Diferença entre Kaplan e Francis Turbine

Francis Turbine vs Kaplan
 

A água, sempre em movimento, carrega energia com ela. Os seres humanos sempre se perguntaram o tremendo poder dele e usaram frequentemente o poder. Mas, somente no início do século 19, os engenheiros desenvolveram máquinas para aproveitar essa energia com eficiência. Turbinas são as máquinas projetadas para capturar a energia do fluxo de fluido e transformá-lo em energia mecânica.

A turbina Francis e a turbina Kaplan são dois tipos de turbinas de reação usadas em usinas hidrelétricas para acionar o gerador. Eles são os tipos mais comuns de turbinas que são usadas nas usinas modernas.

Francis Turbine

A turbina Francis foi desenvolvida pelo inglês James B. Francis em 1849, enquanto trabalhava como engenheiro chefe da Locks and Canals Company. A turbina foi projetada para alimentar as máquinas da fábrica têxtil usando o rio nas proximidades. Usando métodos científicos e experimentação, ele foi capaz de desenvolver o design para obter até 90% de eficiência. Hoje, as turbinas Francis são as turbinas mais usadas no mundo.

A turbina Francis é encerrada em uma carcaça e as pás têm recursos curvos especiais projetados para obter o desempenho ideal da turbina. As turbinas Francis operam sob uma cabeça de água de 10-650 metros e o gerador acionado pela turbina pode fornecer uma potência de até 750 MW. As turbinas têm uma faixa de velocidade de 80 a 100 rotações por minuto.

A turbina Francis possui um conjunto de eixo vertical e um conjunto de rotor de orientação horizontal, chamado de canal, que opera sob a água. A entrada de água também é vertical e é direcionada ao corredor por palhetas guia controláveis. O corredor gira principalmente devido ao peso / pressão da água.

Kaplan Turbine

A turbina Kaplan foi desenvolvida em 1913 pelo professor austríaco Viktor Kaplan. Também é conhecido como turbina de hélice porque seu corredor se assemelha à hélice de um navio. Possui lâminas ajustáveis ​​e portões integrados para obter a eficiência ideal em diferentes condições de pressão / pressão. Portanto, a turbina Kaplan pode obter eficiências de até 95% e operar em condições de baixa cabeça, o que não é possível em turbinas Francis.

Na turbina Kaplan também o corredor é acionado pela pressão e o nível de entrada de água é controlado pelas palhetas-guia. A cabeça de água da turbina Kaplan varia de 10 a 70 metros e a potência do gerador pode ser de 5 a 120 MW. O diâmetro do corredor é de cerca de 2-8 metros e produz 80-430 rotações por minuto. Como as turbinas da Kaplan são capazes de operar em condições de baixa cabeça, são usadas na produção de energia de alto fluxo e baixa cabeça em todo o mundo. 

Qual é a diferença entre as turbinas Kaplan e Francis?

• Na turbina Kaplan, a água entra axialmente e sai axialmente, enquanto na turbina Francis a água entra no canal radialmente e sai axialmente.

• O corredor da turbina Kaplan tem 3-8 pás enquanto o corredor da turbina Francis tem 15-25 pás em geral.

• A turbina Kaplan tem uma eficiência mais alta que a turbina Francis.

• A turbina Kaplan é menor e compacta em comparação com a turbina Francis.

• A velocidade de rotação (RPM) é maior que a da turbina Francis.

• A turbina Kaplan tem menor perda de atrito e maior eficiência.

• As turbinas da Kaplan podem operar sob uma ampla variedade de condições da cabeça, mas a turbina Francis exige condições da cabeça relativamente mais altas.

• As turbinas Kaplan são usadas em pequenas centrais hidrelétricas.