Regenerative Energietechnik
Wasserkraft
Wasserkraft
Kartei Details
| Karten | 7 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Biologie |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 05.06.2014 / 10.02.2021 |
| Weblink |
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Welche Aufgaben hat das Saugrohr einer Wasserturbine? Wann wird es als Saugkrümmer ausgeführt? Welche Turbinenbauart benötigen kein Saugrohr?
- Alle Wasserturbinen, mit ausnahme der PELTON-Turbine, sind über ein Saugrohr mit dem Unterwasser verbunden.
- Aufgabe des Saugrohres ist es, die Auslassverluste, d.h. die Austrittsgeschwindigkeit, möglichst klein zu halten.
Nennen Sie Eigenschaften und Anwendungsgebiete der Ossberger Turbine (Banki)!
Skizzieren Sie schematisch den Aufbau der Trubine!
Eigenschaften:
- arbeitet nach dem Gleichdruckprinzip mit zweifach durchströmten Laufrad
- für weite Fallhöhenbereiche ausgelegt (2-100m)
- Vorteil: flache Wirkungsgradkurve
- Nachteil: niedrigesWirkungsgradniveau
Anwendung:
- Im Bereich der Klein- und Kleinstwasserkraft
- einfacher Aufbau erziehlt Kostenvorteil
Aufbau:
- Belüftungsventil
- Leitapparat
- Gehäuse
- Laufrad
- Eckkasten
- Schaufeln
- Wasserzufluss
- Welle
Wie erfolgt die Leistungsregelung bei Wasserturbinen?
--> Leistung die dem Fluid durch die Turbine entnommen wird:
- PFluid = p * V * g * H
- p = Dichte des Fluids
- V = volumenstrom
- g = Erdbeschleunigung
- H = Fallhöhe
Aufgaben der Regelung:
- Die Leistungsabgabe der Wasserturbine muss entsprechend der elektrischen Leistungsabnahme geregelt werden.
- Bei Lastabwurf muss ein Hochlaufen der Wasserturbine vermieden werden.
Die Leistungsregelung erfolgt:
- bei PELTON: durch axiales Verfahren der Düsennadel
- bei FRANCIS: Zwischen Spiralgehäuse und dem Laufrad befinden sich als Regelorgane verstellbare Laufschaufeln
- bei KAPLAN: Leit- und Laufschaufeln sind verstellbar
- bei PROPELLER: keine Laufschaufelverstellungseinrichtung; lediglich Verstellung an den Eintrittsschaufeln
Was versteht man unter Kleinwasserkraft?
- Welche Anforderungenstellt die Kleinwasserkraft an die Turbinenkonstruktion?
- Skizziere den schematischen Aufbau einer typischen Turbine für die Kleinwasserkraft!
1. Die Maschinen müssen kompakt, robust und für den automatisierten Betrieb ohne Bedienpersonal geeignet sein.
- trotzdem soll bei unterschiedlicher Wasserführung ein möglichst hoher Wirkungsgrad erreicht werden
2. Eine Typische Turbine für die Kleinwasserkraft ist die Ossberger-Turbine
- Belüftungsventil
- Leitapparat
- Gehäuse
- Laufrad
- Eckkasten
- Schaufeln
- Wasserfluss
- Welle
Eine Wasserturbine hat eine Fallhöhe von H=80m; einen Auslegemassestrom von 160m³/s und eine Betriebsdrehzahl von 120 1/min!
- Welche Turbinenart ist geeignet?
- Skizziere schematisch diese Turbine!
- Schätze die gewinnbare elektrische Leistung ab!
1. Berechnung der spezifischen Drehzahl!
nq = 333 * n * Wurzel(V)/(g*H)3/4 = 12,65/148,27 = 666 * 0,085 = 56,61 --> mittlere spezifische Drehzahl (FRANCIS-Turbine)
3. elektrische Leistung = Die Leistung, die von der Turbine dem Fluid entzogen wird berechnet sich aus:
PFluid = p * V * g * H
PFluid = 1000 kg/m³ * 160m³/s * 9,81 * 80m
PFluid = 125.568,000 (kg * m)/ s²
PFluid = 125,568MW
In welchen Fällen ist der Einsatz von als Turbine laufenden Kreiselpumpen sinnvoll?
Erläutern Sie Vor- und Nachteile dieses Konzepts?
- Turbinen für eine bestimmten Einsatzfall mit hohen spezifischen Kosten
- im kleinsten Leistungsbereich (bis 200KW) unwirtschaftlich
Vorteil:
- Kreiselpumpen sind günstiger
- Wirkungsgrad ändert sich nur wenig
Nachteil:
- als Turbine laufende Pumpen haben keine Regeleinrichtungen --> Bereich guten Wirkungsgrad eingeschränkt
- Leerlaufwasserstrombedarf mit 0,3...0,6 Vopt entsprechend groß
Vergleiche die Wirkungsgradverläufe in Abhängigkeit von Wasserstrom für die verschiedenen Wasserturbinenbauformen.
Was versteht man unter Leerlaufwasserbedarf?
Der Leerlaufwasserbedarf/-strom ist der Wasserstrom der erforderlich ist, um die Turbine ohne Last auf Nenndrehzahl hochzufahren.
- PELTON-Turbine und KAPLAN-Turbine haben aufgrund ihres günstigen Regelprinzipes weite Lastbereiche V/Vopt = sehr günstige Wirkungsgrad
- Demgegenüber fallen die FRANCIS-Turbine und insbesondere die Propellerturbine infolge der Stoßverluste bei Abweichungen vom Auslegevolumenstrom Vopt deutlich ab
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