Kaplan vs Francis Turbine
Voda, uvijek u pokretu, nosi energiju sa sobom. Ljudi su se uvijek čudili njegovoj ogromnoj moći i često su je koristili. Ali tek na početku 19. stoljeća inženjeri su razvili strojeve za učinkovito iskorištavanje te energije. Turbine su strojevi dizajnirani da uhvate energiju iz protoka tekućine i pretvore je u mehaničku energiju.
Francisova turbina i Kaplanova turbina dvije su vrste reakcijskih turbina koje se koriste u hidroelektranama za pogon generatora. To su najčešći tipovi turbina koje se koriste u modernim elektranama.
Francis Turbine
Francis turbinu razvio je Englez James B. Francis 1849. dok je radio kao glavni inženjer Locks and Canals Company. Turbina je dizajnirana za pogon strojeva tekstilne tvornice koristeći obližnju rijeku. Koristeći znanstvene metode i eksperimentiranje uspio je razviti dizajn za postizanje učinkovitosti do 90%. Danas su Francisove turbine najraširenije turbine na svijetu.
Francis turbina je zatvorena u kućište, a lopatice imaju posebne zakrivljene značajke dizajnirane za postizanje optimalnih performansi turbine. Francisove turbine rade pod visinom vode od 10-650 metara, a generator kojeg pokreće turbina može dati snagu do 750 MW. Turbine imaju raspon brzine od 80 do 100 okretaja u minuti.
Francisova turbina ima vertikalni sklop osovine i vodoravno orijentirani sklop rotora, koji se naziva trkač, koji radi pod vodom. Ulaz za vodu je također okomit i usmjeren je prema klizaču pomoću upravljačkih vodećih lopatica. Trkač se okreće uglavnom zbog težine/pritiska vode.
Kaplanova turbina
Kaplanovu turbinu je 1913. godine razvio austrijski profesor Viktor Kaplan. Poznata je i kao propelerska turbina jer njen pokretač podsjeća na brodski propeler. Ima podesive lopatice i vrata za prolaz kako bi se postigla optimalna učinkovitost u različitim uvjetima tlaka/napora. Stoga Kaplan turbina može postići učinkovitost do 95% i raditi pod uvjetima niskog pada što nije moguće u Francisovim turbinama.
U Kaplanovoj turbini također se klizač pokreće pritiskom, a ulaznu razinu vode kontroliraju vodeće lopatice. Visina vode Kaplanove turbine kreće se od 10-70 metara, a izlazna snaga generatora može biti od 5-120 MW. Promjer trkača je oko 2-8 metara i daje 80-430 okretaja u minuti. Budući da Kaplanove turbine mogu raditi u uvjetima niskog pada, koriste se u proizvodnji električne energije s velikim protokom i niskim padom diljem svijeta.
Koja je razlika između Kaplanovih i Francisovih turbina?
• U Kaplan turbini voda ulazi aksijalno i izlazi aksijalno, dok u Francis turbini voda radijalno ulazi u trkač i izlazi aksijalno.
• Kaplanova turbina ima 3-8 lopatica dok Francisova turbina općenito ima 15-25 lopatica.
• Kaplanova turbina ima veću učinkovitost od Francisove turbine.
• Kaplanova turbina je manja i kompaktnija u usporedbi s Francisovom turbinom.
• Brzina vrtnje (RPM) veća je od one kod Francisove turbine.
• Kaplan turbina ima manji gubitak trenja i veću učinkovitost.
• Kaplanove turbine mogu raditi u širokom rasponu uvjeta napora, ali Francisova turbina zahtijeva relativno veće uvjete napora.
• Kaplanove turbine koriste se u malim hidroelektranama.
