Zgryźliwość kojarzy mi się z radością, która źle skończyła.
13. SILNIKI WODNE
13.1. ISTOTA
Silniki wodne są to maszyny przetwarzające energię potencjalną lub kinetyczną wód śródlądowych na energię mechaniczną obrotową, wykorzystywaną do napędu generatorów energii elektrycznej (hydrogeneratorów) lub innych maszyn roboczych. W energetyce czynnikiem napędowym są strumienie wód o dużym natężeniu przepływu (energia kinetyczna) lub o dużym spadzie mierzonym różnicą poziomów wody górnej i dolnej (energia potencjalna).
Rys.90. Schemat przemiany energii wód na energię elektryczną
Silniki wodne dzielą się na:
v koła wodne,
v turbiny wodne.
13.2. KOŁA WODNE
Koła wodne są to silniki zbudowane w postaci kół z wbudowanymi na obwodzie łopatkami lub przegrodami, wykorzystujące energię kinetyczną płynącej wody. Dzielą się na:
§ nasiębierne,
§ śródsiębierne,
§ podsiębierne.
Koła nasiębierne wykorzystują głównie energię potencjalną wody. Posiadają naj- większą wydajność energetyczną.
Koła śródsiębierne wykorzystują energię potencjalną i kinetyczną wody.
Koła podsiębierne wykorzystują głównie energię kinetyczną wody.
Rys.91. Koło wodne nasiębierne Rys.92. Koło wodne śródsiębierne
Rys.93. Koło wodne podsiębierne
Koła wodne w chwili obecnej stosowane są powszechnie w niektórych krajach bliskiego wschodu i Azji południowo-wschodniej zaś w Europie w Hercegowinie.
13.3. TURBINY WODNE
Turbiny wodne są to silniki przetwarzające energię mechaniczną wody na energię ruchu obrotowego za pomocą wirnika ze specjalnie uformowanymi łopatkami. Działanie ich polega na tym, że woda, zasilając łopatki wirnika swobodnym strumieniem lub przepływając przez kanały miedzyłopatkowe wirnika, wywiera napór hydrodynamiczny na jego łopatki i wprawia wirnik w ruch obrotowy.
Zależnie od przebiegu zjawisk energetycznych podczas przepływu wody przez wirnik turbiny wodne dzielą się na:
v turbiny akcyjne,w których ciśnienie wody przed i za wirnikiem jest jed-
nakowe i równe ciśnieniu atmosferycznemu,
v turbiny reakcyjne, w których ciśnienie wody przy wejściu na łopatki wir-
nika jest większe od ciśnienia atmosferycznego i maleje podczas przepływu
przez wirnik.
Nazwy typów turbin pochodzą od nazwisk ich konstruktorów.
TURBINA PELTONA jest turbiną akcyjną stosowaną przy dużych spadach wody powyżej 500 m. W turbinie tej całkowita energia potencjalna położenia wody zamieniana jest na energię obrotową. Woda doprowadzana jest do dyszy, z której wypływa z bardzo dużą prędkością, uderzając w łopatki wirnika o kształcie podwójnych czarek. Do regulacji strumienia wody służą iglice w dyszach. Turbiny tego typu umieszcza się na takiej wysokości nad zwierciadłem wody aby łopatki nie były w niej zanurzone. Moc tych turbin wynosi do 30 MW zaś sprawność do 90%.
Rys.94. Schemat turbiny Peltona Rys.95. Wirnik turbiny Peltona
Rys.96. Siłownia akcyjna Rys.97. Regulacja turbiny Peltona
TURBINA FRANCISA jest turbiną reakcyjną stosowaną dla średnich spadków wody. W turbinach tych energia potencjalna położenia wody przetwarza się przed wejściem na wirnik na energię kinetyczną i energię potencjalną ciśnienia, przemieniającą się w energię kinetyczną w samym wirniku. W turbinie Francisa woda ze zbiornika górnego wpływa na całym obwodzie do łopatek kierowniczych i wówczas przyspiesza, a następnie zasila wirnik, który pod jej naporem zaczyna się obracać. Po przepłynięciu kanałami między łopatkami w kształcie dysz woda z dużą prędkością opuszcza wirnik i wpływa do rury ssawnej. W czasie opadania w rurze ssawnej powstaje podciśnienie, które wspomaga przepływ wody przez wirnik, umożliwiając lepsze wykorzystanie spadu wody. Kanał doprowadzający wodę ma kształt spirali. Wirnik turbiny składa się z łopatek stalowych, osadzonych w dwóch pierścieniach. Do regulacji strumienia wody służy kierownica z nastawnymi łopatkami. Moc tych turbin przekracza 100 MW, zaś sprawność dochodzi do 94%.
Rys.98. Schemat turbiny Francisa Rys.99. Regulacja turbiny Francisa
Rys.100. Siłownia z turbinami Francisa Rys.101. Działanie turbin Peltona
i Francisa
TURBINA KAPLANA jest turbiną śmigłową, czyli taką której łopatki posiadają kształt podobny do śruby okrętowej. Posiada ona możliwość zmiany kąta łopat w czasie pracy, a w efekcie regulacje otrzymywanej mocy i duży zakres wysokich sprawności. Ilość łopat wirnika wynosi 3 do 10. Turbina pracuje przy małych spadach 1,5 do 80 m przy sprawności do 93%. Moc tych turbin dochodzi do 130 MW.
Rys.102. Schemat turbiny Kaplana Rys.103. Turbina Kaplana
Rys.104. Regulacja turbiny Kaplana
71