Turbina hidraulică este un dispozitiv care transformă energia în mișcare a apei în energie mecanică de rotație a rotorului acesteia.
Din legea de bază a mecanicii fluidelor - legea lui Bernoulli - că rotorul specific H1 de intrare a energiei este hidroturbina
și ieșirea rotorului
unde p - presiunea Pa; q - densitatea lichidului, kg / m3; g - accelerația gravitațională, m / s 2; z - nivelul debitului de bază în raport cu planul primit comparație marcator (înălțime), m; v - viteza de, m / s.
H. m sau valori în J / H.
Apa a dat rotorul energia este egală cu diferența de energie în debitul la rotor și după aceea:
Astfel, întregul flux al costurilor energetice ale z1 -z2 poziția energetică. energie de presiune (care formează împreună o energie potențială) și energia cinetică
Turbine hidraulice, folosind cel puțin parțial, energia potențială sunt numite reactive.
La un astfel de proces de conversie hidraulică turbinelor cu energie în rotor are loc cu o presiune în exces. În plus, o roată de turbină este parțial folosit și energia cinetică a fluxului.
În cazul în care turbina hidraulică utilizează numai energia cinetică a curentului, ei nazyvayutsyaaktivnymi. In astfel de turbine, Z1 = Z2, P1 = P2, m. E. Apa intră în rotor fără suprapresiune, și aproape toate presiunea este transformată în viteză.
turbină hidraulică de putere conform ecuației anterior dat poate fi exprimată ca:
Din această formulă rezultă una și aceeași putere de la câteva sute de kilowați la câteva sute de megawați pot fi obținute la mică și mare QT HT și vice-versa.
În practică, este acceptat să împartă în clase sisteme de turbine hidro, tipuri și serii.
jet Clasa turbinelor cu apă combină următoarele sisteme: axial (elicei și Kaplan), diagonale și turbine Francis.
In clasa de turbine hidro active, cele mai utilizate pe scară largă așa-numitele turbine Pelton.
Fiecare sistem cuprinde o multitudine de tipuri având părți geometrically similare și identice de viteză specifică de curgere (viteză de rotație a turbinei, care funcționează sub o presiune de 1 m și capacitatea de dezvoltare de 1 l. A), dar care diferă în dimensiune. Geometric hidroturbina similare formează o serie de diferite dimensiuni.
In plus, toate turbină hidraulică este împărțită convențional în presiune joasă, medie și înaltă.
Hidroturbine împărțite convențional în mici, mijlocii și mari.
Pentru a include turbine hidro mici, a căror capacitate este de până la 1000 kW.
La mijloc sunt capacitatea de turbine hidraulice de la 1000 kW la 15.000 kW.
Pentru turbinele hidro mari să aibă mai multă putere decât media.
turbină hidraulică activă. Cele mai comune turbine hidraulice active sunt Pelton (în străinătate sunt numite turbine de tip Pelton). Diagrama schematică a cupei turbinei prezentată în Fig. 7.4. Apa din conducta din amonte 2 1 este alimentat rotorul 4, realizat sub forma unui disc montat pe un ax turbină orizontal și se rotește în aer. Dintre disc situate paletelor cu cupe (găleți) 7. Cupele sunt distribuite uniform peste bordura rotorului și secvențial, una „iar cealaltă, atunci când se rotește“ ia „jet de apă.
Alimentare apă la rotor prin duza 3, care este situată în interiorul acului de reglare. Duza este o duză convergentă, din găurile cu care turbina este ejectat cu jet de apă, întreaga energie este, pierdere mai mică se referă la energia cinetică de rotație a roții turbinei. Rotorul și duza sunt plasate într-o carcasă închisă 5.
Acul poate fi mutat în duza în direcție longitudinală, pentru a schimba secțiunea sa de ieșire și astfel reglează debitul apei prin turbină.
Într-o poziție extremă acul este complet închide duza, ceea ce duce la o stagnare a turbinei. Apa, oferind energia la rotor, curge în jos din ea în canalul de evacuare (în aval).
Figura 7.4 - Schema turbinei de impuls (Almatinskaya HPP-1, APC)
Dacă unitate hidraulică deconectat de la sursa de alimentare și oprire rapidă a turbinei în conducta de alimentare poate fi foarte periculos pentru ciocan conducte de apa. Pentru a preveni lovitura de berbec, acul se închide încet. Și pentru a preveni dispersia vitezei turbinei periculoase și să oprească jeturile rapide cu descărcare aplicate de rotor spre aval prin deflector 6. Când derivarea de urgență a turbinei de intrare operație ac jet și se deplasează simultan penei de deviere.
Montarea aranjament turbine de tip Pelton sunt foarte diverse, ele pot fi diferite în arborele de localizare (vertical și orizontal), numărul de duze pe același ax și rotoarele.
turbine de tip Pelton sunt folosite în intervalul de presiune 300 - 1770 m de diametrul rotorului la 7,5 m turbină Cunoscute 300 MW ..
Clasa turbine hidro reactive. Prin turbine reactive sunt: Francis, elice, Kaplan și diagonală. Forma generală a rotoarele prezentate în figura 7.5.
Principalele caracteristici sunt caracteristice pentru jet de turbine. Rotorul se află complet în apă, astfel încât energia de transferuri de debit simultan toate palele rotorului.
Înainte de a rotorului doar o parte din energia cinetică a apei stocată sub formă de energie potențială reprezentată de repaus, corespunzătoare presiunii diferențiale înainte și după roțile.
ca / presiune prin traseul de curgere a rotorului excesului de curgere a apei p (Qg) este consumat pentru a crește viteza relativă, adică, pentru a crea o presiune de curgere cu jet de pe palete. Schimbarea direcției de curgere datorită curbura lamelor dă naștere la presiunea de curgere activă.
a) o axă radială; b) elice; c) Kaplan;
g) dvuhperovaya; d) diagonală.
Figura 7.5 - Vedere generală a rotoarelor turbinelor cu jet
turbine de apă elicea (Pr). Rotorul 1 (a se vedea figura 7.6) constă dintr-o carcasă (manșon) cu un carenaj 2 și lamele 3 montate la un unghi de rotație # 966;. În lamele rotorului flux intră numai în direcția axială, astfel încât acestea sunt numite, de asemenea, apa de la turbina axială (Kaplan turbină în străinătate).
Figura 7.6 - Rotorul este o turbină cu elice 123
Pentru alimentarea cu apă a aparatului de ghidare a turbinei de apă 5 servește camera turbinei 4.
Numărul de palete ale rotorului depinde de presiunea și poate varia de la 3 la 8 (creșteri cu presiune în creștere).
turbine Kaplan (PL). Conform turbinelor Variantei Kaplan nu diferă de elice, dar în timpul funcționării palelor rotorului se pot roti în jurul axelor lor perpendicular pe axa arborelui (vezi figura 7.6 și 7.7).
1) al carcasei rotorului, 2) carenaj, 3) camera lamă 4) rotor, 5) a ghidajului lamei aparate
Figura 7.7 - Turbina Kaplan turbină
Puterea furnizată de rotor și o turbină hidraulică, eficiența sa pentru un anumit cap depinde atât de deschiderea lamelor de ghidare 5 și unghiul de rotație p a lamelor în raport cu butucul. Variind setarea unghiului palelor la diferite deschideri de ghidare cu palete, și, în consecință, la putere diferite, putem găsi o poziție a lamelor la care randamentul turbinei cu apă va avea cea mai mare valoare. paletele rotorului cu turbina hidraulică poate fi rotită cu un anumit unghi (optim) (de unde și numele Kaplan), concomitent cu schimbarea deschiderii vanelor de ghidare. Acest regulament dublă oferă mari avantaje, cum prevede menținerea automată a eficiență ridicată pe o gamă largă de putere.