Что нужно знать о турбине Каплана

С подавляющим большинством турбин Каплан становится одной из них. Он работает по принципу реакции осевого потока, хотя некоторые другие типы работают по этому принципу. В осевых турбинах вода протекает через рабочее колесо в направлении, параллельном оси вращения рабочего колеса. Оставайтесь со мной, это будет объяснено далее!

Сегодня вы познакомитесь с определением, применением, функциями, компонентами, схемой и принципом работы турбины Каплана. Вы также познакомитесь с преимуществами и недостатками этой турбины Каплана.

Что такое турбина Каплана?

Турбина Каплана представляет собой водяную турбину пропеллерного типа, работающую по принципу реакции осевого потока. В отличие от других, турбина Каплана имеет регулируемые лопасти. Его изобретение позволило эффективно вырабатывать энергию в приложениях с низким напором. Этот напор колеблется от 10 до 70 метров (от 33 до 230 футов), а выходная мощность - от 5 до 200 МВт. Турбины Каплана используются для производства электроэнергии с высоким расходом и низким напором.

Турбины Каплана представляют собой эволюцию турбины Фрэнсиса, позволяющую эффективно вырабатывать энергию в приложениях с низким напором. Это невозможно с турбинами Фрэнсиса, и именно здесь начинается модификация.

Австрийский профессор Виктор Каплан разработал эту турбину в 1913 году. Он объединил автоматически регулируемые лопасти пропеллера с автоматически регулируемыми калитками, чтобы можно было достичь эффективности в широком диапазоне расхода и уровня воды.

Применение турбины Каплана

Ниже приведены области применения турбины Каплана:

• Турбины Каплана широко используются для производства электроэнергии.
• Его малая версия или модель выпускается для индивидуального производства электроэнергии.
• Большие турбины Каплана предназначены для объектов, работающих с максимально возможной эффективностью.
• В последнее время турбины Каплана используются на шельфе для выработки энергии волн.

Примечание :как и в случае с другими турбинами, основная функция турбины Каплана заключается в выработке электроэнергии.

Компоненты турбины Каплана

Ниже представлены компоненты турбины Каплана и их функции.

Регистр прокрутки:

Это спиральный тип кожуха с уменьшающейся площадью поперечного сечения. Вода из водоводов поступает в этот компонент и далее движется к направляющим аппаратам, где поворачивается на 90°. Он также течет в осевом направлении через бегунок. Рабочее колесо, рабочие лопатки, направляющие аппараты и другие внутренние детали турбины защищены от внешних повреждений.

Механизм направляющего аппарата:

Турбины Каплана используют механизм направляющего аппарата для управления всей турбиной. Он открывается и закрывается в зависимости от потребности в электроэнергии. В тех случаях, когда требуется большая выходная мощность, он открывается шире, чтобы на лопасти ротора попадало больше воды. При более низкой выходной мощности он закрывается, чтобы прекратить поток воды. При отсутствии этих компонентов в турбинах Каплана КПД крайне снижается.

Вытяжная труба:

Функция отсасывающей трубы заключается в отводе воды с выхода турбины в отводящий патрубок. Это связано с тем, что давление на выходе из рабочего колеса реактивной турбины обычно меньше атмосферного давления. Вода на выходе не может быть сброшена напрямую в отводной канал. Поэтому для отвода воды используется труба или труба с постепенно увеличивающейся площадью.

Лезвия для бегунов:

В турбинах Каплана рабочие лопатки являются одним из основных компонентов. Фактически, он считается сердцем турбин Каплана, поскольку помогает в выработке электроэнергии. Лопасть выполнена с валом, соединенным с валом генератора. На бегунке установлен большой выступ, который позволяет лезвиям сидеть плотно. Эти лопасти регулируются на оптимальный угол атаки для максимальной выходной мощности. Турбины Каплана имеют изгибы по всей длине.

Схема турбины Каплана:

Принципы работы турбины Каплана

Работа турбины Каплана менее сложна и ее легко понять. При его работе вода, поступающая из пера, попадает в корпус улитки. Этот спиральный корпус спроектирован таким образом, что давление потока не теряется. Регулируемая направляющая лопасть направляет воду на лопасти рабочего колеса. Эти лопасти могут регулироваться в зависимости от требуемой скорости потока. Вода поворачивается на 90 градусов, так что направление воды совпадает с лопастями бегунка.

Вода ударяется из-за силы реакции воды, когда лопасти бегунка начинают вращаться. Для большей эффективности турбины рабочие лопатки имеют закрутку по длине. Таким образом, получается оптимальный угол атаки для всех сечений лопастей.

Вода поступает в отсасывающую трубу с рабочих лопаток, где ее энергия напора и кинетическая энергия уменьшаются. Повышенное давление воды возникает, когда кинетическая энергия преобразуется в энергию давления.

Это вращение турбины вращает вал генератора для производства электроэнергии.

посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше о турбине Каплана:

Преимущества и недостатки турбины Каплана

Преимущества:

Ниже приведены преимущества турбин Каплана в различных областях их применения:

• Дизайн проще, и его легко реализовать.
• Для установки требуется меньше места.
• Имеют очень высокую эффективность по сравнению с другими
• Более эффективен при более низком напоре
• Количество лопаток меньше
• Нержавеющая сталь — это материал лезвия, который может уменьшить кавитацию.

Недостаток:

Несмотря на хорошие преимущества турбины Каплана, все же имеют место некоторые ограничения. Ниже приведены недостатки турбины Каплана в различных областях ее применения.

• Кавитация является основным недостатком турбины Каплана. Это происходит из-за перепада давления в отсасывающей трубе.
• Вал можно расположить только в вертикальном направлении.
• Для его работы требовался большой расход.

Заключение

Было объяснено, что турбины Каплана представляют собой водяную турбину пропеллерного типа, работающую по принципу реакции осевого потока. Его основная функция заключается в выработке электроэнергии. Это все для этого поста, где мы даем определение, применение, работу, компоненты и схему турбины Каплана. Мы также приводим его преимущества и недостатки.

Я надеюсь, что вы многое почерпнули из этого поста, если да, пожалуйста, поделитесь им с другими студентами. Спасибо за внимание, увидимся в следующий раз!