Эволюция от турбины Фрэнсиса до турбины Каплана

→→

Турбина Фрэнсиса преобразует энергию при высоком напоре, который нелегко получить, и, следовательно, турбина требовалась для преобразования энергии на напорах низкого давления, учитывая, что количество воды было достаточно большим. Легко было преобразовать головки высокого давления в электрические, но трудно сделать это для головок низкого давления. Таким образом, произошла эволюция, которая преобразовала турбину Фрэнсиса в турбину Каплана, которая эффективно вырабатывала мощность даже при низком давлении напорах.

• 1 Изменения
• 2 Общие различия между турбинами Фрэнсиса и Каплана
• 3 См. Также
• 4 Примечания
• 5 Ссылки

Турбины иногда различаются в зависимости от типа входящего потока, будь то скорость на входе в осевом направлении, радиальном направлении или их комбинация. Турбина Фрэнсиса представляет собой смешанную гидравлическую турбину (скорость на входе имеет радиальную и тангенциальную составляющие), а турбина Каплана - это осевая гидравлическая турбина (скорость на входе имеет только осевую скорость Компонент). Эволюция в основном заключалась в изменении входящего потока.

Изображение описывает изменения в треугольниках скорости при уменьшении удельной скорости или уменьшении давления напора и, наконец, показывает эволюцию от турбины Francis Hydraulic к турбине Kaplan Hydraulic.

Номенклатура треугольника скорости:

Общий треугольник скорости состоит из следующих векторов:

• V: Абсолютная скорость жидкости.
• U: Тангенциальная скорость жидкости.
• Vr: Относительная скорость жидкости после контакта с ротором.
• Vw: Тангенциальная составляющая V (абсолютная скорость), называемая скоростью вихря.
• Vf: Скорость потока (осевая составляющая в случае для осевых машин, радиальная составляющая в случае радиальных машин).
• α: Угол, образованный V относительно плоскости станка (обычно угол сопла или угол направляющей лопасти).
• β : Угол лопасти ротора или угол, образованный 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 которой турбина Каплана функционирует, высокая как удельная скорость (Nsp) прямо пропорциональна расходу (Q) и обратно пропорциональна напору ( ЧАС). С другой стороны, турбина Фрэнсиса работает на низких удельных скоростях, то есть на головках с высоким давлением.

На рисунке видно, что увеличение удельной скорости (или уменьшение напора) имеет следующие последствия:

• уменьшение входной скорости V 1.
• скорость потока Vf1на входе увеличивается и, следовательно, позволяет большому количеству жидкости войти в турбину. Компонент
• Vwуменьшается по мере продвижения к турбине Каплана, и здесь на рисунке V f представляет осевой (V a) компонент.
• Расход на входе, показанный на рисунке, ко всем рабочим колесам, кроме рабочего колеса Каплана , находится в радиальном (V f) и тангенциальном (Vw) направлениях.
• β1уменьшается по мере развития.
• Однако выходная скорость является осевой в Kaplan runner, в то время как у всех других бегунов он является радиальным.

Следовательно, это те изменения параметров, которые необходимо учитывать при преобразовании турбины Фрэнсиса в турбину Каплана.

• КПД турбины Каплана выше, чем турбины Фрэнсиса.
• Кап Lan turbine более компактна в поперечном сечении и имеет меньшую скорость вращения, чем турбина Фрэнсиса.
• В турбине Каплана вода поступает в осевом направлении внутрь и аксиально наружу, а в турбине Фрэнсиса он расположен в радиальном направлении внутрь и в осевом направлении наружу.
• Рабочие лопатки в турбине Каплана меньше по количеству, так как лопатки закручены и покрывают большую окружность.
• Потери на трение в турбине Каплана меньше.
• Положение вала турбины Фрэнсиса обычно вертикальное, но иногда также горизонтальное, а турбины Каплана - только вертикальное положение.
• Удельная скорость турбины Фрэнсиса средняя (60-300 об / мин) и высокая удельная скорость турбин Каплана (300-1000 об / мин).

• турбина Фрэнсиса
• турбина Каплана
• Треугольник скорости
• Турбина
• Трехмерные потери и корреляция в турбомашиностроение

• Венканна Б.К. (2011). Основы турбомашиностроения. Прентис Холл Индия. ISBN 978-81-203-3775-6.
• Говинде Гауда, М.С. (2011). Учебник турбомашин. Davangere : MM Publishers.
• С. К. Агравал (1 февраля 2001 г.). Гидравлическая механика и машинное оборудование. Тата Макгроу-Хилл Образование. ISBN 978-0-07-460005-4. Проверено 23 мая 2013 г.