Turbiny wodne Maszyny s�u��ce do zamiany energii wody na energie mechaniczn�. Podstawowym elementem ka�dej turbiny jest obracaj�cy si� wirnik zaopatrzony w zakrzywione �opatki. Ze wzgl�du na rodzaj �opatek wirnika rozr�niamy turbiny akcyjne i reakcyjne. W turbinie akcyjnej energia potencjalna spi�trzonej wody przekszta�ca si� ca�kowicie w energi� kinetyczn� strugi przed wirnikiem, w nieruchomej kierownicy lub dyszy. Prac� wirnika uzyskuje si� wskutek naporu hydrodynamicznego strugi na �opatki wirnika. Ci�nienie wody przed i za wirnikiem turbiny akcyjnej jest jednakowe i rowne atmosferycznemu. W turbinie reakcyjnej tylko cz�� energii potencjalnej spi�trzonej wody przekszta�ca si� w kierownicy w energi� kinetyczn�, pozosta�a cze�� energii potencjalnej zamienia si� w energi� kinetyczn� dopiero na �opatkach wirnika. Kana�y mi�dzy �opatkami wirnika turbiny reakcyjnej zw�aj� sie w kierunku wyp�ywu wody. Prac� wirnika turbiny reakcyjnej zawdzi�cza si� przede wszystkim dzia�aniu reakcji hydrodynamicznej strugi na �opatki wirnika. Moc turbiny wodnej. Moc turbiny oddawan� na jej wale, obliczamy korzystaj�c ze wzoru na energie potencjaln� strugi wody zasilaj�cej turbin� Pu=n(dzyn)0* p(ro) * Q *g *H [W] gdzie: n0 � sprawno�� og�lna turbiny, p -g�sto�� cieczy (dla wody 1000 kg/m3) Q -- strumie� obj�to�ci cieczy przep�ywaj�cej przez turbin� (przep�ywno�� turbiny [m3/s], H - r�nica poziom�w cieczy w zbiorniku g�rnym i dolnym ( spad) [m] Wykorzystywane obecnie spady to 1.5 -2300 m, sprawno�� og�lna wsp�czesnych turbin n(dzyn) 0,8- 0,94 (zale�y od wielko�ci, rodzaju i obci��enia) przeplywowosc turbin do 1000 m3/s, Turbiny akcyjne (Peltona) S� stosowane w zakresie spadu od 30 m do max, (powy�ej 500 m stosuje si� tylko turbiny akcyjne). Kierownica (w ksztalcie dyszy) umieszczona jest blisko wirnika. Przekr�j wylotu dyszy mo�na zmienia� za pomoc� osiowego przesuwu iglicy. Max. �rednica wylotu dyszy to do(d zero!!) =0.2 m, przy du�ych przep�ywno�ci stosuje si� 2 ~ 6 dysz albo dwa wirniki obok siebie. Sprawno�� turbin Peltona wynosi 0.75-0.9 Pr�dko�� obrotowa - du�ych jednostek - do 750 obr/min ma�ych do 1600 obr/min �rednica wirnika - 0.2 - 4 m Max. moc 75 MW (Francja) Turbiny reakcyjne (Francisa) S� zwyk�e instalowane na pewnej wysoko�ci nad dolnym zwierciad�em wody, co u�atwia monta� i obs�ug�: mechanizm�w turbiny oraz zmniejsza g��boko�ci fundament�w. Aby zapobiec stracie spadu, wod� z wirnika turbiny odprowadza si� za pomoc� tzw, rury ssawnej). Rura ssawna zawsze rozszerza si� w kierunku wyp�ywu, co zmniejsza pr�dko�� wyp�ywu wody przy wyj�ciu z rury (dzia�anie dyruzora'). Dzi�ki temu w rurze ssawnej i w cz�ci wirnika powstaje podci�nienie (w rezultacie spadek ci�nienia i jej moc s� takie same, jak gdyby turbina by�a umieszczona tu� ponad dolnym zwierciad�em.). Zbyt du�e podci�nienie powoduje wyst�pienie kawitacji (Stad ograniczenie d�ugo�ci rury ssawnej). Buduje sie je z pionowym lub poziomym wa�em wirnika. Kierownica z �opatkami umieszczona na zewn�trz doko�a wirnika. Mog� si� one jednocze�nie obraca� kieruj�c wod� na �opatki wirnika. Przy pewnym k�cie obrotu cz�ciowo lub ca�kowicie przymykaj� dop�yw wody do wirnika. Wirnik sk�ada si� z �opatek osadzonych w wie�cach (�eliwnych lub staliwnych) - �opatki s� zakrzywione w dwu p�aszczyznach �rednica d1 wirnika mie�ci si� w granicach 0.25 -ok. 10 m Sprawno�� 0.9: moc niekt�rych jednostek przekracza 100 MW Spady od ok. 50 do 500 m Regulacja turbin. Ma na celu utrzymanie sta�ej pr�dko�ci obrotowej wirnika przy zmiennym spadzie i obci��eniu - za pomoc� zmiany nat�ana przep�ywu wody przez turbin�. Mo�e to by� realizowane recznie b�d� samoczynnie (np. regulator od�rodkowy (czujnik do pomiaru pr�dko�ci obrotowej) po��czony z mechanizmem reguluj�cym przep�yw wody ). Turbina �mig�owa (Kaplana) Reakcyjna -lecz wirnik ma kilka lopatek i wygl�dem przypomina srube okretowa. Pozosta�e cz�ci s� podobne do czesci turbiny Francisa. �opatki wirnika s� nastawne. Mechanizm regulacyjny obraca jednoczesnie �opatki kierownic i �opatki wirnika - zapewniaj�c im najw�a�ciwsze po�o�enie. W tych turbinach s� mniejsze opory przep�ywu (wzrasta sprawno��). Mo�na uzyskac duza predkosc obrotowa nawet przy ma�ym spadzie (H= 1.5 -80 m). Wirnik ma 2 -11 lopatek (najcz�ciej -4), srednice wirnika 1-10 m, moc najwi�kszych 200 MW
Zywel