AFF065 Francis Turbine Trainer Didaktische Geräte Hydrodynamik-Unterricht Laborgeräte
Beschreibung
Eigenschaften einer leistungsstarken Francisturbine
optimale Sicht auf den Betriebsbereich der Turbine
verstellbare Leitschaufeln zur Einstellung der Leistung
Die Francisturbine gehört zu den Reaktionsturbinen, die Druckenergie des Arbeitsmediums in kinetische Energie in den Leitschaufeln und im Rotor umwandeln. Francisturbinen werden für mittlere Fallhöhen verwendet. Die Turbinenleistung wird durch Verstellen der Leitschaufeln gesteuert. In der Praxis werden Francis-Turbinen in Laufwasserkraftwerken und in Pumpspeicherwerken eingesetzt. AFF065 ermöglicht Untersuchungen zur Funktion und zum Betriebsverhalten einer Francisturbine. Die Abmessungen des Trainers garantieren realistische Messwerte. Der geschlossene Wasserkreislauf besteht aus einem Tank mit optionaler Kühlung, einer Kreiselpumpe und einem Stromregelventil zur Einstellung des Eingangsdrucks.
Der transparente Arbeitsbereich der Turbine ermöglicht eine optimale Sicht auf Wasserströmung, Rotor und Leitschaufeln im Betrieb. Durch die Verstellung der Leitschaufeln werden der Anstellwinkel, der Querschnitt und damit die Leistung der Turbine verändert. Als Generator zum Laden der Turbine dient eine Asynchronmaschine. Eine Pumpe mit variabler Drehzahl über Frequenzumrichter sorgt für einen energieeffizienten Betrieb.
Die Drehzahl der Turbine wird über einen induktiven, berührungslosen Positionssensor an der Generatorwelle erfasst. Der Generator ist mit einem Pendellager und mit einem Kraftsensor zur Ermittlung des Drehmoments ausgestattet. Die Drücke am Ein- und Austritt der Turbine, die Temperatur und der Volumenstrom werden von Sensoren erfasst. Die Messwerte werden digital angezeigt und können am PC weiterverarbeitet werden. Die Leistungsdaten der untersuchten Turbine werden ermittelt und können durch Kennlinien dargestellt werden.
Lernziele/Experimente
Untersuchung der Umwandlung von hydraulischer in mechanische Energie
Ermittlung der mechanischen und hydraulischen Leistung der Turbine
Wirkungsgradbestimmung
Aufnahme von Kennlinien
Untersuchung des Einflusses der Leitschaufelstellung
Geschwindigkeitsdreiecke
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untersuchung.
