TEHNIAR ZA ENERGETIKU 3 razred Nastavni predmet Hidraulini

TEHNIČAR ZA ENERGETIKU 3. razred Nastavni predmet: Hidraulični i pneumatski strojevi i uređaji

Nastavna cjelina: VODNE TURBINE Damir Franulovič, dipl. ing. strojarstva Tehnička škola, Rijeka

VODNE TURBINE Vodna turbina je energetski stroj u kojem se potencijalna energija vod pretvara u kinetičku energiju, a zatim se kinetička energija pretvara u mehanički rad za pogon električnog generatora. Obično su jednostupanjske, a potencijalna energija vode koju mogu iskorištavati su od 1 m do 2000 m.

PODJELA VODNIH TURBINA Prema načinu pretvaranja energije Akcijske(impulsne) - potencijalna energija vode se pretvara u kinetičku samo unutar provodnih (statorskih) lopatica gdje se tlak vode smanjuje, a povećava se brzina (Peltonova).

PODJELA VODNIH TURBINA Prema načinu pretvaranja energije reakcijske (pretlačne) – potpuno su uronjene u vodu, snaga proizlazi iz pada tlaka na turbini, a obodna brzina izaziva vrtnju rotora(Francisova i Kaplanova).

PODJELA VODNIH TURBINA Prema smjeru protoka: - radijalne (voda se kreće okomito na os – Francisova) - aksijalne (voda se dovodi u smjeru osi - Kaplanova) - tangencijalne (mlaz vode udara tangencijalno na lopatice – Peltonova) - radijalno – aksijalne (dovod vode je kombiniran – Dijagonalne)

PODRUČJE PRIMJENE

PODRUČJE PRIMJENE

PELTONOVA TURBINA Peltonova turbina se koristi za velike padove (preko 200 m) i manje protoke vode. Ona je među turbinama s najvećim stupnjem iskorištenja, a geometrija joj je tako podešena da se lopatice okreću sa pola brzine mlaza vode te koriste skoro svu količinu gibanja mlaza vode, koji napušta turbinu gotovo bez ikakve brzine. Peltonova turbina nije potopljena u vodi i lopatice se okreću u zraku. Izumio ju je Lester Allan Pelton 1878.

PELTONOVA TURBINA Dijelovi Peltonove turbine su: - Rotor - metalni disk s lopaticama - osovina - kučište - Mlaznica s iglom za regulaciju protka - Dovod, usmjerava vodu prema mlaznicama - Odvod, odvodi vodu iz turbine

PELTONOVA TURBINA

PELTONOVA TURBINA https: //www. youtube. com/watch? v=3 Poe. MQe. He. Po https: //www. youtube. com/watch? v=qby. L--6 q 7_4

PRINCIP RADA Dovod vode rotoru (radnom kolu) vrši se pomoću mlaznica. Voda udara u lopatice rotora i pokreće ga, te pretvara kinetičku energiju vode u mehaničku energiju. Broj mlaznica i lopatica ovisi o veličini i snazi turbine.

PELTONOVA TURBINA

FRANCISOVA TURBINA Francisova turbina je vrsta vodene turbine koju je konstruirao James Francisove turbine imaju veliki stupanj iskoristivosti kapaciteta s preko 90%, te veliki raspon djelovanja u odnosu na visinu fluida pri protoku kroz turbinu. Konstruktijski pad može biti od 20 do čak 700 m Izlazna snaga može biti od nekoliko k. W do 750 MW. 15

FRANCISOVA TURBINA Dijelovi Francisove turbine su : 1. spiralni dovod, 2. statorske lopatice, 3. difuzor i 4. ležajevi 16

FRANCISOVA TURBINA 17

PRINCIP RADA Voda se dovodi tlačnim cjevovodom i jednolično se raspoređuje po obodu radnog kola pomoću spiralnog dovoda. Zakretanjem statorskih lopatica mijenja se protok kroz turbinu. U radno kolo, voda ulazi radijalno, a izlazi aksijalno i odvodi se kroz difuzor u odvodni kanal turbine. Upotrebom difuzora smanjuju se izlazni gubici turbine koji su povezani s kinetičkom energijom vode. 18

PRIMJENA Francisov tip turbine se najčešće instalira u pogone za proizvodnju električne energije koji rade na bazi protoka vodene mase kroz pogon za proizvodnju. Obično su to hidroelektrane. Služi za proizvodnju električne energije uz pomoć generatora. 19

FRANCISOVA TURBINA 20 https: //youtu. be/3 BCi. Feyk. Rzo

FRANCISOVA TURBINA 21 https: //www. youtube. com/watch? v=JD 4 Vkz. Hk 6 rk

KAPLANOVA TURBINA Kaplanova turbina je propelerna vrsta vodnih turbina, sa zakretnim lopaticama na rotoru i radi samo na niskim padovima vode, uglavnom s velikim protokom. 22

KAPLANOVA TURBINA Dijelovi Kaplanove turbine su : 1. Rotor 2. Propelerne turbine 3. Dvostruka regulacija 4. Difuzor 5. Privodeće lopatice 23

KAPLANOVA TURBINA 24

PRINCIP RADA Kaplanove turbine spadaju u grupu reakcijskih turbina, a to znači da se tlak mlaza vode mijenja prolaskom kroz turbinu. Odnos otvora lopatica privodnog i radnog kola kod turbina sa zakretnim lopaticama rotora regulira se preko posebnog uređaja koji se naziva kulisa. Sustav automatske regulacije turbina s pomičnim lopaticama rotora osim privodnim kolom, upravlja i radnim kolom zakrećući lopatice rotora, pa se takve turbine nazivaju dvostruko reguliranim turbinama. 25

KAPLANOVA TURBINA 26 https: //youtu. be/0 p 03 UTgpn. DU

KAPLANOVA TURBINA 27 https: //www. youtube. com/watch? v=f 6 i. AAYpz_q. Q

USPOREDBA TURBINA 28 https: //www. youtube. com/watch? v=k 0 BLOKEZ 3 KU

USPOREDBA TURBINA

TESLINA TURBINA Teslina turbina je turbina bez lopatica, koju je otkrio Nikola Tesla 1913 godine. Teslina turbine mora imati vrlo mali razmak izmedu diskova, najviše 0, 4 mm i površina treba biti vrlo glatka. Kako rotor nema lopatica, niti bilo kakvih isturenih dijelova, on je veoma čvrst. 30

TESLINA TURBINA Dijelovi Tesline turbine su : 1. Rotor 2. Stator 3. Vratilo 4. Generator 31

TESLINA TURBINA 32

PRINCIP RADA Umjesto lopatica ona koristi djelovanje graničnih slojeva između fluida i višestrukih vrhova glatkih diskova. Granični dijelovi fluida djeluju na diskove zbog viskoznosti (trenje fluida) i privlačnih sila slojeva diska i fluida. 33

PRIMJENA Koristi se za pumpanje tekućina koje su abrazivne, viskozne, osjetljive na smicanje, sadrže čvrste dijelove ili su inače teške za rukovanje s drugim pumpama. Teslina želja je bila iskoristiti njegovu turbinu za korištenje geotermalne energije. 34

TESLINA TURBINA https: //youtu. be/mrnul 6 ix. X 90 35

TESLINA TURBINA 36 https: //youtu. be/mrnul 6 ix. X 90