Hydraulisches Becken.
Hydraulische Kraft.

Dam.
Hydraulikkraft.

Francis-Turbine

Francis-Turbine

Die Francis-Turbine ist eine hydraulische Turbine, die in hydraulischen Kraftwerken mit erheblicher Fallhöhe eingesetzt wird.

Die Francis-Turbine ist eine Art hydraulische Turbine, die vom britisch-amerikanischen Ingenieur James Bicheno Francis gebaut wurde. Die Aufgabe der Francis-Turbine besteht hauptsächlich darin, mit Hilfe eines Generators Strom zu erzeugen. Francis- Turbinen haben eine hohe Auslastungskapazität von mehr als 90% und ein breites Spektrum an Aktivitäten, verglichen mit der Höhe (Gebäudeabfall) der durch die Turbine strömenden Flüssigkeit. Dies wird besonders im Wasser hervorgehoben, wo es in einem Fall von 20 Metern bis 700 Metern eine optimale Leistung erzielt und die Ausgangsleistung von einigen Kilowatt bis 750 MW variiert. Der Rotordurchmesser kann 1 bis 10 m und die Rotationsgeschwindigkeit 83 bis 1000 U / min betragen.

 

Die Francis-Turbine ist die häufigste Art von Turbine, die in Stromerzeugungsanlagen installiert wird, die auf der Grundlage des Massenstroms von Wasser durch eine Produktionsanlage arbeiten. In den meisten Fällen handelt es sich dabei um Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energien mit Wasserkraft.

Anwendungen der Francis-Turbine

Francis- Turbinen haben die Eigenschaft, dass sie einen hohen Wirkungsgrad haben. Darüber hinaus kann diese Art von Hydraulikturbinen mit einem unterschiedlichen Bereich von Köpfen und Strömungen ausgelegt werden.

Derzeit ist die Francis-Turbine eine der meistgenutzten Turbinen weltweit. Die Einheiten vom Francis-Typ decken einen Kopfbereich von 40 bis 600 m (130 bis 2.000 Fuß) ab, und die Ausgangsleistung des angeschlossenen Generators variiert von einigen Kilowatt bis 800 MW. Die großen Francis-Turbinen sind individuell gestaltet, so dass jeder Standort mit der Wasserversorgung und der Wasserhöhe arbeitet, die mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad erreicht werden. Im Allgemeinen arbeiten Francis- Turbinen mit einem Wirkungsgrad von mehr als 90%.

Im Gegensatz zur Pelton-Turbine läuft die Francis-Turbine zu jeder Zeit vollständig mit Wasser gefüllt. Die Turbine und der Auslasskanal können außerhalb des Sees oder des Meeres außen angeordnet werden, wodurch die Neigung zur Kavitation verringert wird.

Neben der Erzeugung von elektrischem Strom können die Francis-Lastwagen auch zum Lagern von Pumpen verwendet werden. In diesem Fall füllt die Turbine einen Tank, der die Funktion der vom Generator angetriebenen Pumpe übernimmt. Der Generator wirkt in diesem Fall in Zeiten geringen Energiebedarfs als großer Elektromotor. Wenn der Energiebedarf hoch ist, wird der Generator umgekehrt und zur Erzeugung von Energie während des Spitzenbedarfs verwendet. Diese Pumpenspeicher dienen als große Energiespeicher, um "überschüssige" elektrische Energie in Form von Wasser in hohen Lagerstätten zu speichern. Dies ist eine der wenigen Methoden, mit denen ein temporärer Überschuss an elektrischer Kapazität für die spätere Verwendung gespeichert werden kann.

Theorie der hydraulischen Turbine Francis

Die Francis-Turbine, eine Art Wasserstrahlturbine, verwendet die kinetische Energie von Leitungswasser als Druckenergie, um ein Wasserrad zu drehen.

Die Turbine befindet sich zwischen dem Einlasskanal, an dem der Hochdruck angelegt wird, und dem Niederdruckauslasskanalabschnitt und ist normalerweise am Fuß des Damms eines Wasserkraftwerks installiert.

Der Eingangsteil der Turbine ist ein Gehäuse (Spiralkammer), das spiralförmig ausgebildet ist, und mehrere Leitschaufeln (Leitschaufeln) bewirken, dass das Wasser tangential in Richtung des Korridors fließt. Fließende Wasserfläche, um die Flure zu drehen. Der Öffnungsgrad der Leitrippe kann eingestellt werden, um einen effizienten Betrieb entsprechend der verwendeten Wassermenge durchzuführen.

Das Wasser, das durch den Korridor fließt, wirkt auch auf den Korridor, wenn es in Richtung der axialen Mitte geht. Neben dem Wasserdruck (Wasserdruck) unterstützt diese Eigenschaft die Nutzung von hydraulischer Energie aus dem Wasser, das landeinwärts fließt.

Nachdem er in Form einer Kaffeetasse auf dem Flur agiert hat, kommt das Wasser mit der kinetischen Energie und mit der potenziellen Energie auf ein Minimum und der Wirbel verschwindet ebenfalls. Am Auslass der Hydraulikturbine ist ein Saugrohr angeschlossen, das in Verbindung mit der Verringerung der Wassergeschwindigkeit und der Wiederherstellung der kinetischen Energie gebildet wird.

Geschichte der Francis-Turbine

In der Vergangenheit wurden viele Arten von Turbinen in Mühlen und Fabriken verwendet, aber die meisten von ihnen haben Probleme mit der Effizienz. Im 19. Jahrhundert kam die Verbesserung der Hydraulikturbine voran, und schließlich wurde die Schulter mit der Dampfmaschine als Hauptmaschine ausgerichtet.

 

1826 entwickelte der französische Ingenieur Benoit Fourneyron die erste Wasserturbine, die einen hohen Auslastungsgrad hatte (bis zu 80%). In der Fourneyron-Wasserturbine fließt Wasser durch die Statorschaufeln von der Welle zur Peripherie und den Einfluss auf die Rotorschaufeln, indem die potentielle Energie des Wassers in kinetische Energie umgewandelt wird.

1848

Der amerikanische Ingenieur J.B. Francis hat mit dem Bau einer Reaktionsturbine eine Revolution in der Konstruktion einer hydraulischen Turbine eingeleitet. Reaktions- oder Kompressionsturbinen werden Wasserturbinen genannt, bei denen der Druck am Rotoreintritt größer ist als am Auslass. In Vorbehandlungsturbinen wird ein Teil der potentiellen Energie im Stator in kinetische Energie und ein Teil im Rotor umgewandelt. Durch Drehen des Absperrhahns wird der Bewegungsbetrag und die Reaktionskraft geändert (Druckdifferenz, Coriolis-Effekt usw.).

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Geändert am: 26. November 2018