• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Turbina Francisa



    Podstrony: [1] 2 [3] [4]
    Przeczytaj także...
    Stany Zjednoczone, Stany Zjednoczone Ameryki (ang. United States, US, United States of America, USA) – federacyjne państwo w Ameryce Północnej graniczące z Kanadą od północy, Meksykiem od południa, Oceanem Spokojnym od zachodu, Oceanem Arktycznym od północnego zachodu i Oceanem Atlantyckim od wschodu.Benoît Fourneyron, (ur. 31 października 1802 w Saint-Étienne, zm. 31 lipca 1867 w Paryżu ), francuski inżynier, konstruktor, przemysłowiec i wynalazca. Uczeń Claude Burdina, którego prace kontynuował ostatecznie budując pierwszą turbinę wodną. Turbina ta składała się z dwóch koncentrycznych kół łopatkowych - wewnętrzne koło dzięki zakrzywionym łopatka kierowało wodę na zewnętrzne łopatki. Takie rozwiązanie pozwoliło osiągnąć wysoką sprawność urządzania sięgającą 85%.
    Historia[]
    Części turbiny Francisa
    Wirnik turbiny Francisa, Tama Grand Coulee

    Koło wodne od setek lat było wykorzystywane w Europie do napędzania prostych maszyn takich jak żarna młyńskie. W wieku XIX rewolucja przemysłowa znacznie zwiększyła zapotrzebowania na pracę urządzeń mechanicznych. Rozwój turbin wodnych pozwolił im na konkurowanie z silnikami parowymi, tam gdzie dostępna była energia płynącej wody.

    Wirnik, (rotor) - element maszyny lub mechanizmu, który w czasie pracy wiruje wokół stałej osi. Najczęściej stosowany w pompach, sprężarkach, wentylatorach, dmuchawach, maszynach elektrycznych, silnikach, prądnicach i turbinach.Turbina Peltona (1880) jest rozwinięciem “koła natryskowego”, w którym łopatki są ustawione pod kątem 90 stopnii do strumienia wody, a protoplastą dla obydwu jest koło młyńskie.

    W roku 1826 Benoît Fourneyron skonstruował turbinę wodną wysokiej wydajności (80%) z zewnętrznym przepływem. Wodę kierowano stycznie na wirnik, co powodowało jego rotację. Około roku 1820 Jean-Victor Poncelet skonstruował turbinę z przepływem wewnętrznym działającą na podobnej zasadzie. Kolejna podobna wersja turbiny została opatentowana w Ameryce w roku 1838 przez S. B. Howda

    Koło wodne, gatro - koło mające na obwodzie łopatki lub przegrody, poruszane siłą naporu wody, poprzednik turbiny wodnej. Najczęściej wykorzystywane do napędu młynów wodnych i narzędzi wykorzystywanych np. w tartakach lub kuźniach.Energia potencjalna – energia jaką ma układ ciał umieszczony w polu sił zachowawczych, wynikająca z rozmieszczenia tych ciał. Równa jest pracy, jaką trzeba wykonać, aby uzyskać daną konfigurację ciał, wychodząc od innego rozmieszczenia, dla którego umownie przyjmuje się jej wartość równą zero. Konfigurację odniesienia dla danego układu fizycznego dobiera się zazwyczaj w ten sposób, aby układ miał w tej konfiguracji minimum energii potencjalnej. Podobnie jak pracę, energię potencjalną mierzy się w dżulach [J].

    W roku 1848 James B. Francis udoskonalił projekty poprzedników, dzięki czemu jego turbina osiągnęła 90% sprawności. Ten amerykański inżynier zastosował podejście naukowe. Przeprowadził szereg eksperymentów, dzięki czemu jego turbina okazała się wyraźnie lepsza. Opracował szereg technik obliczeniowych, które pozwoliły pokoleniom pracujących po nim inżynierów lepiej zrozumieć zjawiska zachodzące podczas przepływu wody na łopatkach. W oparciu o jego prace możliwe stało się zaprojektowanie turbiny uwzględniającej warunki hydrologiczne panujące w miejscu jej pracy.

    Turbina wodna (turbina hydrauliczna) - silnik wodny przetwarzający energię mechaniczną wody na ruch obrotowy za pomocą wirnika z łopatkami. Stosowana głównie w elektrowniach wodnych do napędu prądnic. Zalicza się do: silników hydrokinetycznych; silników przepływowych.Ruch w fizyce – zmiana położenia ciała odbywająca się w czasie względem określonego układu odniesienia uznanego za nieruchomy.

    Podstawy teoretyczne[]

    Turbina Francisa jest turbiną reakcyjną – płyn roboczy podczas przepływu przez to urządzenie rozpręża się. Energia potencjalna płynu zostaje przekształcona w energię kinetyczną obracającego się wirnika. Turbina znajduje się między zbiornikiem płynu o wyższym ciśnieniu (wyższy poziom cieczy) i zbiornikiem zawierającym płyn o niższym ciśnieniu (niższy poziom cieczy). Źródłem różnicy ciśnień jest w przypadku hydroelektrowni siła ciążenia.

    Elektrownia szczytowo-pompowa – zakład przemysłowy, którego zadaniem jest przemiana energii elektrycznej w energię grawitacyjną wody pompowanej do górnego zbiornika oraz proces odwrotny.Dysza - urządzenie do kontroli kierunku lub charakterystyki wypływu płynu (gazu lub cieczy). Dysza jest najczęściej rurą o zmiennym przekroju, niekoniecznie okrągłym. Przykładem kontroli kierunku jest ciąg wektorowany w samolotach. Charakterystyka wypływu składa się zaś z takich parametrów jak prędkość, koncentracja lub kształt. Często celem stosowania dysz jest uzyskanie maksymalnej prędkości wypływu aby uzyskać maksymalny odrzut (np. w silnikach odrzutowych) lub maksymalny zasięg strumienia (np. w wężach strażackich, czy armatkach wodnych). Czasem chodzi o uzyskanie maksymalnej koncentracji strumienia np. w urządzeniach typu waterjet, lub wręcz przeciwnie - maksymalnego rozproszenia np. w rozpylaczach lakierów w zakładach fryzjerskich, czy lakierniach samochodowych. Kontrola kształtu pozwala zaś uzyskać m.in. kurtyny wodne jak i powietrzne.

    Przewód dostarczający ciecz roboczą ma kształt spirali. Poruszający się płyn przemieszcza się po coraz mniejszym promieniu, co zgodne z zasadą zachowania momentu pędu prowadzi do wzrostu prędkości obrotowej. Podobnie dzieje się gdy kręcący się łyżwiarz składa szeroko rozłożone ręce, co znacznie zwiększa jego obroty. Łopatki kierujące prowadzą płyn stycznie do kierunku rotacji wprost na łopatki wirnika. Kąt ustawienia łopatek może być regulowany, co pozwala na zapewnienie optymalnej pracy w szerokim zakresie różnicy ciśnień. Łopatki wirnika nie są ruchome.

    Rewolucja przemysłowa – proces zmian technologicznych, gospodarczych, społecznych i kulturalnych, który został zapoczątkowany w XVIII wieku w Anglii i Szkocji i związany był z przejściem od ekonomii opartej na rolnictwie i produkcji manufakturowej bądź rzemieślniczej do opierającej się głównie na mechanicznej produkcji fabrycznej na dużą skalę (przemysłową).
  • Turbina Francisa i generator

  • Łopatki kierujące ustawienie dla minimalnego przepływu (przekrój)

  • Łopatki kierujące ustawienie dla maksymalnego przepływu (przekrój)

  • Podczas opuszczania wirnika woda trafia na specjalnie ukształtowany kołpak wirnika. Jego kształt pozwala na zmniejszenie prędkości wody i zwiększenie ciśnienia.

    Podstrony: [1] 2 [3] [4]



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.026 sek.