Francis-turbine

Een van die elemente wat wêreldwyd die meeste gebruik word vir die opwekking van hidroëlektriese energie, is die Francis-turbine. Dit is 'n turbo-masjien wat deur James B. Francis ontwikkel is en wat deur reaksie en gemengde vloei werk. Dit is hidrouliese turbines wat in staat is om 'n wye reeks spring en vloei te gee en op hellings van twee meter tot 'n paar honderd meter werk.

In hierdie artikel gaan ons u vertel van al die eienskappe en belangrikheid van die Francis-turbine.

sleutelkenmerke

Hierdie tipe turbine kan op ongelyke hoogtes wissel van enkele meter tot honderde meter. Op hierdie manier is dit ontwerp om in 'n wye verskeidenheid koppe en strome te kan werk. Danksy die hoë doeltreffendheidsgom wat gebou word en die materiaal wat daarvoor gebruik word, sal hierdie model een van die mees gebruikte ter wêreld wees. Die belangrikste gebruik daarvan is op die gebied van elektriese kragopwekking in hidroëlektriese aanlegte.

Waterkrag is, soos ons weet, 'n soort hernubare energie wat die hoë water in die houers gebruik om 'n elektriese stroom op te wek. Hierdie turbines is redelik moeilik en duur om te ontwerp om te installeer, maar kan dekades lank werk. Dit maak die belegging in die aanvanklike koste van hierdie soort turbines hoër as die res. Dit is egter die moeite werd, aangesien die aanvanklike belegging in die eerste paar jaar kan vrugte afwerp. Soos met fotovoltaïese energie waarin ons sonpanele gebruik met 'n gemiddelde lewensduur van 25 jaar, kan ons die belegging gedurende die 10-15 jaar gebruik verhaal.

Die Francis-turbine het 'n hidrodinamiese ontwerp wat Dit waarborg ons 'n goeie prestasie omdat daar skaars waterverliese is. Hulle het 'n taamlike voorkoms en het lae onderhoudskoste. Dit is een van die voordeligste punte van hierdie tipe turbines, aangesien die onderhoud minder is en wat die algemene koste verlaag. Die installering van 'n Francis-turbine met 'n hoogte van meer as 800 meter word glad nie aanbeveel nie, aangesien daar te veel variasies is. Dit is ook nie raadsaam om hierdie tipe turbine te installeer op plekke waar daar groot variasies is nie.

Kavitasie in die Francis-turbine

Kavitasie is 'n belangrike aspek wat ons te alle tye moet beheer. Dit is 'n hidrodinamiese effek wat voorkom wanneer stoomholtes in die water wat deur die turbines gaan, opgewek word. Soos met water, kan dit voorkom met enige ander vloeistof wat in 'n vloeibare toestand is en waardeur dit op kragte inwerk wat reageer op verskille in depressie. In hierdie geval gebeur dit as die vloeistof teen 'n hoë spoed deur 'n skerp rand beweeg en daar dekompensasies is tussen die vloeistowwe en die behoud van die Bernoulli-konstante.

Dit kan gebeur dat die dampdruk van die vloeistof op so 'n manier is dat die molekules onmiddellik van damp kan verander en 'n groot aantal borrels kan vorm. Hierdie borrels staan ​​bekend as holtes. Dit is waar die begrip kavitasie vandaan kom.

Al hierdie borrels reis na gebiede waar daar hoër druk is tot waar daar minder druk is. Tydens hierdie reis keer die damp skielik terug na die vloeibare toestand. Dit veroorsaak dat die borrels uiteindelik verpletter, frustreer en 'n gasspoor produseer wat 'n groot hoeveelheid energie op die vaste oppervlak produseer en wat kan bars tydens die botsing.

Dit alles maak dat ons kavitasie in die Francis-turbine moet in ag neem.

Francis turbine onderdele

Hierdie tipe turbines het verskillende dele en elkeen is verantwoordelik vir die opwekking van hidroëlektriese energie. Ons gaan elkeen van hierdie dele ontleed:

• Spiraalkamer: Dit is die deel van die Francis-turbine wat verantwoordelik is om die vloeistof eweredig by die inlaat van die waaier te versprei. Hierdie spiraalkamer het 'n slakvorm en dit is omdat die gemiddelde spoed van die vloeistof konstant moet bly op elke punt daarvan. Dit is die rede waarom dit in die vorm van 'n spiraal en 'n slak moet wees. Die deursnit van hierdie kamer kan van verskillende soorte wees. Enersyds reghoekig en andersyds sirkelvormig, die sirkelvorm is die algemeenste.
• Voorverspreider: Dit is die deel van hierdie turbine wat bestaan ​​uit vaste lemme. Hierdie lemme het 'n suiwer strukturele funksie. Dit dien om die struktuur van die spiraalkamer wat hierbo genoem is, te handhaaf en gee dit voldoende rigiditeit om die hele hidrodinamiese struktuur te kan ondersteun en waterverliese te minimaliseer.
• Verspreider: hierdie deel is gebou deur bewegende gidsvane. Hierdie elemente moet die water gerieflik na die waaier-Arabiere wat vas is, rig. Die verspreider is ook verantwoordelik vir die regulering van die vloei wat toegelaat word deur die Francis-turbine. Dit is hoe die turbine se krag aangepas kan word sodat dit soveel as moontlik aangepas moet word by die lasveranderings van die elektriese netwerk. Terselfdertyd is dit in staat om die vloei van die vloeistof te rig om die werkverrigting van die masjien te verbeter.
• Waaier of rotor: dit is die hart van die Francis-turbine. Dit is omdat dit die plek is waar die energie-uitruil tussen die hele masjien plaasvind. Die energie van die vloeistof normaalweg op die oomblik dat dit deur die waaier gaan, is die som van die kinetiese energie, die energie wat die druk het en die potensiële energie ten opsigte van die hoogte. Die turbine is verantwoordelik vir die omskakeling van hierdie energie in elektriese energie. Die waaier is verantwoordelik vir die oordrag van hierdie energie deur 'n as na 'n elektriese kragopwekker waar hierdie finale omskakeling plaasvind. Dit kan verskillende vorme hê, afhangende van die spesifieke omwenteling waarvoor die masjien ontwerp is.
• Suigbuis: Dit is die deel waar vloeistof uit die turbine kom. Die funksie van hierdie deel is om kontinuïteit aan die vloeistof te gee en die sprong wat verlore is in die fasiliteite wat bokant die uitlaatwatervlak is, te herstel. Oor die algemeen is hierdie deel gebou in die vorm van 'n verspreider sodat dit 'n suigeffek het wat help om 'n deel van die energie wat nie aan die rotor gelewer is nie, te herwin.

Ek hoop dat u met hierdie inligting meer oor die Francis-turbine kan leer.