5 Strömungsmaschinen - Text - Wasserturbine

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Wasserturbine,
eine die potentielle und die kinet. Energie des Wassers ausnutzende Strömungskraftmaschine, die zum Antrieb von Arbeitsmaschinen bzw. Generatoren dient. Die W. besteht aus einer Leitvorrichtung und einem Laufrad. Das vom Wasser beaufschlagte Laufrad sitzt auf einer waagerecht oder senkrecht angeordneten Welle. Die Leitvorrichtung besteht (außer bei Gleichdruckturbinen, bei denen das Leitrad zur Düse zusammengeschrumpft ist) aus Schaufeln, die so angeordnet sind, dass die Energie des Wassers weitgehend in Drehbewegung umgewandelt und nicht durch Wirbel und andere Verlustströmungen aufgezehrt wird. Durch eine verstellbare Montierung der Leitschaufeln wird eine den Wasser- und Belastungsschwankungen entsprechende Regelung ermöglicht. In den Leitschaufeln erhält das Wasser eine gerichtete Geschwindigkeit, um anschließend seine Energie unter Änderung dieser Geschwindigkeit nach Betrag und Richtung an die Laufschaufeln abzugeben. Diesen Vorgang nennt man Aktionswirkung. Wenn die Umsetzung der Druckenergie des Wassers wie bei der Überdruckturbine eine zusätzliche Kraft auf das Laufrad ausübt, spricht man von Reaktionswirkung.

Die W.n werden unterteilt: 1. nach Art der Beaufschlagung des Laufrades (Axialturbinen, Radialturbinen, Tangentialturbinen), 2. nach dem Grad der Beaufschlagung des Laufrades (vollbeaufschlagte Turbinen, teilbeaufschlagte Turbinen), 3. nach dem Druckgefälle längs des Laufrades (Gleichdruckturbinen, Überdruckturbinen), 4. nach der Bauart (Francis-Turbine, Kaplan-Turbine, Pelton-Turbine).

Wasserturbinen
BenennungBeaufschlagung und TurbinensystemNutzhöhe H, Leistungsbereich N und Wirkungsgrad ?Kennzeichen
Pelton-Turbine (Reistrahlturbine)tangential durch kreisrunden Strahl teilbeaufschlagte Gleichdruck-(Aktions-) TurbineH=410-1750 m
N bis 85.000 PS
η=80-88%
feinregelbare Nadeldüsen und viele am Laufradscheibenumfang angeordnete Becherschaufeln. Saugrohr überflüssig, weil im Laufrad überall gleicher Druck
Banki- oder Michell-Turbine (Durchströmturbine)Radial-, teil- und doppelbeaufschlagte Gleichdruck- (Aktions-) TurbineH = 1,8-80 m
N bis 2.000 PS
η =80-88%
Wasser durchströmt zuerst Leit- und Regeleinrichtung, danach Mehrzellenrad. Beaufschlagung je nach Wasserangebot auf Teil der Radbreite beschränkt, dadurch auch bei Teillast guter Wirkungsgrad
Francis-Turbineradial- und vollbeaufschlagte überdruck- (Reaktions-) TurbineH bis 410 m
N bis 150.000 PS
η = 80-92%
Leiträder mit verstellbaren tragflügelförmigen Leitschaufeln in zylindr. oder kegeliger Anordnung, erlauben Feinregulierung der Wassermenge. Leitrad, Laufrad und Saugrohr sind vollständig vom Wasserstrom ausgefüllt
Kaplan-Turbineaxial- und vollbeaufschlagte Überdruck- (Reaktions-) TurbineH bis 60 m
N bis 150.000 PS
η = 80-92 %
wie bei Francis-Turbine



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Wasserturbine,
eine die potentielle und die kinet. Energie des Wassers ausnutzende Strömungskraftmaschine, die zum Antrieb von Arbeitsmaschinen bzw. Generatoren dient. Die W. aus einer Leitvorrichtung und einem Laufrad. Das vom Wasser beaufschlagte Laufrad sitzt auf einer waagerecht oder senkrecht angeordneten Welle. Die Leitvorrichtung (außer bei Gleichdruckturbinen, bei denen das Leitrad zur Düse zusammengeschrumpft ist) aus Schaufeln, die so angeordnet sind, dass die Energie des Wassers weitgehend in Drehbewegung und nicht durch Wirbel und andere Verlustströmungen wird. Durch eine verstellbare Montierung der Leitschaufeln wird eine den Wasser- und Belastungsschwankungen entsprechende Regelung . In den Leitschaufeln erhält das Wasser eine gerichtete Geschwindigkeit, um anschließend seine Energie unter Änderung dieser Geschwindigkeit nach Betrag und Richtung an die Laufschaufeln abzugeben. Diesen Vorgang nennt man Aktionswirkung. Wenn die Umsetzung der Druckenergie des Wassers wie bei der Überdruckturbine eine zusätzliche Kraft auf das Laufrad ausübt, spricht man von Reaktionswirkung.

Die W.n werden : 1. nach Art der Beaufschlagung des Laufrades (Axialturbinen, Radialturbinen, Tangentialturbinen), 2. nach dem Grad der Beaufschlagung des Laufrades (vollbeaufschlagte Turbinen, teilbeaufschlagte Turbinen), 3. nach dem Druckgefälle längs des Laufrades (Gleichdruckturbinen, Überdruckturbinen), 4. nach der Bauart (Francis-Turbine, Kaplan-Turbine, Pelton-Turbine).