Kaplan vs Francis Turbine
Water, altijd in beweging, draagt energie met zich mee. Mensen hebben zich altijd verwonderd over de enorme kracht ervan en maakten vaak gebruik van de kracht. Maar pas in de nasleep van de 19e eeuw ontwikkelden ingenieurs machines om deze energie efficiënt te benutten. Turbines zijn de machines die zijn ontworpen om de energie van de vloeistofstroom op te vangen en om te zetten in mechanische energie.
Francisturbine en de Kaplanturbine zijn twee soorten reactieturbines die in waterkrachtcentrales worden gebruikt om de generator aan te drijven. Dit zijn de meest voorkomende typen turbines die worden gebruikt in de moderne energiecentrales.
Francis Turbine
Francisturbine werd in 1849 ontwikkeld door de Engelsman James B. Francis terwijl hij werkte als hoofdingenieur van de Locks and Canals Company. De turbine is ontworpen om de machines van de textielfabrieken aan te drijven via de nabijgelegen rivier. Met behulp van wetenschappelijke methoden en experimenten was hij in staat om het ontwerp te ontwikkelen met een efficiëntie tot 90%. Tegenwoordig zijn de turbines van Francis de meest gebruikte turbines ter wereld.
Francis-turbine is ingesloten in een behuizing en de bladen hebben speciale gebogen kenmerken die zijn ontworpen om optimale prestaties van de turbine te verkrijgen. Francisturbines werken onder een waterhoogte van 10-650 meter en de generator die door de turbine wordt aangedreven, kan een vermogen tot 750 MW leveren. De turbines hebben een toerentalbereik van 80 tot 100 omwentelingen per minuut.
Francisturbine heeft een verticale asconstructie en een horizontaal georiënteerde rotorconstructie, de runner genaamd, die onder water werkt. De waterinlaat is eveneens verticaal en wordt door middel van regelbare leischoepen naar de loper gericht. De loper draait voornamelijk door het gewicht/druk van het water.
Kaplan Turbine
Kaplanturbine werd in 1913 ontwikkeld door de Oostenrijkse professor Viktor Kaplan. Het is ook bekend als de propellerturbine omdat de loper lijkt op de propeller van een schip. Het heeft verstelbare bladen en looppoorten om de optimale efficiëntie te verkrijgen in verschillende druk-/hoofdomstandigheden. Daarom kan de Kaplan-turbine een efficiëntie tot 95% behalen en werken onder een lage opvoerhoogte, wat niet mogelijk is in Francis-turbines.
In Kaplanturbine wordt ook de runner aangedreven door de druk en het waterinvoerniveau wordt geregeld door de leischoepen. De waterhoogte van de Kaplanturbine varieert van 10-70 meter en het generatorvermogen kan van 5-120 MW zijn. De runner diameter is ongeveer 2-8 meter en levert 80-430 toeren per minuut. Omdat de Kaplan-turbines in staat zijn om onder omstandigheden met een lage opvoerhoogte te werken, worden ze over de hele wereld gebruikt voor de productie van stroom met een hoog debiet en een lage opvoerhoogte.
Wat is het verschil tussen Kaplan en Francis Turbines?
• In de Kaplan-turbine komt water axiaal binnen en verlaat het axiaal, terwijl in de Francis-turbine het water radiaal de runner binnenkomt en axiaal naar buiten gaat.
• De Kaplant turbine runner heeft 3-8 bladen, terwijl de Francis turbine runner over het algemeen 15-25 bladen heeft.
• Kaplanturbine heeft een hoger rendement dan Francisturbine.
• Kaplanturbine is kleiner en compacter in vergelijking met Francisturbine.
• De rotatiesnelheid (RPM) is hoger dan die van de Francisturbine.
• Kaplanturbine heeft minder wrijvingsverlies en hogere efficiëntie.
• Kaplanturbines kunnen werken onder een breed scala aan hoofdomstandigheden, maar Francisturbine vereist relatief hogere hoofdomstandigheden.
• Kaplanturbines worden gebruikt in kleine waterkrachtcentrales.
