Kaplan contro Francis Turbine
L'acqua, sempre in movimento, porta con sé energia. Gli esseri umani si sono sempre meravigliati dell'enorme potere di esso e spesso ne hanno fatto uso. Ma, solo sulla scia del 19 ° secolo, gli ingegneri hanno sviluppato macchinari per sfruttare questa energia con efficienza. Le turbine sono le macchine progettate per catturare l'energia dal flusso del fluido e trasformarla in energia meccanica.
La turbina Francis e la turbina Kaplan sono due tipi di turbine a reazione utilizzate nelle centrali idroelettriche per azionare il generatore. Sono i tipi più comuni di turbine che vengono utilizzati nelle moderne centrali elettriche.
Francis Turbine
La turbina Francis fu sviluppata dall'inglese James B. Francis nel 1849 mentre lavorava come ingegnere capo della Locks and Canals Company. La turbina è stata progettata per alimentare le macchine della fabbrica tessile utilizzando il fiume vicino. Utilizzando metodi scientifici e sperimentazioni è stato in grado di sviluppare il design per ottenere un'efficienza fino al 90%. Oggi le turbine Francis sono le turbine più utilizzate al mondo.
La turbina Francis è racchiusa in un involucro e le pale hanno speciali caratteristiche curve progettate per ottenere prestazioni ottimali dalla turbina. Le turbine Francis funzionano sotto un battente d'acqua di 10-650 metri e il generatore azionato dalla turbina può fornire una potenza fino a 750 MW. Le turbine hanno una gamma di velocità da 80 a 100 giri al minuto.
La turbina Francis ha un gruppo albero verticale e un gruppo rotore orientato orizzontalmente, chiamato corridore, che opera sott'acqua. Anche l'ingresso dell'acqua è verticale ed è diretto verso il corridore da alette di guida controllabili. Il corridore ruota principalmente a causa del peso / pressione dell'acqua.
Turbina Kaplan
La turbina Kaplan è stata sviluppata nel 1913 dal professore austriaco Viktor Kaplan. È anche conosciuta come la turbina dell'elica perché il suo corridore assomiglia all'elica di una nave. Dispone di alette regolabili e cancelletti per ottenere l'ottimale efficienza in diverse condizioni di pressione / prevalenza. Pertanto, la turbina Kaplan può ottenere efficienze fino al 95% e funzionare in condizioni di bassa prevalenza, cosa che non è possibile nelle turbine Francis.
Nella turbina Kaplan anche il corridore è azionato dalla pressione e il livello di ingresso dell'acqua è controllato dalle alette di guida. Il salto d'acqua della turbina Kaplan varia da 10 a 70 metri e la potenza del generatore può essere da 5 a 120 MW. Il diametro del corridore è di circa 2-8 metri e fornisce 80-430 giri al minuto. Poiché le turbine Kaplan sono in grado di funzionare in condizioni di bassa prevalenza, vengono utilizzate nella produzione di potenza ad alto flusso e bassa prevalenza in tutto il mondo.
Qual è la differenza tra Kaplan e Francis Turbines?
• Nella turbina Kaplan l'acqua entra assialmente ed esce assialmente, mentre nella turbina Francis l'acqua entra radialmente nel corridore ed esce assialmente.
• Il corridore della turbina Kaplan ha 3-8 pale mentre il corridore della turbina Francis ha 15-25 pale in generale.
• La turbina Kaplan ha un'efficienza maggiore della turbina Francis.
• La turbina Kaplan è più piccola e compatta rispetto alla turbina Francis.
• La velocità di rotazione (RPM) è superiore a quella della turbina Francis.
• La turbina Kaplan ha una minore perdita di attrito e una maggiore efficienza.
• Le turbine Kaplan possono funzionare in un'ampia gamma di condizioni di prevalenza, ma la turbina Francis richiede condizioni di prevalenza relativamente più elevate.
• Le turbine Kaplan sono utilizzate in piccole centrali idroelettriche.
