Francisova turbína

Francisova turbína

Jedním z celosvětově nejpoužívanějších prvků pro výrobu vodní energie je Francisova turbína. Jedná se o turbo stroj, který vyvinul James B. Francis a pracuje prostřednictvím reakce a smíšeného toku. Jsou to hydraulické turbíny, které jsou schopné provádět širokou škálu skoků a průtoků a pracují na svazích od dvou metrů do několika set metrů.

V tomto článku vám řekneme o všech charakteristikách a důležitosti Francisovy turbíny.

Hlavní charakteristiky

Francisovy části turbíny

Tento typ turbíny je schopen pracovat v nerovných výškách od několika metrů do stovek metrů. Tímto způsobem je navržen tak, aby byl schopen pracovat v širokém rozsahu hlav a toků. Díky vysoce účinnému lepidlu a použitým materiálům bude tento model jedním z nejpoužívanějších na světě. Jeho hlavní použití je v oblasti výroby elektrické energie ve vodních elektrárnách.

Vodní energie, jak víme, je druh obnovitelné energie, která využívá vodu v nádobách k výrobě elektrického proudu. Instalace těchto turbín je poměrně obtížná a nákladná, ale mohou fungovat po celá desetiletí. Díky tomu je investice do počátečních nákladů na tento typ turbín vyšší než u ostatních. Stojí to však za to, protože počáteční investice je schopna se v prvních letech vyplatit. Stejně jako u fotovoltaické energie, ve které používáme solární panely s průměrnou životností 25 let, můžeme investici vrátit během 10–15 let používání.

Francisova turbína má hydrodynamický design Zaručuje nám vysoký výkon vzhledem k tomu, že téměř nedochází ke ztrátám vody. Vypadají docela robustně a mají nízké náklady na údržbu. To je jeden z nejvýhodnějších bodů tohoto typu turbín, protože údržba je nižší a to snižuje obecné náklady. Instalace Francisovy turbíny s výškami většími než 800 metrů se vůbec nedoporučuje, protože existuje příliš mnoho variací gravitace. Rovněž není vhodné instalovat tento typ turbíny na místa, kde jsou velké rozdíly v průtoku.

Kavitace ve Francisově turbíně

Výroba vodní energie

Kavitace je důležitý aspekt, který musíme neustále kontrolovat. Dochází k hydrodynamickému efektu když se ve vodě, která prochází turbínami, vytvářejí parní dutiny. Stejně jako u vody může nastat u jakékoli jiné tekutiny, která je v kapalném stavu a prostřednictvím které působila na síly, které reagují na rozdíly v depresi. V tomto případě se to stane, když tekutina prochází vysokou rychlostí ostrou hranou a dochází k dekompenzacím mezi tekutinami a konzervací Bernoulliho konstanty.

Může se stát, že tlak páry kapaliny je takový, že se molekuly mohou okamžitě změnit, byla to pára a vytvoří se velké množství bublin. Tyto bubliny se nazývají dutiny. Odtud pochází koncept kavitace.

Všechny tyto bubliny cestovat do oblastí, kde je vyšší tlak a kde je menší tlak. Během této cesty se pára náhle vrátí do kapalného stavu. To způsobí, že bubliny skončí drcením a frustrací a produkují plynovou stopu, která produkuje velké množství energie na pevném povrchu a která může během srážky prasknout.

To vše nás buď nutí vzít v úvahu kavitaci ve Francisově turbíně.

Francisovy části turbíny

Vlastnosti Francisovy turbíny

Tento typ turbín má různé části a každá z nich je odpovědná za zajištění výroby vodní energie. Budeme analyzovat každou z těchto částí:

  • Spirálová komora: Je to část Francisovy turbíny, která je zodpovědná za rovnoměrné rozdělování kapaliny na vstupu oběžného kola. Tato spirálová komora má hlemýžďový tvar a je způsobena skutečností, že průměrná rychlost tekutiny musí zůstat konstantní v každém jejím bodě. To je důvod, proč musí mít tvar spirály a šneka. Průřez této komory může být různých typů. Na jedné straně obdélníkový a na druhé kruhový, kruhový je nejčastější.
  • Předprodejce: Je to část této turbíny, která je tvořena pevnými lopatkami. Tyto čepele mají čistě strukturální funkci. Slouží k udržení struktury spirálové komory, kterou jsme zmínili výše, a dodávají jí dostatečnou tuhost, aby byla schopna podporovat celou hydrodynamickou strukturu a minimalizovat ztráty vody.
  • Distributor: tato část je postavena pohyblivými vodicími lopatkami. Tyto prvky musí pohodlně směrovat vodu k Arabům oběžného kola, které jsou pevné. Kromě toho je tento distributor odpovědný za regulaci průtoku, který je povolen při průchodu Francisovou turbínou. Takto lze upravit výkon turbíny tak, aby ji bylo třeba co nejvíce přizpůsobit kolísání zátěže elektrické sítě. Současně je schopen řídit tok tekutiny za účelem zlepšení výkonu stroje.
  • Oběžné kolo nebo rotor: je to srdce Francisovy turbíny. Je to proto, že se jedná o místo, kde dochází k výměně energie mezi celým strojem. Energie tekutiny normálně v okamžiku, kdy prochází oběžným kolem, je součtem kinetické energie, energie, kterou má tlak, a potenciální energie vzhledem k výšce. Turbína je zodpovědná za přeměnu této energie na energii elektrickou. Oběžné kolo je odpovědné za přenos této energie přes hřídel do elektrického generátoru, kde se provádí tato konečná přeměna. Může mít různé formy v závislosti na konkrétním počtu otáček, pro které je stroj určen.
  • Sací trubice: Je to část, kde tekutina vychází z turbíny. Funkcí této části je zajistit kontinuitu kapaliny a obnovit skok, který byl ztracen v zařízeních, která jsou nad úrovní výstupní vody. Obecně je tato část postavena ve formě difuzoru, takže vytváří sací efekt, který pomáhá získat zpět část energie, která nebyla dodána do rotoru.

Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o Francisově turbíně.


Obsah článku se řídí našimi zásadami redakční etika. Chcete-li nahlásit chybu, klikněte zde.

Buďte první komentář

Zanechte svůj komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.

*

*

  1. Odpovědný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajů: Ovládací SPAM, správa komentářů.
  3. Legitimace: Váš souhlas
  4. Sdělování údajů: Údaje nebudou sděleny třetím osobám, s výjimkou zákonných povinností.
  5. Úložiště dat: Databáze hostovaná společností Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Vaše údaje můžete kdykoli omezit, obnovit a odstranit.