Kaplan contre Francis Turbine
L'eau, toujours en mouvement, transporte de l'énergie avec elle. Les humains se sont toujours interrogés sur l'énorme pouvoir de celui-ci et en ont souvent fait usage. Mais ce n'est qu'au lendemain du XIXe siècle que les ingénieurs ont développé des machines pour exploiter cette énergie avec efficacité. Les turbines sont des machines conçues pour capturer l'énergie du flux de fluide et la transformer en énergie mécanique.
La turbine Francis et la turbine Kaplan sont deux types de turbines à réaction utilisées dans les centrales hydroélectriques pour entraîner le générateur. Ce sont les types de turbines les plus couramment utilisés dans les centrales électriques modernes.
Francis Turbine
La turbine Francis a été développée par l'Anglais James B. Francis en 1849 alors qu'il travaillait comme ingénieur en chef de la Locks and Canals Company. La turbine a été conçue pour alimenter les machines de l'usine textile en utilisant la rivière voisine. À l'aide de méthodes scientifiques et d'expérimentation, il a pu développer la conception pour atteindre une efficacité allant jusqu'à 90%. Aujourd'hui, les turbines Francis sont les turbines les plus utilisées au monde.
La turbine Francis est enfermée dans un carter et les aubes ont des caractéristiques incurvées spéciales conçues pour obtenir des performances optimales de la turbine. Les turbines Francis fonctionnent sous une hauteur d'eau de 10 à 650 mètres et le générateur entraîné par la turbine peut fournir une puissance allant jusqu'à 750 MW. Les turbines ont une plage de vitesse de 80 à 100 tours par minute.
La turbine Francis a un ensemble arbre vertical et un ensemble rotor orienté horizontalement, appelé coureur, qui fonctionne sous l'eau. L'entrée d'eau est également verticale et est dirigée vers la glissière par des aubes de guidage contrôlables. Le coureur tourne principalement en raison du poids / de la pression de l'eau.
Turbine Kaplan
La turbine Kaplan a été développée en 1913 par le professeur autrichien Viktor Kaplan. Elle est également connue sous le nom de turbine à hélice car sa roue ressemble à l'hélice d'un navire. Il a des lames réglables et des portillons pour obtenir une efficacité optimale dans différentes conditions de pression / tête. Par conséquent, la turbine Kaplan peut gagner en efficacité jusqu'à 95% et fonctionner dans des conditions de faible charge, ce qui n'est pas possible dans les turbines Francis.
Dans la turbine Kaplan, la roue est également entraînée par la pression et le niveau d'entrée d'eau est contrôlé par les aubes directrices. La hauteur d'eau de la turbine Kaplan varie de 10 à 70 mètres et la puissance du générateur peut être de 5 à 120 MW. Le diamètre du patin est d'environ 2 à 8 mètres et fournit 80 à 430 tours par minute. Étant donné que les turbines Kaplan peuvent fonctionner dans des conditions de faible charge, elles sont utilisées dans la production d'électricité à haut débit et à faible charge dans le monde entier.
Quelle est la différence entre Kaplan et Francis Turbines?
• Dans la turbine Kaplan, l'eau pénètre axialement et sort axialement, tandis que dans la turbine Francis, l'eau pénètre radialement dans la roue et sort axialement.
• La roue de turbine Kaplan a 3-8 pales tandis que la roue de turbine Francis a 15-25 pales en général.
• La turbine Kaplan a un rendement supérieur à la turbine Francis.
• La turbine Kaplan est plus petite et compacte que la turbine Francis.
• La vitesse de rotation (RPM) est supérieure à celle de la turbine Francis.
• La turbine Kaplan a une moindre perte de friction et un rendement plus élevé.
• Les turbines Kaplan peuvent fonctionner dans une large gamme de conditions de charge, mais la turbine Francis nécessite des conditions de charge relativement plus élevées.
• Les turbines Kaplan sont utilisées dans les petites centrales hydroélectriques.
