Эволюция от турбины Фрэнсиса к турбине Каплана - Evolution from Francis turbine to Kaplan turbine

→→

Дальнейшая информация: Турбина Фрэнсиса
Дальнейшая информация: Турбина каплана

Турбина Фрэнсиса преобразует энергию в напорах высокого давления, которые нелегко получить и, следовательно, турбина требовалось преобразовать энергию в напорах низкого давления, учитывая, что количество воды было достаточно большим. Легко было преобразовать головки высокого давления в электрические, но сложно сделать это для низкого давления. давление головы. Таким образом, произошла эволюция, которая преобразовала Турбина Фрэнсиса к Турбина каплана, который генерировал мощность даже при малых давление головы качественно.

Изменения

Турбины иногда различают по типу входящего потока, будь то скорость на входе в осевом направлении, радиальном направлении или их комбинации. Турбина Фрэнсиса представляет собой смешанную гидравлическую турбина (скорость на входе имеет радиальную и тангенциальную составляющие), в то время как турбина Каплана является осевой гидравлической. турбина (скорость на входе имеет только осевую Скорость Компонент). Эволюция заключалась в основном в изменении входного потока.

Изображение описывает изменения в треугольники скорости при уменьшении Удельной скорости или уменьшении Давление Глава и, наконец, показывает эволюцию от турбины Francis Hydraulic к турбине Kaplan Hydraulic.

Номенклатура треугольника скорости:

Генерал треугольник скоростей состоит из следующих векторов:[1][2]

  • V : Абсолютная скорость жидкости.
  • U : Тангенциальная скорость жидкости.
  • Vр: Относительная скорость жидкости после контакта с ротор.
  • Vш: Тангенциальная составляющая V (абсолютная скорость), называемая Скорость вихря.
  • Vж: Скорость потока (осевая составляющая в случае осевых машин, радиальная составляющая в случае радиальных машин).
  • α: Угол сделан V с плоскостью машины (обычно угол сопла или угол направляющего лезвия).
  • β: Угол лопасти ротора или угол, составленный относительной скоростью с тангенциальным направлением.

Как правило, турбина Каплана работает при низком напоре (H) и высоком расходе (Q). Это означает, что Удельная скорость (Ns) на котором Турбина каплана функции высоки как Удельная скорость (Nзр) прямо пропорционален расходу (Q) и обратно пропорционален напору (H). С другой стороны, Турбина Фрэнсиса работает на низком уровне Конкретные скорости т.е. высокий давление головы.

На рисунке видно, что увеличение Удельная скорость (или снижение Головы) имеют следующие последствия:

  • Уменьшение входной скорости V1 .
  • В скорость потока Vf1 на входе увеличивается и, следовательно, позволяет большому количеству жидкости попасть в турбину.
  • Vш составляющая уменьшается по мере продвижения к турбине Каплана, а здесь на рисунке Vж представляет осевую (Vа) компонент.
  • Поток на входе, на рисунке, ко всем бегуны, кроме Каплана крыльчатка, находится в радиальном (Vж) и тангенциальном (Vw) направлениях.
  • β1 уменьшается по мере развития.
  • Однако в Каплане скорость на выходе является осевой. бегун, а у всех остальных бегунов - радиальный.

Следовательно, это изменения параметров, которые должны быть включены в преобразование Турбина Фрэнсиса к Турбина каплана.

Общие различия между турбинами Фрэнсиса и Каплана

  • Эффективность Турбина каплана выше чем Турбина Фрэнсиса.
  • Турбина каплана более компактный в поперечном сечении и имеет меньшую скорость вращения, чем у Турбина Фрэнсиса.
  • В турбине Каплана вода поступает в осевом направлении внутрь и в осевом направлении, пока Турбина Фрэнсиса он радиально внутрь и аксиально наружу.
  • Число лопастей рабочего колеса в турбине Каплана меньше, так как лопасти скручены и покрывают большую окружность.
  • Потери на трение в Турбина каплана менее.
  • Положение вала турбины Фрэнсиса обычно вертикальное, но иногда также горизонтальное, а турбины Каплана - только вертикальное положение.
  • Удельная частота вращения Francis Turbines средняя (60–300 об / мин), а удельная частота вращения Kaplan Turbines высокая (300–1000 об / мин).

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Венканна, Б. (2011). Основы турбомашиностроения. Прентис Холл Индия. ISBN  978-81-203-3775-6.
  2. ^ Говинде Говда, М.С. (2011). Учебник турбомашин. Давангере: Издательство ММ.

Рекомендации