Водната турбина, като най-често срещаните са турбините на Каплан, Пелтон и Франсис, е голяма ротационна машина, която преобразува кинетичната и потенциалната енергия във водноелектрическа енергия. Тези съвременни еквиваленти на водното колело се използват повече от 135 години за промишлено производство на електроенергия, а напоследък и за производство на водноелектрическа енергия.
За какво се използват водните турбини днес?
Днес водноелектрическата енергия допринася за 16% от световното производство на електроенергия. През 19-ти век водните турбини са били използвани предимно за промишлена енергия, преди електрическите мрежи да станат широко разпространени. В момента те се използват за производство на електроенергия и могат да бъдат намерени в язовири или райони с силен воден поток.
С бързо нарастващото глобално търсене на енергия и фактори като изменението на климата и изчерпването на изкопаемите горива, водноелектрическата енергия има потенциал да окаже голямо влияние като форма на зелена енергия в световен мащаб. Тъй като търсенето на екологично чисти и екологично чисти източници на енергия продължава, турбините на Франсис биха могли да се окажат много популярно и все по-приемано решение през следващите години.
Как водните турбини генерират електричество?
Водното налягане, създадено от естествено или изкуствено течаща вода, съществува като източник на енергия за водните турбини. Тази енергия се улавя и превръща във водноелектрическа енергия. Водноелектрическата централа обикновено използва язовир на активна река за съхранение на вода. След това водата се освобождава на порции, преминава през турбината, върти я и активира генератор, който след това произвежда електричество.
Колко големи са водните турбини?
Въз основа на налягането, под което работят, водните турбини могат да бъдат класифицирани на високонапорни, среднонапорни и нисконапорни. Нисконапорните водноелектрически системи са по-големи, тъй като водната турбина трябва да е голяма, за да постигне висок дебит, докато върху лопатките се прилага ниско водно налягане. От своя страна, високонапорните водноелектрически системи не се нуждаят от толкова голяма обиколка на повърхността, тъй като се използват за оползотворяване на енергия от по-бързо движещи се водни източници.
Диаграма, обясняваща размера на различните части на водноелектрическата система, включително водната турбина
Диаграма, обясняваща размера на различните части на водноелектрическата система, включително водната турбина
По-долу ще обясним няколко примера за различни видове водни турбини, използвани за различни приложения и водно налягане.
Каплан турбина (0-60 м напор)
Тези турбини са известни като аксиални реакционни турбини, тъй като променят налягането на водата, докато тя тече през тях. Турбината на Каплан наподобява витло и разполага с регулируеми лопатки, за да увеличи максимално ефективността в диапазон от нива на вода и налягане.
Диаграма на турбина на Каплан
Пелтон турбина (300 м-1600 м напор)
Турбината на Пелтон – или колелото на Пелтон – е известна като импулсна турбина, тъй като извлича енергия от движеща се вода. Тази турбина е подходяща за приложения с висок напор, тъй като изисква голямо водно налягане, за да се приложи сила върху кофите с форма на лъжица и да се накара дискът да се върти и да генерира енергия.
Пелтонова турбина
Турбина Франсис (60 м-300 м напор)
Последната и най-известна водна турбина, турбината на Франсис, осигурява 60% от световната водноелектрическа енергия. Работейки като ударна и реактивна турбина, която работи при среден напор, турбината на Франсис съчетава концепции за аксиален и радиален поток. По този начин турбината запълва празнината между турбините с висок и нисък напор, създавайки по-ефективен дизайн и предизвиквайки инженерите днес да го усъвършенстват допълнително.
По-конкретно, Франсисовата турбина работи чрез преминаване на вода през спирален корпус в (статични) направляващи лопатки, които контролират потока на водата към (движещите се) лопатки на ротора. Водата принуждава ротора да се върти чрез комбинираното въздействие и реакция на силите, като накрая излиза от ротора през изпускателна тръба, която изпуска водния поток във външната среда.
Как да избера дизайн на водна турбина?
Изборът на оптимален дизайн на турбината често се свежда до едно нещо; количеството напор и дебит, с които разполагате. След като установите какъв вид водно налягане можете да използвате, можете да решите дали затворен „дизайн на реактивна турбина“, като турбината на Франсис, или отворен „дизайн на импулсна турбина“, като турбината на Пелтон, е по-подходящ.
Диаграма на водната турбина
Накрая можете да установите необходимата скорост на въртене на предложения от вас електрически генератор.
Време на публикуване: 15 юли 2022 г.
