Vodní tubíny
- jaké znáte druhy hydraulické energie, sestavte Bermaulliho rovnici pro jednotkovou hmotu
- popište dle obrázku vodní dílo a proč se z energetického hlediska staví
- proč se primární mechanická energie mění na sekundární elektrickou
- definice vodní turbíny – co tvoří základní stupeň
- podle průběhu tlaku v rozváděcím a oběžném kole rozeznáváme turbíny – rovnotlaké
- přetlakové
popište a vysvětlete základní rozdíly.
- nakreslete vlastní průběh tlaků a absolutních rychlostí v radiálním rozváděcím a oběžném
kole, rovnotlaké a přetlakové turbíny
- načrtněte jednoduché schéma Peltonovy, Frencisovy a Kaplanovy turbíny, které jsou přetlakové a které rovnotlaké
- jak ovlivňují měrné otáčky tvaru rotoru Frencisovy turbíny
- co je to Kavitace a jak se projevuje její přítomnost na povrchu lopatek
- nakreslete lopatkování Frencisovy turbíny, vysvětlete rychlostní trojúhelníky a vysvětlete průběhy jednotlivých rychlostí a vliv velikosti úhlu b na tvar lopatek
…………………………………………………………………………………………………
Turbína: je to rotor (rotační lopatkový stroj), kde se mění hydraulická (potenciální) energie
na kinetickou a následně na mechanickou.
Skládá se: 1) Rozváděcí zařízení – buď trysky nebo natáčecí rozváděcí lopatky (pevný
mechanismus)
2) Oběžné kolo – náboj s lopatkami (otáčející se mechanismus)
Podle průběhu tlaku v rozváděcím a oběžném kole rozeznáváme turbíny =>
- rovnotlaké – přeměňují veškerou tlakovou energii na pohybovou v rozváděcím zařízení.
V oběžném kole se tlaková energie nemění, tam pouze odevzdá kinetickou energii na
mechanickou (tlak před oběžným kolem je stejný jako za oběžným kolem)
je to měrná energie předaná oběžnými lopatkami
- přetlakové – část tlakové energie se přemění v rozváděcím zařízení na kinetickou
zbývající tlaková energie se přemění v oběžném kole
Tlak postupně klesá průchodem rozváděcího zařízení i oběžného kola. (před oběžným kolem je tlak vyšší než za oběžným kolem)
- a) Bermaulliho rovnice pro jednotkovou hodnotu:
- Vodní díla : 1) nízkotlaká – vodní spád do 10 m
2) středotlaká – vodní spád 10 – 60 m
3) vysokotlaká – věší jak 60 m
Francisova turbína ( přetlaková )
- spirální skříň
- oběžné lopatky
- sací potrubí
- rozváděcí lopatky
Je to nejuniverzálnější turbína pro spády 1 – 500 m, dle volby lopatek. Výkon turbíny regulujeme směnou průtoku vody = natáčením rozváděcích lopatek. oběžné kolo má pevné lopatky = chybný úhel vstupu.
Kaplanova turbína ( přetlaková )
1) spirální skříň
2) sací trouba
3) lopatky rozváděcí
4) oběžné kolo s natáčivými lopatky
Lopatky oběžného rozváděcího kola se dají natáčet. Čili v každé poloze natáčení lopatek oběžného kola odpovídá správný úhel lopatek rozváděcího kola ( lepší účinnost ). Rychloběžné Kaplanovy tur. jsou v důsledku možného vzniku KAVITACE umístěny tak, že mají oběžné kolo pod hladinou. Max. používaný počet lopatek = 10 ( v důsledku enormního nárůstu průměru oběžného kola, vysokého namáhání podtlaku odstředivé síly ). Naopak při malém počtu – nebezpečí vzniku KAVITACE
KAVITACE – při velké sací výšce u čerpadel a nebo značné sací rychlosti vznikne v nejužším průtokovém průřezu ( při vstupu na lopatky ), tak hluboké vákuum, že se začne vylučovat nebo uvolňovat vzduch absorbovaný v kapalině.
( Kapalina vzkypí ) Þ KAVITACE
Naopak, když se přivede pára do místa vyššího tlaku ihned zkondenzuje ( zaujme méně místa průtokový průřez se náhle zvětší . Kinetická energie se změní na tlakovou ). V důsledku toho vzniká v čerpadle či turbíně v mezilopatkovém prostoru rázy Þ čerpadlo chvěje a snižuje se jeho výkon v místě rázů pak nastává mechanické porušování lopatek.
Deriazova turbína ( diagonální )
Průběh rychlostí v oběžném kole a rozváděcím kole
Úhel má být co největší = x pak se dá předpokládat že U1 může být max. = C1 nebo o
něco menší.
Př: Vypočítat Æ lopatky
Rychlostní trojúhelníky –
aby nenastali rázy proudící kapaliny na oběžnou lopatku musí tato lopatka začínat ve směru relativní rychlosti w pod < b
Velikost relativní rychlosti se nemá při průchodu lopatkami mnoho měnit.