Хидравлични турбини
Хидравлична турбина е устройство, което преобразува енергията на движещата се вода в механична енергия на въртене на нейното работно колело.
От основния закон на механиката на течностите - закона на Бернули - следва, че специфичната енергия Н1 на входа към турбинното работно колело е
(7,7)
и на изхода на работното колело
(7,8)
Където стр - налягане, Pa; q е плътността на течността, kg/m 3; g - ускорение на гравитацията, m/s 2; z - отметка за ниво на центъра на потока спрямо приетата равнина за сравнение (височина), m; v - скорост, m/s.
Стойностите З., в m или J/N.
Енергията, която водата дава на работното колело, ще бъде равна на енергийната разлика в потока преди работното колело и след него:
. (7,9)
По този начин цялата енергия на потока се състои от енергията на положението z1-z2, енергията на налягането (които заедно образуват потенциалната енергия) и кинетичната енергия
Хидротурбини, използващи поне частично потенциална енергия, са наречени реактивен.
При такива турбини процесът на преобразуване на енергия върху работното колело протича с излишно налягане. Освен това в турбинното работно колело частично се използва кинетичната енергия на потока.
Ако хидротурбините използват само кинетичната енергия на потока, тогава те се наричат активен. В такива турбини Z1 = Z2, P1 = P2, т.е. водата навлиза в работното колело без излишно налягане и почти цялата глава се преобразува в скорост.
Според даденото по-рано уравнение мощността на турбината може да бъде изразена по следния начин:
От тази формула следва, че една и съща мощност от няколкостотин киловата до няколкостотин мегавата може да бъде получена с малък QT и голям HT и обратно.
На практика е обичайно хидравличните турбини да се разделят на класове, системи, типове и серии.
Клас реактивни турбини интегрира следните системи: аксиално (витло и въртяща се лопатка), диагонални и радиално-аксиални хидравлични турбини.
В класа на активните хидравлични турбини най-широко разпространени са т.нар, кофа хидротурбини.
Всяка система съдържа няколко типа с геометрично сходни пътища на потока и еднаква скорост (скорост на турбината, работеща под налягане от 1 м и развиваща мощност от 1 к.с.), но различна по размер. Геометрично подобни турбини с различни размери образуват серия.
Освен това всички хидравлични турбини условно споделят за ниско, средно и високо налягане.
Хидравличните турбини са конвенционално разделени за малки, средни и големи.
Малките включват хидравлични турбини с мощност не повече от 1000 kW.
Средните включват хидравлични турбини с мощност от 1000 kW до 15 000 kW.
Големите турбини включват хидротурбини, които имат по-голяма мощност от средната.
Активни хидравлични турбини. Най-често срещаните активни водни турбини са кофа (в чужбина ги наричат Турбини на Пелтън). Схематична диаграма кофична турбина е показано на фигурата. 7.4. Водата от река 1 се подава по тръбопровод 2 към работното колело 4, направена под формата на диск, фиксиран върху хоризонталния вал на турбината и въртящ се във въздуха. Остриета с форма на кофа (кофи) са разположени по обиколката на диска 7. 7. Кофите са равномерно разпределени по ръба на работното колело и последователно едната, а другата по време на въртенето си „приемат“ поток вода.