Vodna turbina

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje
Francisova vodna turbina za električno centralo na Grand Coulee Dam.

Vódna turbína je pogonski stroj, pri katerem se potencialna energija vode pretvarja v mehansko energijo, ta pa se z električnim generatorjem pretvarja v električno energijo. Turbina in generator tvorita turboagregat.

Glede na pretvorbo energije, vodne turbine delimo v dve skupini:

Enakotlačne turbine so delno oblite in morajo biti za normalno obratovanje postavljene na spodnjo gladino vode. Nadtlačne pa so polno oblite in izkoriščajo celotni padec vode od zgornje do spodnje gladine.

Peltonova turbina.

Vodne turbine locimo tudi glede na smer pretoka vode:

  • radialne (Francisova turbina)
  • aksialne (Kaplanova turbina)
  • diagonalne
  • tangencialne (Peltonova turbina)

Delimo pa jih tudi glede na lego osi vodne turbine:

  • navpične
  • vodoravne
  • poševne

Specifična vrtilna hitrost[uredi | uredi kodo]

Različne oblike vodnih turbin so razvili zaradi različnih okoliščin uporabe. Najpomembnejši parametri so: tlak vode pred turbino (g.∆H), volumski pretok vode (Q) in predvidena vrtilna hitrost (n). S pomočjo teorije podobnosti lahko strnemo tri vplivne parametre v en brezdimenzijski pokazatelj: specifično vrtilno hitrost Ns[1] [2] [3]:

N_s = \frac { n \sqrt Q } { (gH)^{ 3/4 } }


N_s - specifična vrtilna hitrost
n - vrtilna hitrost (število vrtljajev turbine) (1/s)
Q - volumski pretok (m³/s)
H - tlačna višina (razlika med nivojem zgornje vode in letgo turbine) (m)
g - gravitacijski pospešek(m/s²)

Uporabimo podatke za pretok in tlačno višino pri kateri želimo doseči največji izkoristek, to je najpogostejše velikosti teh parametrov.

Pozor: nekatere definicije specifične vrtilne hitrosti ne vsebujejo zemeljskega pospeška. V tem primeru izraz ni brezdimenzijski in se izračunane vrednosti razlikujejo glede na merske enote. V uporabi je tudi podobna definicija, ki se nanaša na specifično vrtilno hitrost v rad-1.

Kraut uporablja oznako ns:

n_q = \frac { n \sqrt q_v } { (H)^{ 3/4 } }

kjer ima q_v enak pomen kot Q.

Primerjalna tabela oblik rotorjev turbin[uredi | uredi kodo]

Tabela je uporabna za vodne turbine in vodne črpalke. Vodne turbine dosegajo višje izkoristke kot črpalke. Tudi velikost stroja vpliva na dosegljiv izkoristek, ta je pri večjih strojih višji.


n_q (specifična vrtilna hitrost, vrt. na minuto) Vrsta rotorja Oblika rotorja Maks. tlačna višina Maks. izkoristek (za črpalke)
7 – 30 Radialna turbina/črpalka Radialpumpe mit tiefem nq 800 m (bis 1200 m) 40 – 88 %
50 Radialna turbina/črpalka Radialpumpe mit mittlerem nq 400 m 70 – 92 %
100 Radialna turbina/črpalka Radialpumpe mit hohem nq 60 m 60 – 88 %
135 Polaksialna turbina/črpalka Halbaxialpumpe mit tiefem nq 100 m 70 - 90 %
160 Polaksialna turbina/črpalka Halbaxialpumpe mit hohem nq 20 m 75 – 90 %
160 – 400 Aksialna turbina/črpalka Axialpumpe 2 – 15 m 70 – 88 %

Raidalne in polradialne turbine imenujemo tudi Francisove, aksialne pa Kaplanove oziroma v izvedbah za zalo nizke padce cevne turbine.

Peltonove turbine imajo povsem drugačno zasnovo (glej zgoraj), uporabne pa so za zelo nizke vrednosti n_q , do 10 vrt./minuto oziroma pri izvedbah z več šobami do 20 vrt./minuto.

Viri[uredi | uredi kodo]

  1. ^ B. Kraut: Strojniški priročnik
  2. ^ Gradivo: Modelne raziskave, Fakulteta za strojništvo, Ljubljana, februar 2012]
  3. ^ Proizvodnja električne energije - osnove hidroelektrarn - Zapiski predavanj, Fakulteta za elektrotehniko v Ljubljani, šolsko leto 2010/2011