Гидравлические турбины. 
Общая энергетика

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-, среднеи высоко-напорные. Низконапорными принято считать, турбины, работающие 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.

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