Kaplan vs Francis Turbine
Voda, ki je vedno v gibanju, s seboj nosi energijo. Ljudje smo se od nekdaj spraševali nad njegovo izjemno močjo in jo pogosto uporabljali. Toda šele po 19. stoletju so inženirji razvili stroje za učinkovito izkoriščanje te energije. Turbine so stroji, namenjeni zajemanju energije iz pretoka tekočine in njeni pretvorbi v mehansko energijo.
Francisova turbina in Kaplanova turbina sta dve vrsti reakcijskih turbin, ki se v hidroelektrarnah uporabljata za pogon generatorja. So najpogostejše vrste turbin, ki se uporabljajo v sodobnih elektrarnah.
Francis Turbine
Francisovo turbino je razvil Anglež James B. Francis leta 1849, medtem ko je delal kot glavni inženir podjetja Locks and Canals. Turbina je bila zasnovana za pogon tekstilnih tovarn s pomočjo reke v bližini. Z uporabo znanstvenih metod in eksperimentiranja je lahko razvil zasnovo, da je dosegel do 90-odstotno učinkovitost. Danes so Francisove turbine najpogosteje uporabljane turbine na svetu.
Francisova turbina je zaprta v ohišju, lopatice pa imajo posebne ukrivljene funkcije, zasnovane tako, da imajo turbino optimalno zmogljivost. Francisove turbine delujejo pod vodno gladino 10-650 metrov, generator, ki ga poganja turbina, pa lahko oddaja moč do 750 MW. Turbine imajo hitrost od 80 do 100 vrtljajev na minuto.
Francisova turbina ima vertikalni sklop gredi in vodoravno usmerjen sklop rotorja, imenovan drsnik, ki deluje pod vodo. Dovod vode je prav tako navpičen in je z vodljivimi loputami usmerjen proti tekaču. Tekač se vrti predvsem zaradi teže / pritiska vode.
Kaplanova turbina
Kaplanovo turbino je leta 1913 razvil avstrijski profesor Viktor Kaplan. Znana je tudi pod imenom propelerska turbina, ker njen tekač spominja na propeler ladje. Ima nastavljiva rezila in vrata za osebni prehod, da doseže optimalno učinkovitost v različnih pogojih tlaka / glave. Zato lahko Kaplanova turbina izkoristi do 95% učinkovitosti in deluje v nizkih pogojih, kar pri Francisovih turbinah ni mogoče.
V Kaplanovi turbini tudi tekač poganja tlak, nivo dovoda vode pa krmilijo vodilne lopatice. Vodna višina Kaplanove turbine znaša od 10 do 70 metrov, izhodna moč generatorja pa je lahko od 5 do 120 MW. Premer tekača je približno 2-8 metrov in zagotavlja 80-430 vrtljajev na minuto. Ker Kaplanove turbine lahko delujejo v pogojih z nizkim tlakom, se uporabljajo pri proizvodnji električne energije z visokim pretokom in nizkim tlakom po vsem svetu.
Kakšna je razlika med Kaplanom in Francis Turbinom?
• V Kaplanu voda v turbini vstopi aksialno in aksialno, medtem ko pri Francisu voda v turbino vstopi radialno in aksialno izstopi.
• Kaplanov turbinski tekač ima 3-8 lopatic, Francisov turbinski tekač pa ima na splošno 15-25 lopatic.
• Kaplanova turbina ima večji izkoristek kot Francisova turbina.
• Kaplanova turbina je v primerjavi s Francisovo turbino manjša in kompaktnejša.
• Hitrost vrtenja (RPM) je večja od hitrosti Francisove turbine.
• Kaplanova turbina ima manjše izgube zaradi trenja in večjo učinkovitost.
• Kaplanove turbine lahko delujejo v najrazličnejših pogojih tlaka, vendar Francisova turbina zahteva razmeroma višje pogoje.
• Kaplanove turbine se uporabljajo v majhnih hidroelektrarnah.
