Francisova turbína

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Francisova turbína (courtesy Voith-Siemens)

Francisova turbína je typ vodní turbíny, vyvinutý Jamesem B. Francisem. Jedná se o přetlakovou turbínu. Má dvě varianty podle uložení hřídele a to vertikální a horizontální. Francisovy turbíny dnes patří mezi nejpoužívanější. Používají se především pro produkci elektrické energie.

Historie[editovat | editovat zdroj]

V minulosti často používané vodní kolo sloužilo jako pohon pro mlýny nebo hamry. Jeho nevýhodou byla ale nedostatečná efektivita. V 19. století se podařilo jeho efektivitu zvýšit natolik, že vodní turbína mohla úspěšně soupeřit s parním strojem.

V roce 1826 Benoit Fourneyron vyvinul vysoce efektivní (80%) vodní turbínu, kde voda vtékala na oběžné kolo tangenciálně. Jean-Victor Poncelet vyvinul v roce 1820 turbínu na podobném principu. S. B. Howd získal v USA v roce 1838 patent pro další turbínu tohoto typu.

V roce 1848 James B. Francis vylepšil tyto předchozí turbíny a podařilo se mu dosáhnout celkové 90% efektivity. Pomocí vědeckých postupů a sady testů a měření vytvořil maximálně efektivní turbínu. Jeho metody výpočtů a měření navíc značně pozvedly technologii návrhu a stavby turbín. Pomocí jeho analytických metod lze navrhnout maximálně efektivní turbínu, která bude přesně odpovídat požadavkům na konkrétní zařízení.

Princip činnosti[editovat | editovat zdroj]

Francisova turbína je přetlaková turbína, což znamená, že pracovní kapalina během své cesty strojem mění tlak a přitom odevzdává svou energii. Oběžné kolo (rotor) turbíny se nachází mezi vysokotlakým přívodem a nízkotlakou savkou většinou v patě přehrady.

Vstupní potrubí má tvar spirály. Voda je pomocí věnce rozváděcího kola (tangenciálně) směřována na oběžné kolo. Lopatky rozváděcího kola jsou někdy konstruovány jako stavitelné, aby se turbína mohla (do určité míry) přizpůsobit různému vodnímu průtoku. Z oběžného kola vystupuje voda ve směru osy otáčení (axiálně).

Jak voda prochází oběžným kolem, její rotační rychlost se zmenšuje a zároveň odevzdává energii oběžnému kolu. Tento efekt (spolu s působením samotného vysokého tlaku vody) přispívá k efektivitě turbíny.

Použití[editovat | editovat zdroj]

Francisovy turbíny se používají v energetice. Používají se především pro střední stabilní průtoky a střední spády. Jsou výhodné zejména u přečerpávacích elektráren, kde lze turbínu zapojit jako pumpu. Například vodní elektrárna Dlouhé Stráně používá dvě Francisovy turbíny, největší reverzní turbíny v Evropě[1], každou o výkonu 325 MW.

Galerie[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé Stráně, web skupiny ČEZ

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

Logo Wikimedia Commons
Wikimedia Commons nabízí galerii k tématu