes.
• Kaplan turbinos efektyvumas didesnis nei Franciso turbinos.
• Kaplan turbina yra mažesnė ir kompaktiška, palyginti su Francis turbina.
• Sukimosi greitis (RPM) yra didesnis nei Franciso turbinos.
• Kaplan turbinos trinties nuostoliai mažesni ir efektyvumas didesnis.
• „Kaplan“turbinos gali veikti įvairiomis slėgio sąlygomis, tačiau „Francis“turbinoms reikia santykinai aukštesnių slėgio sąlygų.
• Kaplan turbinos naudojamos mažose hidroelektrinėse.
