Kaplan gegen Francis Turbine
Wasser, immer in Bewegung, trägt Energie mit sich. Die Menschen haben sich immer über die enorme Kraft gewundert und oft von der Kraft Gebrauch gemacht. Doch erst im Zuge des 19. Jahrhunderts entwickelten die Ingenieure Maschinen, um diese Energie effizient zu nutzen. Turbinen sind Maschinen, mit denen die Energie aus dem Flüssigkeitsstrom erfasst und in mechanische Energie umgewandelt werden kann.
Die Francis-Turbine und die Kaplan-Turbine sind zwei Arten von Reaktionsturbinen, die in Wasserkraftwerken zum Antrieb des Generators verwendet werden. Sie sind die häufigsten Turbinentypen, die in modernen Kraftwerken eingesetzt werden.
Francis Turbine
Die Francis-Turbine wurde 1849 vom Engländer James B. Francis als Chefingenieur der Locks and Canals Company entwickelt. Die Turbine wurde für den Antrieb der Textilfabrikmaschinen über den nahe gelegenen Fluss entwickelt. Mit wissenschaftlichen Methoden und Experimenten konnte er das Design entwickeln, um einen Wirkungsgrad von bis zu 90% zu erreichen. Heute sind Francis-Turbinen die am häufigsten verwendeten Turbinen der Welt.
Die Francis-Turbine ist in einem Gehäuse eingeschlossen, und die Schaufeln verfügen über spezielle gekrümmte Merkmale, um eine optimale Leistung der Turbine zu erzielen. Francis-Turbinen arbeiten unter einer Wasserhöhe von 10 bis 650 Metern, und der von der Turbine angetriebene Generator kann eine Leistung von bis zu 750 MW liefern. Die Turbinen haben einen Drehzahlbereich von 80 bis 100 Umdrehungen pro Minute.
Die Francis-Turbine hat eine vertikale Wellenanordnung und eine horizontal ausgerichtete Rotoranordnung, die als Läufer bezeichnet wird und unter Wasser arbeitet. Der Wassereinlass ist ebenfalls vertikal und wird durch steuerbare Leitschaufeln auf den Läufer gerichtet. Der Läufer dreht sich hauptsächlich aufgrund des Gewichts / Drucks des Wassers.
Kaplan Turbine
Die Kaplan-Turbine wurde 1913 vom österreichischen Professor Viktor Kaplan entwickelt. Es ist auch als Propellerturbine bekannt, da sein Läufer dem Propeller eines Schiffes ähnelt. Es verfügt über einstellbare Klingen und Schlupftore, um den optimalen Wirkungsgrad bei unterschiedlichen Druck- / Kopfbedingungen zu erzielen. Daher kann die Kaplan-Turbine einen Wirkungsgrad von bis zu 95% erzielen und unter Bedingungen mit geringer Förderhöhe arbeiten, was bei Francis-Turbinen nicht möglich ist.
In der Kaplan-Turbine wird auch der Läufer durch den Druck angetrieben und der Wassereintrittspegel wird durch die Leitschaufeln gesteuert. Die Wasserhöhe der Kaplan-Turbine reicht von 10 bis 70 Metern und die Generatorleistung kann zwischen 5 und 120 MW liegen. Der Laufraddurchmesser beträgt ca. 2-8 Meter und liefert 80-430 Umdrehungen pro Minute. Da die Kaplan-Turbinen unter Bedingungen mit geringer Förderhöhe betrieben werden können, werden sie weltweit in der Stromerzeugung mit hohem Durchfluss und geringer Förderhöhe eingesetzt.
Was ist der Unterschied zwischen Kaplan und Francis Turbines?
• In der Kaplan-Turbine tritt Wasser axial ein und tritt axial aus, während in der Francis-Turbine Wasser radial in den Läufer eintritt und axial austritt.
• Der Kaplan-Turbinenläufer hat 3-8 Schaufeln, während der Francis-Turbinenläufer im Allgemeinen 15-25 Schaufeln hat.
• Die Kaplan-Turbine hat einen höheren Wirkungsgrad als die Francis-Turbine.
• Die Kaplan-Turbine ist im Vergleich zur Francis-Turbine kleiner und kompakter.
• Die Drehzahl (U / min) ist höher als die der Francis-Turbine.
• Die Kaplan-Turbine hat einen geringeren Reibungsverlust und einen höheren Wirkungsgrad.
• Kaplan-Turbinen können unter einer Vielzahl von Förderbedingungen betrieben werden, Francis-Turbinen erfordern jedoch relativ höhere Förderbedingungen.
• Kaplan-Turbinen werden in Kleinwasserkraftwerken eingesetzt.
