Temat: Charakterystyka napędów hydrostatycznych i hydrokinetycznych. Cz. II.

1. Silniki wodne – to maszyny przetwarzające energię płynących wód na pracę mechaniczną. Silniki wodne

dzielimy na:
o

koła wodne,

o

turbiny wodne,

o

silniki wodne wyporowe,

2. Koła wodne – mają na obwodzie łopatki lub przegrody i są poruszane siłą naporu wody. W zależności od

sposobu zasilania rozróżniamy koła:
o

nasiębierne,

o

śródsiębierne,

o

podsiębierne,

Zalety kół wodnych to: prostota i mały koszt ich budowy, łatwość naprawy i możliwość ich napędzania
nawet zanieczyszczoną wodą.
Wady kół wodnych to: duże wymiary, niewielka moc, mała prędkość obrotowa i ograniczone możliwości
jej regulacji.
Koła wodne są poprzednikami turbin wodnych. Najczęściej stosuje się je do napędu młynów wodnych
i narzędzi wykorzystywanych w tartakach lub kuźniach.

3. Turbiny wodne – to silniki wodne wirnikowe, przetwarzające energię mechaniczną płynącej wody na ruch

obrotowy za pomocą wirnika z łopatkami. Zalicza się je do silników hydrokinetycznych (przepływowych),
stosowane głównie w elektrowniach wodnych do napędu prądnic.
Klasyfikacja turbin wodnych:
a) z uwagi na kształt wirnika:

• promieniowe,

• osiowe,

o

komorowe,

o

bębnowe,

b) ze względu na

reakcyjność:
• akcyjne,

o

turbina Peltona
(stosowana przy
dużych spadkach),

Turbina Peltona
(natryskowa), w której
energia położenia wody
zamienia się całkowicie w
energię ruchu przed

wejściem wody na wirnik. Mają zastosowanie przy spadkach
ponad 400 m. i małym natężeniu przepływu. Są to turbiny o
małej przepływności. Sprawność turbiny wynosi 75-90%.
Prędkość obrotowa wirnika dochodzi do 750 obr/min o mocy
nawet 75 MW.
• reakcyjne,

Nazywane inaczej odporowymi, gdzie energia wody na wlocie
do wirnika jest sumą energii kinetycznej i energii ciśnienia,
podlegającej przemianie w energię ruchu podczas przepływu
przez wirnik.

o

turbina Francisa (dla średnich spadków),

Wykonuje się je w odmianach pionowych i poziomych jako
pojedyncze, podwójne i złożone. Pracują na spadkach ok. 10
m. a nawet do 500 m. Natężenie wody dochodzi do
kilkudziesięciu m

3

/s, osiągają moc do 100 MW przy

sprawności do 95%, średnice wirnika od 0,25-10 m.

o

turbina Kaplana (tzw. śmigłowa – dla małych
spadków),

Turbina zasilana na całym obwodzie wirnika. Zaletą jest duża
sprawność nawet częściowo obciążonej turbiny. Stosowana do
małych spadków 1,5-80 m i dużym natężeniu przepływu.
Wirniki mają średnicę 1-10 m, a moc ponad 200 MW.

o

turbina Tesli (tzw. talerzowa)

4. Zakłady hydroenergetyczne

Zadaniem zakładów hydroenergetycznych zwanych siłowniami wodnymi jest przetwarzanie energii
położenia i energii kinetycznej wód płynących na energię ruchu obrotowego turbin wodnych, które
napędzają maszyny robocze lub prądnice elektryczne.
Rodzaje zakładów hydroenergetycznych:
o

zakład hydromechaniczny – silnik wodny napędza bezpośrednio maszyny robocze (np. maszyny
młyńskie)

o

zakład hydroelektryczny – silnik wodny (turbina) napędza prądnicę elektryczną. Są to elektrownie
wodne.

- bezzbiornikowe, tzn. przepływowe, wznoszone w korytach rzek górskich. W tych zakładach
najczęściej stosowane są turbiny reakcyjne Francisa lub Kaplana, umieszczane w otwartej komorze.
- zasobnikowe, zasilane ze zbiornika, który gromadzi zapas wód w okresach, gdy ich poziom jest
wysoki i oddaje w okresach tzw. małej wody. Najczęściej buduje się wysokie zapory, tworzące duże
zbiorniki wodne (zalew Soliński).