Kaplan vs Francis Turbine
Voda je stále v pohybu a nese s sebou energii. Lidé vždy přemýšleli o její ohromné síle a často ji využívali. Avšak teprve v 19. století vyvinuli inženýři strojní zařízení pro efektivní využití této energie. Turbíny jsou stroje určené k zachycení energie z toku tekutiny a jejím přeměně na mechanickou energii.
Francisova turbína a Kaplanova turbína jsou dva typy reakčních turbín používaných ve vodních elektrárnách pro pohon generátoru. Jedná se o nejběžnější typy turbín, které se používají v moderních elektrárnách.
Francisova turbína
Francisova turbína byla vyvinuta Angličanem Jamesem B. Francisem v roce 1849, když pracoval jako hlavní inženýr společnosti Locks and Canals Company. Turbína byla zkonstruována pro pohon strojů textilní továrny pomocí řeky poblíž. Pomocí vědeckých metod a experimentování dokázal vyvinout design tak, aby dosáhl až 90% účinnosti. Dnes jsou Francisovy turbíny nejpoužívanějšími turbínami na světě.
Francisova turbína je uzavřena v plášti a lopatky mají speciální zakřivené prvky navržené tak, aby získaly optimální výkon turbíny. Francisovy turbíny pracují pod vodní hladinou 10-650 metrů a generátor poháněný turbínou může poskytovat výkon až 750 MW. Turbíny mají rozsah otáček od 80 do 100 otáček za minutu.
Francisova turbína má vertikální sestavu hřídele a horizontálně orientovanou sestavu rotoru, která se nazývá běžec a pracuje pod vodou. Přívod vody je také svislý a je směrován k běžci pomocí řiditelných vodicích lopatek. Běžec se otáčí hlavně kvůli hmotnosti / tlaku vody.
Kaplanova turbína
Kaplanova turbína byla vyvinuta v roce 1913 rakouským profesorem Viktorem Kaplanem. To je také známé jako vrtulová turbína, protože její běh připomíná vrtule lodi. Má nastavitelné lamely a branky pro dosažení optimální účinnosti za různých podmínek tlaku / hlavy. Proto může Kaplanova turbína dosáhnout účinnosti až 95% a pracovat za podmínek nízké dopravní výšky, což u Francisových turbín není možné.
V Kaplanově turbíně je také běžec poháněn tlakem a úroveň vstupu vody je řízena vodicími lopatkami. Vodní výška Kaplanovy turbíny se pohybuje od 10 do 70 metrů a výkon generátoru může být od 5 do 120 MW. Průměr oběžného kola je přibližně 2–8 metrů a poskytuje 80–430 otáček za minutu. Vzhledem k tomu, že Kaplanovy turbíny jsou schopné pracovat za podmínek s nízkým spádem, používají se po celém světě k výrobě energie s vysokým průtokem a nízkým spádem.
Jaký je rozdíl mezi Kaplan a Francis Turbines?
• V Kaplanově turbíně voda vstupuje axiálně a odchází axiálně, zatímco ve Francisově turbíně voda vstupuje do vtoku radiálně a axiálně vystupuje.
• Kaplanová turbína Kaplan má 3-8 lopatek, zatímco Francisova turbína má obecně 15-25 lopatek.
• Kaplanova turbína má vyšší účinnost než Francisova turbína.
• Kaplanova turbína je menší a kompaktní ve srovnání s Francisovou turbínou.
• Rychlost otáčení (RPM) je vyšší než rychlost Francisovy turbíny.
• Kaplanova turbína má menší ztráty třením a vyšší účinnost.
• Kaplanovy turbíny mohou pracovat v širokém rozsahu podmínek hlavy, ale Francisova turbína vyžaduje relativně vyšší podmínky hlavy.
• Kaplanovy turbíny se používají v malých vodních elektrárnách.
