Kaplan contre Francis Turbine
L'eau, toujours en mouvement, transporte de l'énergie avec elle. Les humains se sont toujours émerveillés de son énorme pouvoir et en ont souvent fait usage. Mais ce n'est qu'au lendemain du 19ème siècle que les ingénieurs ont développé des machines pour exploiter cette énergie avec efficacité. Les turbines sont des machines conçues pour capter l'énergie du flux de fluide et la transformer en énergie mécanique.
La turbine Francis et la turbine Kaplan sont deux types de turbines à réaction utilisées dans les centrales hydroélectriques pour entraîner l' alternateur. Ce sont les types de turbines les plus courants utilisés dans les centrales électriques modernes.
Francis Turbine
La turbine Francis a été développée par l'Anglais James B. Francis en 1849 alors qu'il travaillait comme ingénieur en chef de la Locks and Canals Company. La turbine a été conçue pour alimenter les machines de l'usine textile en utilisant la rivière à proximité. À l'aide de méthodes scientifiques et d'expérimentations, il a pu développer la conception pour atteindre une efficacité allant jusqu'à 90 %. Aujourd'hui, les turbines Francis sont les turbines les plus utilisées au monde.
La turbine Francis est enfermée dans un boîtier et les pales ont des caractéristiques incurvées spéciales conçues pour obtenir des performances optimales de la turbine. Les turbines Francis fonctionnent sous une hauteur d'eau de 10 à 650 mètres et le générateur entraîné par la turbine peut produire une puissance allant jusqu'à 750 MW. Les turbines ont une plage de vitesse de 80 à 100 tours par minute.
La turbine Francis a un ensemble d'arbre vertical et un ensemble de rotor orienté horizontalement, appelé le coureur, qui fonctionne sous l'eau. L'entrée d'eau est également verticale et est dirigée vers la roue par des aubes directrices contrôlables. Le coureur tourne principalement en raison du poids / de la pression de l'eau.
Turbine Kaplan
La turbine Kaplan a été développée en 1913 par le professeur autrichien Viktor Kaplan. Elle est également connue sous le nom de turbine à hélice car sa roue ressemble à l'hélice d'un navire. Il a des lames et des portillons réglables pour obtenir une efficacité optimale dans différentes conditions de pression/hauteur. Par conséquent, la turbine Kaplan peut gagner en efficacité jusqu'à 95 % et fonctionner dans des conditions de faible chute, ce qui n'est pas possible dans les turbines Francis.
Dans la turbine Kaplan, la roue est également entraînée par la pression et le niveau d'entrée d'eau est contrôlé par les aubes directrices. La hauteur de chute de la turbine Kaplan varie de 10 à 70 mètres et la puissance de sortie du générateur peut être de 5 à 120 MW. Le diamètre du coureur est d'environ 2 à 8 mètres et délivre 80 à 430 tours par minute. Étant donné que les turbines Kaplan sont capables de fonctionner dans des conditions de faible chute, elles sont utilisées dans la production d'électricité à haut débit et basse chute dans le monde entier.
Quelle est la différence entre Kaplan et Francis Turbines ?
• Dans Kaplan, l'eau de la turbine entre axialement et sort axialement, tandis que dans Francis, l'eau de la turbine entre radialement dans la roue et sort axialement.
• La roue de turbine Kaplan a 3-8 pales tandis que la roue de turbine Francis a 15-25 pales en général.
• La turbine Kaplan a un rendement plus élevé que la turbine Francis.
• La turbine Kaplan est plus petite et compacte que la turbine Francis.
• La vitesse de rotation (RPM) est supérieure à celle de la turbine Francis.
• La turbine Kaplan a moins de pertes par frottement et un meilleur rendement.
• Les turbines Kaplan peuvent fonctionner dans une large gamme de conditions de charge, mais la turbine Francis nécessite des conditions de charge relativement plus élevées.
• Les turbines Kaplan sont utilisées dans les petites centrales hydroélectriques.
