Francis turbine

Francis turbine

Unu di l'elementi più aduprati à u mondu per a generazione di energia idroelettrica hè u Turbina Francis. Hè una macchina turbo chì hè stata sviluppata da James B. Francis è chì travaglia per reazione è flussu mischju. Sò turbine idrauliche chì sò capaci di dà una larga gamma di salti è flussi è operanu nantu à pendii chì vanu da dui metri à parechje centinaia di metri.

In questu articulu vi parleremu di tutte e caratteristiche è impurtanza di a turbina Francis.

Principi caratteristiche

Parti di turbina Francis

Stu tippu di turbina hè capace di operà à altezze irregolari chì vanu da parechji metri à centinaia di metri. In questu modu, hè cuncepitu per esse capace di travaglià in una vasta gamma di teste è flussi. Grazie à a colla d'alta efficienza chì hè custruita è i materiali aduprati per questu, stu mudellu serà unu di i più aduprati in u mondu. U so usu principale hè in u campu di a generazione di energia elettrica in e centrale idroelettriche.

L'energia idroelettrica, cum'è a sapemu, hè un tippu d'energia rinnuvevuli chì adopra l'acqua di i cuntenitori per generà un currente elettricu. Queste turbine sò abbastanza difficiule è costose da cuncepisce da installà ma ponu operà per decenni. Questu face l'investimentu in u costu iniziale di stu tipu di turbine più altu ch'è u restu. Tuttavia, vale a pena chì l'investimentu iniziale sia capace di pagà in i primi anni. Cum'è cù l'energia fotovoltaica in cui usamu pannelli solari cù una vita utile media di 25 anni, pudemu recuperà l'investimentu durante i 10-15 anni d'usu.

A turbina Francis presenta un cuncepimentu idrodinamicu chì Ci garantisce un altu spettaculu per via di u fattu chì ùn ci hè guasi nisuna perdita d'acqua. Sò abbastanza robusti in apparizione è anu un costu di manutenzione bassu. Questu hè unu di i punti più vantaghji di stu tipu di turbine postu chì a manutenzione hè più bassa è ciò chì riduce i costi generali. L'installazione di una turbina Francis cù altezze superiori à 800 metri ùn hè micca cunsigliata in tuttu postu chì ci sò troppu variazioni di gravità. Ùn hè micca cunsigliatu d'installà stu tippu di turbina in i lochi induve ci sò grandi variazioni di flussu.

Cavitazioni in a turbina Francis

Generazione di energia idroelettrica

A cavitazione hè un aspettu impurtante chì duvemu cuntrollà in ogni momentu. Hè un effettu idrodinamicu chì si verifica quandu e cavità à vapore sò generate in l'acqua chì passa per e turbine. Cum'è cù l'acqua, pò accade cù qualsiasi altru fluidu chì hè in un statu liquidu è attraversu u quale hà agitu nantu à e forze chì rispondenu à e differenze di depressione. In questu casu, accade quandu u fluidu passa à grande velocità per un bordu tagliente è ci sò decompensazioni trà i fluidi è a cunservazione di a costante di Bernoulli.

Pò accade chì a pressione di vapore di u liquidu sia in tale modu chì e molecule possinu cambià immediatamente sia stata vapore è si formanu un gran numeru di bolle. Queste bolle sò cunnisciute cum'è cavità. Hè da quì chì vene u cuncettu di cavitazione.

Tutte ste bolle viaghjà versu e zone da induve ci hè una pressione più alta induve ci hè menu pressione. Durante stu viaghju, u vapore torna di colpu à u statu liquidu. Questu face chì e bolle finiscinu per frantumà, frustrà è pruduce una pista di gas chì produce una grande quantità di energia nantu à a superficia solida è chì pò cracke durante a collisione.

Tuttu què ci face o duvemu piglià in contu a cavitazione in a turbina Francis.

Parti di turbina Francis

Caratteristiche di a turbina Francis

Stu tippu di turbine hà diverse parti è ognuna hè incaricata di guarantisce a generazione di energia idroelettrica. Avemu da analisà ognuna di queste parti:

  • Camera spirale: Hè a parte di a turbina Francis chì hè incaricata di distribuisce uniformemente u fluidu à l'entrata di a girante. Questa camera spirale hà una forma di lumaca è hè perchè a velocità media di u fluidu deve rimanere costante in ogni puntu di questu. Questa hè a ragione perchè deve esse in forma di spirale è di lumaca. A sezione trasversale di sta camera pò esse di vari tippi. D’una parte, rettangulare è da l’altra circulare, a circulare essendu a più frequente.
  • Predistributore: Hè a parte di sta turbina chì hè cumposta da pale fissi. Queste lame anu una funzione puramente strutturale. Servenu per mantene a struttura di a camera spirale chì avemu citatu sopra è li danu rigidità sufficiente per pudè sustene tutta a struttura idrodinamica è minimizà e perdite d'acqua.
  • Distributore: sta parte hè custruita da palette di guida in muvimentu. Sti elementi devenu cunduce convenientemente l'acqua versu i arabi impeller chì sò fissi. Inoltre, stu distributore hè incaricatu di regulà u flussu chì hè permessu quandu passa per a turbina Francis. Hè cusì chì a putenza di a turbina pò esse mudificata in modu chì deve esse adattata u più pussibule à e variazioni di carica di a rete elettrica. In listessu tempu, hè capace di dirige u flussu di u fluidu per migliurà e prestazioni di a macchina.
  • Impeller o rotor: hè u core di a turbina Francis. Hè perchè hè u locu induve u scambiu di energia si face trà tutta a macchina. L'energia di u fluidu normalmente à u mumentu chì passa per a girante hè a somma di l'energia cinetica, l'energia chì a pressione hà è l'energia potenziale in quantu à l'altitudine. A turbina hè incaricata di cunvertisce sta energia in energia elettrica. L'impeller hè incaricatu di trasmette sta energia attraversu un fustu à un generatore elettricu induve si faci sta cunversione finale. Pò avè varie forme secondu u numeru specificu di rivoluzione per a quale hè pensata a macchina.
  • Tubu d'aspirazione: Hè a parte induve u fluidu esce da a turbina. A funzione di sta parte hè di dà continuità à u fluidu è di recuperà u saltu chì hè statu persu in e strutture chì sò sopra u livellu di l'acqua di uscita. In generale, sta parte hè custruita in forma di diffusore in modo da generà un effettu di aspirazione chì aiuta à recuperà una parte di l'energia chì ùn hè stata consegnata à u rotore.

Spergu chì cù queste informazioni puderete amparà di più nantu à a turbina Francis.


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