WikiDer > Поперечная турбина

Cross-flow turbine
Схема турбины с перекрестным потоком
1 - воздуховыпускной клапан
2 - дистрибьютор
3 - кожух турбины (весь густой серый)
4 - бегун
5 - съемный задний кожух
6 - лезвия
7 - поток воды
8 - вал

А турбина с поперечным потоком, Турбина Банки-Мичелла, или же Турбина Оссбергера[1] это водяная турбина разработан австралийским Энтони Мичелл, венгерский Donát Bánki и немец Фриц Оссбергер. Мичелл получен патенты за его конструкцию турбины в 1903 году, и производственная компания Weymouth создавала ее в течение многих лет. Первый патент Оссбергера был выдан в 1933 году («Free Jet Turbine» 1922, Imperial Patent No. 361593 и «Cross Flow Turbine» 1933, Imperial Patent No. 615445), и он произвел эту турбину как стандартный продукт. Сегодня компания, основанная Оссбергером, является ведущим производителем турбин этого типа.

В отличие от большинства водяные турбиныс осевым или радиальным потоком, в турбине с поперечным потоком вода проходит через турбину в поперечном направлении или через лопасти турбины. Как и в случае с водяное колесо, вода поступает на край турбины. Пройдя внутрь бегунка, он уходит на противоположную сторону, уходя наружу. Прохождение бегуна дважды дает дополнительные эффективность. Когда вода покидает бегунок, это также помогает очистить его от мелкого мусора и загрязнений. Турбина с поперечным потоком - это тихоходная машина, которая хорошо подходит для мест с низким напором, но с высоким расходом.

Хотя на рисунке для простоты показано одно сопло, в большинстве практичных турбин с поперечным потоком их два, расположенных так, чтобы потоки воды не мешали.

Поперечно-проточные турбины часто строятся как две турбины разной мощности с одним валом. Колеса турбины имеют одинаковый диаметр, но разную длину для работы с разными объемами при одинаковом давлении. Колеса, разделенные на части, обычно имеют объем в соотношении 1: 2. Разделенный регулирующий блок, система направляющих лопаток в верхней части турбины, обеспечивает гибкую работу с выходом 33, 66 или 100%, в зависимости от расхода. Низкие эксплуатационные расходы достигаются благодаря относительно простой конструкции турбины.

Детали дизайна

Турбинная секция Оссбергера

Турбина состоит из цилиндрического водяного колеса или рабочего колеса с горизонтальным валом, состоящего из множества лопаток (до 37), расположенных радиально и тангенциально. Края лезвия заточены, чтобы уменьшить сопротивление потоку воды. Лезвие изготавливается частично круглого сечения (разрез трубы по всей длине). Концы лезвий сваренный к дискам, образующим клетку наподобие клетки для хомяка, которые иногда называют «турбинами с беличьей клеткой»; Вместо стержней турбина имеет стальные лопатки желобовидной формы.

Вода сначала течет снаружи турбины внутрь. Регулирующий узел в форме лопатки или язычка изменяет поперечное сечение потока. Струя воды направляется на цилиндрический желоб с помощью сопло. Вода входит в желоб под углом около 45/120 градусов, передавая часть воды. кинетическая энергия к активным цилиндрическим лопастям.

Бегунок турбины Оссбергера

Регулирующее устройство регулирует расход на основе мощность нужна и доступная вода. Соотношение таково, что (0–100%) воды поступает на лопасти 0–100% × 30/4. Подача воды к двум форсункам ограничена двумя направляющими лопатками. Они разделяют и направляют поток так, чтобы вода плавно попадала в желоб при любой ширине отверстия. Направляющие лопатки должны плотно прилегать к краям корпуса турбины, чтобы при низком уровне воды они могли перекрыть подачу воды. Таким образом, направляющие лопатки действуют как клапаны между затвор и турбина. Обе направляющие лопатки могут регулироваться рычагами управления, к которым может быть подключено автоматическое или ручное управление.

Геометрия турбины (сопло-рабочий вал) обеспечивает эффективную струю воды. Вода воздействует на бегунок дважды, но большая часть мощности передается при первом проходе, когда вода входит в бегунок. Только мощности передается на бегунок, когда вода выходит из турбины.

Вода течет по каналам лопастей в двух направлениях: снаружи внутрь и изнутри наружу. Большинство турбин имеют две форсунки, расположенные таким образом, что две водяные форсунки в рабочем колесе не влияют друг на друга. Однако важно, чтобы турбина, напор и частота вращения турбины были согласованы.

Турбина с перекрестным потоком - импульсного типа, поэтому давление на рабочем колесе остается постоянным.

Преимущества

Пиковая эффективность турбины с поперечным потоком несколько меньше, чем у Каплан, Фрэнсис или же Пелтон турбина. Однако турбина с поперечным потоком имеет пологую кривую КПД при переменной нагрузке. Благодаря разделению рабочего колеса и камеры турбины, турбина сохраняет свою эффективность, в то время как расход и нагрузка изменяются от 1/6 до максимума.

Благодаря низкой цене и хорошей регулировке, турбины с поперечным потоком в основном используются в мини- и микрогидроэнергетика единиц менее двух тысяч кВт и с напором менее 200 м.

Особенно с небольшими русловые заводы, плоская кривая КПД обеспечивает лучшую годовую производительность, чем другие турбинные системы, поскольку реки'вода обычно ниже в некоторые месяцы. КПД турбины определяет, электричество производится в периоды низкого стока рек. Если используемые турбины имеют высокий пиковый КПД, но плохо ведут себя при частичной нагрузке, получается меньшая годовая производительность, чем у турбин с плоской кривой КПД.

Благодаря отличным характеристикам при частичных нагрузках, турбина с поперечным потоком хорошо подходит для автономного производства электроэнергии. Его простая конструкция облегчает обслуживание по сравнению с турбинами других типов; только два подшипники необходимо обслуживать, а вращающихся элементов всего три. Механическая система проста, поэтому ремонт может быть выполнен местными механиками.

Еще одним преимуществом является то, что он часто может очищаться сам. Когда вода покидает полоз, листья, трава и т. Д. Не остаются в полозке, предотвращая потери. Следовательно, хотя КПД турбины несколько ниже, она надежнее других типов. Обычно чистка бегунков не требуется, например инверсией потока или вариациями скорости. Другие типы турбин легче забиваются и, следовательно, сталкиваются с потерями мощности, несмотря на более высокий номинальный КПД.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Э. Ф. Линдсли, Электроэнергия для вашего дома, Popular Science, май 1977 г., т. 210, №5, 87-93.

внешняя ссылка