Coisas que você precisa saber sobre a turbina Kaplan

Com a grande maioria das turbinas por aí, a Kaplan é uma delas. Ele funciona com base no princípio da reação de fluxo axial, embora alguns outros tipos funcionem com esse princípio. Nas turbinas de fluxo axial, a água flui através do rotor ao longo da direção paralela ao eixo de rotação do rotor. Fique comigo, isso será mais bem explicado!

Hoje você conhecerá a definição, aplicações, função, componentes, diagrama e princípio de funcionamento de uma turbina Kaplan. Você também conhecerá as vantagens e desvantagens desta turbina Kaplan.

O que é uma turbina Kaplan?

Uma turbina Kaplan é uma turbina hidráulica do tipo hélice que funciona com base no princípio da reação do fluxo axial. Ao contrário de outras, a turbina Kaplan possui lâminas ajustáveis. Sua invenção permitiu a produção eficiente de energia em aplicações de baixa queda. Esta cabeça varia de 10 a 70 metros (33 a 230 pés) e a saída varia de 5 a 200 MW. O uso de turbinas Kaplan está na produção de energia de alto fluxo e baixa queda.

As turbinas Kaplan são a evolução da turbina Francis, permitindo a produção eficiente de energia em aplicações de baixa queda. Isso não é possível com as turbinas Francis, e é aí que a modificação começa.

Um professor austríaco Viktor Kaplan desenvolveu esta turbina em 1913. Ele combinou pás de hélice ajustadas automaticamente com comportas automáticas ajustadas para que a eficiência pudesse ser alcançada em uma ampla faixa de vazão e níveis de água.

Aplicações da turbina Kaplan

Abaixo estão as aplicações de uma turbina Kaplan:

• As turbinas Kaplan são amplamente utilizadas para a produção de energia elétrica.
• Sua versão ou modelo pequeno é produzido para produção de energia individual.
• Turbinas Kaplan grandes são projetadas para que os locais operem com a maior eficiência possível.
• Recentemente, as turbinas Kaplan são usadas offshore para geração de energia das ondas.

Observação :assim como em outras turbinas, a função principal de uma turbina Kaplan é a geração de energia elétrica.

Componentes da turbina Kaplan

Abaixo estão os componentes de uma turbina Kaplan e suas funções.

Caixa de rolagem:

Este é um tipo de invólucro em espiral, com área de seção transversal decrescente. A água dos condutos forçados entra neste componente e, em seguida, move-se para as palhetas de guia onde gira em 90 ^0. Ele também flui axialmente através do corredor. O rotor, as palhetas-guia das pás do rotor e outras partes internas da turbina são protegidas contra danos externos.

Mecanismo da palheta guia:

As turbinas Kaplan usam o mecanismo de palhetas guia para controlar toda a turbina. Ele abre e fecha dependendo da necessidade de energia. Nos casos em que é necessária mais potência, ela abre mais para permitir que mais água atinja as pás do rotor. Na saída de potência mais baixa, fecha para cessar o fluxo de água. Na ausência desses componentes nas turbinas Kaplan, a eficiência diminui extremamente.

Tubo de rascunho:

A função de um tubo de sucção é descarregar a água da saída de uma turbina para o canal de fuga. Isso ocorre porque a pressão na saída do rotor das turbinas de reação é geralmente menor que a pressão atmosférica. A água na saída não pode ser descarregada diretamente no canal de fuga. Portanto, um tubo ou cano de áreas gradualmente crescentes é usado para a descarga da água.

Lâminas de corredor:

Nas turbinas Kaplan, as pás do rotor são um dos componentes essenciais. Na verdade, é considerado o coração das turbinas Kaplan, pois auxilia na geração de energia elétrica. A lâmina é projetada com um eixo que está conectado ao eixo do gerador. Há um grande ressalto montado no corredor que permite que as lâminas se assentem firmemente. Essas lâminas são ajustáveis ​​a um ângulo de ataque ideal para uma saída de potência máxima. As turbinas Kaplan têm torções ao longo de seu comprimento.

Diagrama da turbina Kaplan:

Princípios de funcionamento da turbina Kaplan

O funcionamento de uma turbina Kaplan é menos complexo e pode ser facilmente entendido. No seu funcionamento, a água que sai do curral entra no invólucro do pergaminho. Este invólucro de rolagem é projetado de forma que a pressão do fluxo não seja perdida. Uma palheta de guia ajustável direciona a água para as lâminas do corredor. Essas palhetas podem se ajustar dependendo da necessidade de vazão. A água dá uma volta de 90 graus para que a direção da água seja axial às lâminas do corredor.

A água atinge devido à força de reação da água, pois as lâminas do corredor começam a girar. Para maior eficiência da turbina, as pás do rotor possuem torções ao longo de seu comprimento. Portanto, é obtido um ângulo de ataque ótimo para todas as seções transversais das pás.

A água entra no tubo de sucção das pás do rotor, onde sua energia de pressão e energia cinética diminuem. O aumento da pressão da água é experimentado quando a energia cinética é convertida em energia de pressão.

Esta rotação da turbina é o que gira o eixo do gerador para a produção de energia elétrica.

assista ao vídeo abaixo para saber mais sobre uma turbina Kaplan:

Vantagens e desvantagens da turbina Kaplan

Vantagens:

Abaixo estão os benefícios da turbina Kaplan em suas diversas aplicações:

• O design é menos complexo e pode ser facilmente construído.
• É necessário menos espaço para instalação.
• Tem eficiência muito alta em comparação com outros
• Mais eficiente na cabeça inferior
• O número de blades é menor
• O aço inoxidável é o material da lâmina que pode reduzir a cavitação.

Desvantagem:

Apesar das boas vantagens da turbina Kaplan, ainda ocorrem algumas limitações. Abaixo estão as desvantagens de uma turbina Kaplan em suas diversas aplicações.

• A cavitação é uma grande desvantagem de uma turbina Kaplan. Isso ocorre devido à queda de pressão no tubo de sucção.
• O eixo só pode ser posicionado na direção vertical.
• Sua operação exigia uma grande vazão.

Conclusão

As turbinas Kaplan foram explicadas como sendo turbinas hidráulicas do tipo hélice que funcionam com base no princípio da reação do fluxo axial. Sua principal função é a geração de energia elétrica. Isso é tudo para este post, onde damos a definição, aplicações, funcionamento, componentes e diagrama da turbina Kaplan. Também damos suas vantagens e desvantagens.

Espero que você tire muito proveito deste post, se assim for, compartilhe-o com outros alunos. Obrigado por ler, até a próxima!