Turbina Francisa: Różnice pomiędzy wersjami
| [wersja nieprzejrzana] | [wersja nieprzejrzana] |
Usunięta treść Dodana treść
Nie podano opisu zmian |
Wprowadzono treść w oparciu o wersję angielską en:Francis turbine |
||
Linia 1:
[[Image:M vs francis schnitt 1 zoom.jpg|thumb|right|240px|Turbina Francisa (źródło: Voith-Siemens)]]
'''Turbina Francisa''' jest to rodzaj [[turbina wodna|turbiny wodnej]], która jest umieszczona jako zatopiona w zborniku górnym, gdzie [[woda]] dopływa całym obwodem do kierownicy i wówczas przyśpierza, a następnie zasila [[wirnik]] roboczy na całym [[obwód|obwodzie]]. Po przepłynięciu [[kanał]]ami między łopatkami w [[kształt|kształcie]] [[dysza|dysz]] woda z dużą prędkością opuszcza wirnik i wchodzi do [[rura ssawna|rury ssawnej]]. Temu procesowi towarzyszy reakcja hydrodynamiczna, która wprowadza wirnik w [[ruch]] w kierunku przeciwnym do wylotu wody.▼
▲'''Turbina Francisa'''
==Historia==
[[Image:Francis_turbine_parts.png|thumb|left|Części turbiny Francisa]]
[[Image:Francis_Runner_grandcoulee.jpg|thumb|right| Wirnik turbiny Francisa, Tama Grand Coulee]]
[[Koło wodne]] od setek lat było wykorzystywane w Europie do napędzania prostych maszyn takich jak żarna młyńskie. W wieku XIX rewolucja przemysłowa znacznie zwiększyła zapotrzebowania na pracę urządzeń mechanicznych. Rozwój turbin wodnych pozwolił im na konkurowanie z [[silnik parowy|silnikami parowymi]], tam gdzie dostępna była energia płynącej wody.
W roku [[1826]] [[Benoit Fourneyron]] skonstruował turbinę wodną wysokiej wydajności (80%) z zewnętrznym przepływem. Wodę kierowano stycznie na wirnik, co powodowało jego rotację. Około roku [[1820]] [[Jean-Victor Poncelet]] skonstruował turbinę z przepływem wewnętrznym działającej na podobnej zasadzie. Kolejna podobna wersja turbiny została opatentowana w [[Stany Zjednoczone Ameryki Północnej|Ameryce]] w roku [[1838]] przez S. B. Howd'a
W roku [[1848]] [[James B. Francis]] udoskonalił projekty poprzedników, dzięki czemu jego turbina osiągnęła 90% sprawności. Ten amerykański inżynier zastosował podejście naukowe. Przeprowadził szereg eksperymentów, dzięki czemu jego turbina okazała się wyraźnie lepsza. Opracował szereg technik obliczeniowych, które pozwoliły pokoleniom pracującym po nim inżynierów lepiej zrozumieć zjawiska zachodzące podczas przepływu wody na łopatkach. W oparciu o jego prace możliwe stało się zaprojektowanie turbiny uwzględniającej warunki hydrologiczne panujące w miejscu jej pracy.
==Podstawy teoretyczne==
Turbina Francisa, jest turbiną reakcyjną, co oznacza, że płyn roboczy podczas przepływu przez to urządzenie się rozpręża. Potencjalna energia płynu zostaje przekształcona w kinetyczną energię obracającego się wirnika. Turbina znajduje się między zbiornikiem płynu o wyższym ciśnieniu (wyższy poziom cieczy) i zbiornikiem zawierającym płyn o niższym ciśnieniu (niższy poziom cieczy). Źródłem różnicy ciśnień jest w przypadku hydroelektrowni siła ciążenia.
Przewód dostarczający ciecz roboczą ma kształt spirali. Poruszający się płyn przemieszcza się po coraz mniejszym promieniu, co zgodne z zasadą zachowania momentu pędu prowadzi do wzrostu prędkości obrotowej. Podobnie dzieje się gdy kręcący się łyżwiarz składa szeroko rozłożone ręce, co znacznie zwiększa jego obrotu. Łopatki kierujące prowadzą płyn stycznie do kierunku rotacji wprost na łopatki wirnika. Kont ustawienia łopatek może być regulowany, co pozwala na zapewnienie optymalnej pracy w szerokim zakresie różnicy ciśnień. Łopatki wirnika nie są ruchome.
<gallery>
Image:Francis_Turbine_complete.jpg|Turbina Francisa i generator
Image:Francis_Turbine_Low_flow.jpg|Łopatki kierujące ustawienie dla minimalnego przepływu (przekrój)
Image:Francis_Turbine_High_flow.jpg|Łopatki kierujące ustawienie dla maksymalnego przepływu (przekrój)
</gallery>
Podczas opuszczania wirnika woda trafia na specjalnie ukształtowany kołpak wirnika. Jego kształt pozwala na zmniejszenie prędkości wody i zwiększenie ciśnienia.
==Zastosowania==
[[Image:Francis_Turbine_inlet_scroll_Grand_Coulee_Dam.jpg|thumb|right|Spiralny przewód turbiny Francisa, Tama Grand Coulee]]
Większe turbiny Francisa są projektowane specjalnie dla każdego miejsca, w którym zostaną zastosowane, co pozwala osiągać sprawność powyżej 90%. Są niezwykle kosztowne w produkcji i instalacji, ale zachowują sprawność przez dekady.
Turbiny Francisa mogą być stosowana w [[Elektrownia szczytowo-pompowa|elektrownia szczytowo-pompowa]], gdzie nadmiarowy prąd elektryczny wykorzystywany jest do pompowania wody. W okresie szczytu poboru mocy, turbina Francisa ponownie zaczyna produkować prąd, aby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie. W ten sposób możliwe jest zbilansowanie sieci energetycznej.
==Zobacz też==
*[[Turbina Kaplana]]
==Linki zewnętrzne==
*[http://www.du.edu/~jcalvert/tech/fluids/turbine.htm Wstęp do turbin] {{lang|ang.}}
*[http://www.hydro.power.alstom.com/home/equipment___systems/hydro_turbines/francis_turbines/Overview/6608.EN.php?languageId=EN&dir=/home/equipment___systems/hydro_turbines/francis_turbines/Overview/ Przegląd turbin Alstom] {{lang|ang.}}
*[http://www.gepower.com/prod_serv/products/hydro/en/turbines/francis.htm Turbiny Francisa GE] {{lang|ang.}}
*[http://www.waterturbine.com/ Produkcja miniaturowych turbin wodnych] {{lang|ang.}}
*[http://www.voithsiemenshydropower.com/vs_e_prfmc_pwrful_prdcts_turbines_francis.htm Turbiny firmy Voith Siemens] {{lang|ang.}}
[[Kategoria:Alternatywne źródła energii]]
[[Kategoria:Maszyny]]
[[cs:Francisova_turb%C3%ADna]]
[[de:Francis-Turbine]]
[[es:Turbina Francis]]
[[en:Francis turbine]]
[[fr:Turbine Francis]]
[[it:Turbina Francis]]
[[hu:Vízturbina]]
[[nl:Francisturbine]]
[[ja:フランシス水車]]
[[no:Francisturbin]]
[[nn:Francisturbin]]
| |||