Dinge, die Sie über die Kaplan-Turbine wissen müssen

Mit der überwiegenden Mehrheit der Turbinen da draußen ist Kaplan einer. Es funktioniert nach dem Prinzip der axialen Strömungsreaktion, obwohl einige andere Typen nach diesem Prinzip arbeiten. In Axialströmungsturbinen strömt Wasser durch das Laufrad entlang der Richtung parallel zur Rotationsachse des Laufrads. Bleiben Sie bei mir, das wird weiter erklärt!

Heute lernen Sie die Definition, Anwendungen, Funktion, Komponenten, Diagramm und das Arbeitsprinzip einer Kaplan-Turbine kennen. Außerdem lernen Sie die Vor- und Nachteile dieser Kaplan-Turbine kennen.

Was ist eine Kaplan-Turbine?

Eine Kaplan-Turbine ist eine Wasserturbine vom Propellertyp, die nach dem Prinzip der axialen Strömungsreaktion arbeitet. Im Gegensatz zu anderen hat die Kaplan-Turbine verstellbare Schaufeln. Seine Erfindung ermöglichte eine effiziente Stromerzeugung in Anwendungen mit geringer Förderhöhe. Diese Fallhöhe reicht von 10 bis 70 Metern (33 bis 230 Fuß) und die Leistung reicht von 5 bis 200 MW. Die Verwendung von Kaplan-Turbinen liegt in der Stromerzeugung mit hohem Durchfluss und geringer Fallhöhe.

Kaplan-Turbinen sind die Weiterentwicklung der Francis-Turbine und ermöglichen eine effiziente Stromerzeugung bei Anwendungen mit geringer Fallhöhe. Bei Francis-Turbinen ist das nicht möglich, und da fängt die Modifikation an.

Ein österreichischer Professor Viktor Kaplan entwickelte diese Turbine im Jahr 1913. Er kombinierte automatisch angepasste Propellerblätter mit automatisch angepassten Leitwerken, sodass die Effizienz über einen weiten Bereich von Strömungen und Wasserständen erreicht werden kann.

Anwendungen der Kaplan-Turbine

Nachfolgend sind die Anwendungen einer Kaplan-Turbine aufgeführt:

• Kaplan-Turbinen werden häufig zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzt.
• Seine kleine Version oder sein Modell wird für die individuelle Stromerzeugung hergestellt.
• Große Kaplan-Turbinen sind für Standorte konzipiert, die mit höchstmöglicher Effizienz betrieben werden.
• In letzter Zeit werden Kaplan-Turbinen vor der Küste zur Erzeugung von Wellenenergie eingesetzt.

Hinweis :Genau wie bei anderen Turbinen besteht die Hauptfunktion einer Kaplan-Turbine in der Stromerzeugung.

Komponenten der Kaplan-Turbine

Nachfolgend sind die Komponenten einer Kaplan-Turbine und ihre Funktionen aufgeführt.

Schriftrolle:

Dies ist ein spiralförmiges Gehäuse mit abnehmender Querschnittsfläche. Wasser von den Druckrohren tritt in diese Komponente ein und bewegt sich dann zu den Leitschaufeln, wo es sich um 90° dreht. Es strömt auch axial durch das Laufrad. Das Laufrad, die Laufradschaufeln, die Leitschaufeln und andere Innenteile der Turbine sind vor äußeren Beschädigungen geschützt.

Leitschaufelmechanismus:

Kaplanturbinen nutzen den Leitschaufelmechanismus zur Steuerung der gesamten Turbine. Es öffnet und schließt je nach Strombedarf. In Fällen, in denen mehr Leistung erforderlich ist, öffnet es sich weiter, damit mehr Wasser auf die Rotorblätter treffen kann. Bei geringerer Leistung schließt es, um den Wasserfluss zu stoppen. Ohne diese Komponenten in Kaplan-Turbinen nimmt der Wirkungsgrad extrem ab.

Zugrohr:

Die Funktion eines Saugrohrs besteht darin, Wasser vom Ausgang einer Turbine zum Unterwasserkanal abzuführen. Dies liegt daran, dass der Druck am Ausgang des Laufrads von Reaktionsturbinen im Allgemeinen geringer als der atmosphärische Druck ist. Das Wasser am Ausgang kann nicht direkt in den Unterwasserkanal eingeleitet werden. Daher wird für die Wasserableitung ein Schlauch oder Rohr mit allmählich zunehmenden Querschnitten verwendet.

Läuferblätter:

In Kaplan-Turbinen sind Laufradschaufeln eine der wesentlichen Komponenten. Tatsächlich gilt es als das Herz von Kaplan-Turbinen, da es bei der Stromerzeugung hilft. Das Blatt ist mit einer Welle konstruiert, die mit der Welle des Generators verbunden ist. Auf dem Läufer ist ein großer Vorsprung montiert, der es den Klingen ermöglicht, fest zu sitzen. Diese Klingen sind auf einen optimalen Anstellwinkel für maximale Leistungsabgabe einstellbar. Kaplan-Turbinen haben Drehungen entlang ihrer Länge.

Kaplan-Turbinendiagramm:

Arbeitsprinzipien der Kaplan-Turbine

Die Funktionsweise einer Kaplan-Turbine ist weniger komplex und leicht verständlich. Bei seiner Arbeit tritt das aus der Druckleitung kommende Wasser in das Spiralgehäuse ein. Dieses Spiralgehäuse ist so geformt, dass der Strömungsdruck nicht verloren geht. Ein verstellbarer Leitapparat leitet das Wasser zu den Laufradschaufeln. Diese Schaufeln können sich je nach Durchflussanforderung selbst einstellen. Das Wasser macht eine 90-Grad-Drehung, sodass die Wasserrichtung axial zu den Laufradschaufeln verläuft.

Das Wasser trifft aufgrund der Reaktionskraft des Wassers auf, wenn die Laufradschaufeln beginnen, sich zu drehen. Für einen höheren Wirkungsgrad der Turbine sind die Laufradschaufeln entlang ihrer Länge gewunden. Daher wird ein optimaler Anstellwinkel für alle Schaufelquerschnitte erreicht.

Wasser tritt von den Laufradschaufeln in das Saugrohr ein, wo seine Druckenergie und kinetische Energie abnimmt. Der erhöhte Druck des Wassers wird erlebt, wenn die kinetische Energie in Druckenergie umgewandelt wird.

Diese Turbinendrehung dreht die Welle des Generators zur Stromerzeugung.

Sehen Sie sich das folgende Video an, um mehr über eine Kaplan-Turbine zu erfahren:

Vor- und Nachteile der Kaplan-Turbine

Vorteile:

Nachfolgend sind die Vorteile der Kaplan-Turbine in ihren verschiedenen Anwendungen aufgeführt:

• Das Design ist weniger komplex und kann einfach konstruiert werden.
• Für die Installation wird weniger Platz benötigt.
• Sehr hohe Effizienz im Vergleich zu anderen
• Effizienter bei niedrigerem Kopf
• Die Anzahl der Klingen ist geringer
• Edelstahl ist das Klingenmaterial, das Kavitation reduzieren kann.

Nachteil:

Trotz der guten Vorteile der Kaplan-Turbine treten dennoch einige Einschränkungen auf. Nachfolgend sind die Nachteile einer Kaplan-Turbine in ihren verschiedenen Anwendungen aufgeführt.

• Kavitation ist ein großer Nachteil einer Kaplan-Turbine. Es entsteht durch den Druckabfall im Saugrohr.
• Die Welle kann nur in vertikaler Richtung positioniert werden.
• Sein Betrieb erforderte eine große Durchflussrate.

Schlussfolgerung

Kaplan-Turbinen wurden als Wasserturbinen vom Propellertyp erklärt, die nach dem Prinzip der axialen Strömungsreaktion arbeiten. Seine Hauptfunktion ist die Stromerzeugung. Das ist alles für diesen Beitrag, in dem wir die Definition, Anwendungen, Arbeitsweise, Komponenten und das Diagramm der Kaplan-Turbine geben. Wir geben auch seine Vor- und Nachteile an.

Ich hoffe, Sie haben viel von diesem Beitrag, wenn ja, teilen Sie ihn bitte mit anderen Studenten. Danke fürs Lesen, bis zum nächsten Mal!