Kaplan vs Francis Turbine
Vann, alltid i bevegelse, bærer energi med seg. Mennesker har alltid lurt på den enorme kraften i det og ofte brukt kraften. Men først i løpet av 1800-tallet utviklet ingeniører maskiner for å utnytte denne energien med effektivitet. Turbiner er maskinene designet for å fange opp energien fra væskestrømmen og gjøre den om til mekanisk energi.
Francis-turbinen og Kaplan-turbinen er to typer reaksjonsturbiner som brukes i vannkraftverk for å drive generatoren. De er de vanligste typene turbiner som brukes i de moderne kraftverkene.
Francis Turbine
Francis-turbinen ble utviklet av engelskmannen James B. Francis i 1849 mens han jobbet som overingeniør i Locks and Canals Company. Turbinen ble designet for å drive tekstilfabrikkmaskiner ved å bruke elven i nærheten. Ved hjelp av vitenskapelige metoder og eksperimentering var han i stand til å utvikle designet for å oppnå opptil 90% effektivitet. I dag er Francis-turbiner de mest brukte turbinene i verden.
Francis-turbinen er innkapslet i et foringsrør, og bladene har spesielle buede funksjoner designet for å oppnå optimal ytelse fra turbinen. Francis-turbiner opererer under et vannhode på 10-650 meter, og generatoren som drives av turbinen kan gi en effekt på opptil 750 MW. Turbinene har et hastighetsområde fra 80 til 100 omdreininger per minutt.
Francis-turbinen har en vertikal akselenhet og en horisontalt orientert rotorenhet, kalt løperen, som opererer under vann. Vanninntaket er også loddrett og er rettet mot løperen med kontrollerbare ledeskovler. Løperen roterer hovedsakelig på grunn av vannets vekt / trykk.
Kaplan Turbine
Kaplan-turbinen ble utviklet i 1913 av den østerrikske professoren Viktor Kaplan. Det er også kjent som propellturbinen fordi løperen ligner propellen til et skip. Den har justerbare kniver og gangporter for å oppnå optimal effektivitet under forskjellige trykk / hode forhold. Derfor kan Kaplan-turbiner oppnå effektivitet opptil 95% og operere under svakt hode, noe som ikke er mulig i Francis-turbiner.
I Kaplan-turbinen blir også løperen drevet av trykket og vanninngangsnivået styres av ledeskovlene. Vannhodet til Kaplan-turbinen varierer fra 10-70 meter, og generatorens effekt kan være fra 5-120 MW. Løperdiameteren er omtrent 2-8 meter og gir 80-430 omdreininger per minutt. Siden Kaplan-turbinene er i stand til å operere under forhold med lavt hode, brukes de i kraftig, lavhøyt kraftproduksjon over hele verden.
Hva er forskjellen mellom Kaplan og Francis Turbines?
• I Kaplan kommer turbinvann inn aksialt og går aksialt, mens turbinvann i Francis kommer radielt inn i løperen og går aksialt ut.
• Kaplan turbinløper har 3-8 kniver mens Francis turbinløper har 15-25 kniver generelt.
• Kaplan-turbinen har høyere effektivitet enn Francis-turbinen.
• Kaplan-turbinen er mindre og kompakt sammenlignet med Francis-turbinen.
• Rotasjonshastigheten (RPM) er høyere enn Francis-turbinen.
• Kaplan-turbinen har mindre friksjonstap og høyere effektivitet.
• Kaplan-turbiner kan operere under et bredt spekter av hodeforhold, men Francis-turbinen krever relativt høyere hodeforhold.
• Kaplan-turbiner brukes i små vannkraftverk.
