Министерство высшего и средне специального образования республики узбекистан

jm
j
j
n
R
r
(2.12) 
где


4
5
2
1
2
1
a
m
H
g
P







(2.13) 
есть безразмерный коэффициент, зависящий от ряда определяющих условия 
работы турбины параметров и называемый коэффициентом быстроходности. 
Уравнение (2.12) связывает параметры собственно турбины 
R
r
j
и 
j
n
с 
параметром 

, характеризующим условия ее работы, и определяет ее КПД при 
этих условиях. 
При выводе (2.12) использовалось соотношение (2.3) между скоростью 
струи и скоростью лопасти. Если соотношение 
j
t
u
u
одинаково для двух колес 
одной формы, но разного размера, то картины обтекания этих колес будут 

---

35 
подобны. Отсюда следует, что все безразмерные характеристики, такие как 
jm

и 

, будут одинаковыми у всех активных турбин с одинаковым соотношением 
j
t
u
u
. Как следствие для конкретной турбины с параметрами 
R
r
j
и 
j
n
однозначно определяются в параметры, характеризующие условия ее работы 
(коэффициент быстроходности 

), при максимальном КПД.
При одинаковой мощности турбины, работающие при малом напоре, 
вращаются медленнее. Они имеют большие габариты, следовательно, и стоят 
дороже. Поэтому на практике активные турбины используют при небольших 
расходах и высоких напорах воды. 
Реактивные гидротурбины. Из основополагающего уравнения (2.1) 
следует, что при заданной мощности турбины чем меньше напор, тем большим 
будет расход жидкости. Если оперировать параметром 

 (2.13), то это означает, 
что при заданной мощности Р и угловой скорости со чем меньше напор, тем 
большее значение коэффициента быстроходности 

должно быть у турбины. 
Одним из способов повышения 

является увеличение числа сопл [см. (2.13) и 
рис. 2.2,а]. 
Однако уже при 
j
n
> 4 струи начинают влиять друг на друга, что приводит к 
уменьшению КПД колеса. Таким образом, для увеличения расхода воды через 
турбину необходимы существенные изменения в ее конструкции. Например, 
колесо помещают в специальный кожух (спиральную камеру) с некоторым 
зазором, в который по касательной к колесу поступает вода (рис.2.2,б). Такая 
турбина называется реактивной. В отличие от активной турбины, когда струя то 
воздействует на лопасть, то нет, в реактивной она воздействует на лопасти практи-
чески все время.
Конструкция рабочего колеса реактивной турбины (ротора) такова, что вода 
поступает в него радиально, а выходит в направлении оси ротора. На рис. 2.2,б 
показан, один из вариантов такой конструкции, известный как турбина Фрэнсиса. 
Из рисунка видно, что поступающая в рабочее колесо вода, пройдя через 

---

36 
направляющий аппарат, приобретает дополнительно к тангенциальной 
радиальную составляющую скорости. Это осложняет анализ ее работы.
Рис. 2.2. Способы повышения эффективности гидротурбины микро-ГЭС 
совершенствованием конструкции: а - четырехсопловая турбина Пельтона, 
мощность которой в 4 раза выше односопловой турбины такого же размера; б - 
радиально-осевая турбина (турбина Фрэнсиса), все лопасти которой непрерывно 
обтекаются поступающим из направляющего аппарата потоком; в - пропеллерная 
гидротурбина (турбина Каплана). Максимальный коэффициент быстроходности 
достигается увеличением размера струи до размера рабочего колеса; г - 
гидротурбина двукратного действия (турбина Банки), у которой струя воды 
взаимодействует с лопастями колеса дважды: 1 -средний диаметр колеса; 2- вход;