Unterschied zwischen Kaplan und Francis Turbine

Kaplan vs Francis Turbine
 

Wasser ist immer in Bewegung und trägt Energie mit sich. Die Menschen haben sich schon immer über die enorme Kraft gewundert und oft von der Kraft Gebrauch gemacht. Doch erst im 19. Jahrhundert entwickelten Ingenieure Maschinen, um diese Energie effizient einzusetzen. Turbinen sind Maschinen, die die Energie aus dem Fluidstrom aufnehmen und in mechanische Energie umwandeln.

Francis-Turbine und Kaplan-Turbine sind zwei Arten von Reaktionsturbinen, die in Wasserkraftwerken zum Antrieb des Generators verwendet werden. Dies sind die häufigsten Turbinentypen, die in modernen Kraftwerken verwendet werden.

Francis Turbine

Francis Turbine wurde 1849 von dem Engländer James B. Francis entwickelt, als er als leitender Ingenieur der Locks and Canals Company arbeitete. Die Turbine wurde entwickelt, um die Maschinen der Textilfabrik mit dem Fluss in der Nähe zu betreiben. Mit wissenschaftlichen Methoden und Experimenten konnte er das Design so entwickeln, dass es eine Effizienz von bis zu 90% erreicht. Heute sind Francis-Turbinen die am häufigsten verwendeten Turbinen der Welt.

Die Francis-Turbine ist in einem Gehäuse eingeschlossen, und die Schaufeln haben spezielle gekrümmte Merkmale, um die Turbine optimal zu betreiben. Francis-Turbinen arbeiten mit einer Wassertiefe von 10 bis 650 Metern, und der von der Turbine angetriebene Generator kann eine Leistung von bis zu 750 MW liefern. Die Turbinen haben einen Drehzahlbereich von 80 bis 100 Umdrehungen pro Minute.

Die Francis-Turbine verfügt über eine vertikale Wellenbaugruppe und eine horizontal ausgerichtete Rotorbaugruppe, die als Läufer bezeichnet wird und unter Wasser arbeitet. Der Wassereinlass ist ebenfalls vertikal und wird durch steuerbare Leitschaufeln auf den Läufer gerichtet. Der Läufer dreht sich hauptsächlich aufgrund des Gewichts / Drucks des Wassers.

Kaplan-Turbine

Die Kaplan-Turbine wurde 1913 vom österreichischen Professor Viktor Kaplan entwickelt. Es ist auch bekannt als Propellerturbine weil sein Läufer dem Propeller eines Schiffes ähnelt. Es verfügt über verstellbare Klingen und Schlupftore, um bei unterschiedlichen Druck- / Kopfbedingungen die optimale Effizienz zu erzielen. Daher kann die Kaplan-Turbine Wirkungsgrade von bis zu 95% erreichen und unter niedrigen Kopfbedingungen arbeiten, was bei Francis-Turbinen nicht möglich ist.

In der Kaplan-Turbine wird auch der Läufer vom Druck angetrieben und der Wassereingang wird von den Leitschaufeln gesteuert. Der Wasserkopf der Kaplan-Turbine reicht von 10 bis 70 Metern und die Generatorleistung kann 5 bis 120 MW betragen. Der Läuferdurchmesser beträgt etwa 2 bis 8 Meter und liefert 80 bis 430 Umdrehungen pro Minute. Da die Kaplanturbinen in der Lage sind, unter Bedingungen mit niedriger Förderhöhe zu arbeiten, werden sie weltweit in der Hochleistungs-Stromerzeugung mit niedriger Förderhöhe eingesetzt. 

Was ist der Unterschied zwischen Kaplan und Francis Turbines??

• In der Kaplan-Turbine tritt Wasser axial ein und verlässt axial, während in Francis die Turbinenwasser radial in den Läufer eintritt und axial austritt.

• Der Kaplan-Turbinenläufer hat 3-8 Schaufeln, während der Francis-Turbinenläufer im Allgemeinen 15-25 Schaufeln hat.

• Die Kaplan-Turbine hat einen höheren Wirkungsgrad als die Francis-Turbine.

• Die Kaplan-Turbine ist im Vergleich zur Francis-Turbine kleiner und kompakter.

• Die Drehzahl (RPM) ist höher als die der Francis-Turbine.

• Die Kaplan-Turbine hat einen geringeren Reibungsverlust und einen höheren Wirkungsgrad.

• Kaplanturbinen können unter einer Vielzahl von Kopfbedingungen betrieben werden, aber bei Francis-Turbinen sind relativ höhere Kopfbedingungen erforderlich.

• Kaplanturbinen werden in kleinen Wasserkraftwerken eingesetzt.