Technická problematika vodních motorů

Technická problematika vodních motorů

Obsah kapitoly

1. 11.1 Vodní turbíny
   1. 11.1.1 Úvod do vodních turbín
   2. 11.1.2 Akční rovnotlaké turbíny
   3. 11.1.3 Reakční přetlakové turbíny
   4. 11.1.4 Výkon vodních turbín
2. Testové otázky

Vodní kola jako zdroj energie ztratila svůj původní význam. Z tohoto důvodu se technickou problematikou vodních kol nebudeme zabývat.

11.1 Vodní turbíny

11.1.1 Úvod do vodních turbín

Vodní turbína přeměňuje energii proudící vody na rotační pohyb své osy. Jejím předchůdcem bylo vodní kolo, známé jako mlýnské kolo. Spolu s elektrickým generátorem je součástí vodních elektráren. Vodní turbíny nejsou vhodné pro malé spády a malé průtoky, jak bylo řečeno v části pojednávající o vodních kolech.

Vodní turbíny dělíme do dvou skupin:

• akční rovnotlaké
• reakční přetlakové

Zpět na začátek

11.1.2 Akční rovnotlaké turbíny

Akční turbíny mění rychlost vodního proudu. Předtím než proud vody dopadne na lopatky turbíny, tlak vody (potenciální energie) se přemění na kinetickou energii zaměřenou tryskou na turbínu. Voda proudí bez tlaku a nevyplňuje ani celý průřez lopatek. Žádná tlaková změna u lopatek turbíny nenastává. Vodní proud naráží na turbínové lopatky pouze tlakem. Výsledná změna v hybnosti způsobí sílu na lopatkách turbíny a celý spád se přemění v rychlost. Tento přenos energie lze popsat druhým Newtonovým zákonem. Příkladem akční rovnotlaké turbíny je turbína Peltonova, Bánkiho, Savoniova, Teslova, SETUR apod.

Zpět na začátek

11.1.3 Reakční přetlakové turbíny

Voda má při vstupu do oběžného kola turbíny určitý tlak, který se teprve v oběžném kole přemění v rychlost a vodní proud pak působí na lopatky oběžného kola částečně tlakem z ohybu proudů a částečně reakcí proudů relativně zrychlovaných v kanále oběžného kola. V přetlakové turbíně se spotřebuje část statické přetlakové výšky na překonání tlaku vyvozeného rozdílnými odstředivými silami na různých poloměrech oběžného kola a další část se spotřebuje ke zrychlení vodního proudu v zužujícím se lopatkovém kanále oběžného kola z relativní vtokové rychlosti w₁ na relativní výstupní rychlost w₂. U přetlakové turbíny se průřezy oběžných kanálů, zcela vyplněné vodou, dále zmenšují, voda se v nich ještě více urychluje, její absolutní rychlost se za současného odchylování proudů opět zmenšuje a hydraulická energie se tak mění v mechanickou práci. Na konci kanálů oběžného kola nemá voda v přetlakovém kole žádný přetlak a má jen minimální výstupní rychlost, se kterou odchází do odpadového potrubí. Většina vodních turbín v praxi jsou reakční přetlakové turbíny (Francisova, Kaplanova). Jsou používány u nízko a středotlakých elektráren.

11.1.4 Výkon vodních turbín

Dostupný výkon v proudu vody je:

P = výkon turbíny [ J/s nebo W ]
η = účinnost turbíny [ % ]
ρ = hustota vody [ kg/m³ ]
g = gravitační zrychlení [ 9.81 m/s² ]
h = dopravní výška se rovná tlaková výška plus rychlostní výška [ m ]
v= průtok množství [ m³/ s]

Zpět na začátek

Testové otázky

Zpět na začátek