гребной винт турбина относится к группе машин, преобразующих энергию потока жидкости или газа во вращательное движение. Как видно из этого описания, эти машины делятся на две основные категории: ветряные или водяные пропеллеры. Сила вращения, создаваемая этими машинами, чаще всего используется для выработки электроэнергии и, в меньшей степени, для выполнения механической работы. Распространенными примерами вариантов механической работы пропеллерной турбины являются ветряные мельницы и некоторые виды водяных мельниц. Из-за обильного, возобновляемого и дешевого источника энергии пропеллерной турбины это один из наиболее экономически эффективных и экологически чистых методов производства энергии, когда-либо разработанных.
Пропеллерная турбина использует обычную теорию пропеллеров наоборот, чтобы использовать скрытую кинетическую энергию в потоках газа и жидкости. Пропеллеры состоят из центрального вала с прикрепленными к нему как минимум двумя противолежащими лопастями аэродинамической формы или лопастями. Обычно они вращаются внешним источником энергии для создания тяги, толкая или вытесняя воздух или жидкость по лопастям. В пропеллерной турбине этот принцип перевернут; поток, воздух или жидкость смещает лопасти, заставляя их вращать вал.
Ветряные турбины широко используются по всему миру для использования энергии ветра для выработки электроэнергии, запуска мельниц или перекачивания воды. . Винтовые турбины с ветровым приводом могут иметь горизонтальную или вертикальную ось. Наиболее узнаваемым вариантом является турбина с горизонтальной осью, которая включает в себя традиционные ветряные мельницы и ветрогенераторы с самолетами< /a> тип пропеллеры. Столь же эффективны конструкции нового поколения с вертикальной осью, которые имеют плоские или изогнутые лопасти, приводящие в движение вертикальный вал. К ним относятся изогнутые лопасти Savonius, плоские лопасти Giromill и характерные типы Darrieus «взбиватель яиц».
Старые горизонтальные турбины требуют, чтобы головка турбины всегда была повернута против ветра. В случае небольших экземпляров простой руль направления в виде флюгера поворачивает поворотную головку турбины. В более крупных турбинах используется система датчиков ветра и серводвигателей, чтобы пропеллер поворачивался против ветра. В большинстве конструкций пропеллерных турбин с ветряным приводом используется редуктор для приведения в действие кривошипа генератора или насоса с правильной скоростью. .
Пропеллерные турбины с водяным приводом обычно используются на крупных гидроэлектростанциях, хотя есть несколько небольших промышленных и сельскохозяйственных применений. Эти турбины работают так же, как и их ветряные собратья, хотя их основная конструкция существенно отличается. Эти машины, как правило, намного больше и имеют конструкцию лопастей, которая обычно короче, чем варианты с ветряным приводом. Наиболее распространенной из этих более крупных гидротурбин является турбина Каплана. Турбины Каплана представляют собой реакционные установки с низким напором и высоким расходом, используемые в большинстве крупных гидроэлектростанций.
Вариант Kaplan оснащен лопастями с регулируемым шагом, что обеспечивает уровень эффективности, обычно превышающий 90 процентов, в широком диапазоне уровней воды и условий потока. Большая часть эффективности достигается за счет тщательно спроектированного пути потока воды, который приводит к замедлению потока жидкости на выходе. Это замедление приводит к передаче максимального количества кинетической энергии пропеллерному механизму. Турбины Каплана могут производить мощность 100 мегаватт (100 000 000 ватт) и более.
Пропеллерная турбина подключается к источникам энергии, которые являются возобновляемыми и либо бесплатными, либо чрезвычайно дешевыми по сравнению с вариантами ископаемого топлива. Достижения в технологиях, используемых в этих устройствах, постоянно расширяют границы их эффективности и мощности, и в ближайшем будущем они могут оказаться жизнеспособной заменой традиционному топливу. Технология пропеллерных турбин также становится все более доступной, что еще больше повышает ее роль в сфере более чистого и экологически безопасного сценария энергоснабжения.