КЛАССИФИКАЦИЯ ГИДРОТУРБИН

Гидравлической турби­ной называется двигатель, преобразующий энергию движущейся воды в механическую энергию враще­ния его рабочего колеса. Из основ­ного закона механики жидкости — закона Бернулли следует, что удельная энергия, т. е. энергия еди­ницы массы, Я на входе в рабочее колесо составляет

(9.1)

на выходе из рабочего колеса

(9.2)

Обозначения всех входящих в фор­мулы (91) и (9.2) величин приве­дены в § 3 2.

В зависимости от того, какие из трех членов уравнения Бернулли главным образом использованы в конструкции машины, различа­ются типы турбин.

Отданная водой рабочему колесу энергия равна разности энергий в потоке до и после рабочего ко­леса

(9.3)

Таким образом, вся энергия по­тока состоит из энергии поло­жения Z₁-Z₂ энергии давления (образующих вместе потенциальную энергию), а также кинетической энергии

Турбины, хотя бы частично использующие потенциальную энер­гию, называются реактивными. В таких турбинах

(9.4)

и, следовательно, процесс преобра­зования энергии на рабочем колесе происходит с избытком давления. Кроме того, в рабочем колесе ча­стично используется и кинетическая энергия потока.

Если в гидротурбинах использу­ется только кинетическая энергия потока, то они называются актив­ными.

В таких турбинах Z₁=Z₂, p₁=p₂ т. е. вода поступает на рабочее ко­лесо без избыточного давления. Для достижения высокого КПД в них почти весь напор преобразуется

в скорость.

Мощность турбины согласно уравнению (3.54) может быть вы­ражена

(9.5)

В практике принято гидротурби­ны подразделять на классы, систе­мы, типы и серии. Существует два класса гидротурбин: активные и реактивные

Класс реактивных турбин объединяет следующие системы: осевые – пропеллерные и поворотно - липастные, диагональные поворотно – лопастные и радиально -осевые турбины.

В класс активных турбин входят системы ковшовых, наклонно-струйных турбин и турбин, двойного действия. Последние две системы не имеют столь ши­рокого распространения, как ковшовые.

Каждая система турбин содержит несколько типов., имеющих геометрически, подобные проточные части и одинаковую быстроход­ность, но различающихся по размерам. Геометрически подобные турбины различных размеров образуют серию.

Кроме того, все турбины условно делятся на низко-, средне- и высоко-напорные. Низконапорными принято считать, турбины, работающие при Н<25 м, средненапорными при 25 ≤ Н ≤ 80 м и высоконапорными при Н > 80 м.

Турбины подразделяются на ма­лые, средние и крупные.

К малым туpбинам относятся те, у которых диаметр рабочего колеса D_i ≤ l,2 м при низких, напорах и D_i ≤ 0,5 м при высоких, а мощность составляет не более 1000 кВт.

К средним — те турбины, у которых l,2 ≤ D_i ≤ 2,5 м при низких напорах и 0,5 м ≤ Di ≤ l,6 м при высоких, а мощность 1000 кВт<N≤15000 кВт.

К крупным турбинам относятся те, которые имеют D₁ и N₁ больше, чем у средних. Подчеркнем, однако, условность и историчность такого деления гидротурбин.