Francis-turbino

Unu el la elementoj plej uzataj tutmonde por la generado de akvoenergio estas la Francis-turbino. Ĝi estas turbo-maŝino disvolvita de James B. Francis kaj kiu funkcias per reago kaj miksita fluo. Ili estas hidraŭlikaj turbinoj kapablaj doni larĝan gamon de saltoj kaj flukvantoj kaj funkcias sur deklivoj de du metroj ĝis kelkcent metroj.

En ĉi tiu artikolo ni rakontos al vi pri ĉiuj karakterizaĵoj kaj graveco de la Francis-turbino.

Ĉefaj karakterizaĵoj

Ĉi tiu speco de turbino kapablas funkcii ĉe malebenaj altecoj, de kelkaj metroj ĝis centoj da metroj. Tiel ĝi estas desegnita por povi labori en vasta gamo de kapoj kaj fluoj. Danke al la alta efika gluo konstruita kaj la materialoj uzataj por ĝi, ĉi tiu modelo estos unu el la plej uzataj en la mondo. Ĝia ĉefa uzo estas en la kampo de elektra elektroproduktado en hidrelektraj centraloj.

Hidrelektra energio, kiel ni scias, estas speco de renovigebla energio, kiu uzas la akvon en la ujoj por generi elektran kurenton. Ĉi tiuj turbinoj estas sufiĉe malfacilaj kaj multekostaj desegni por instali sed povas funkcii dum jardekoj. Ĉi tio pliigas la investon en la komenca kosto de ĉi tiu tipo de turbinoj ol la ceteraj. Tamen indas, ĉar la komenca investo povas rekuperiĝi en la unuaj jaroj. Kiel ĉe fotovoltaeca energio, en kiu ni uzas sunpanelojn kun averaĝa utila vivo de 25 jaroj, ni povas rekuperi la investon dum la 10-15 jaroj de uzado.

La Francis-turbino havas hidrodinamikan projekton Ĝi garantias al ni altan rendimenton pro tio, ke apenaŭ estas akvaj perdoj. Ili aspektas sufiĉe fortike kaj havas malaltan prizorgokoston. Ĉi tiu estas unu el la plej avantaĝaj punktoj de ĉi tiu tipo de turbinoj, ĉar la prizorgado estas malpli alta kaj tio malpliigas la ĝeneralajn kostojn. La instalado de Francis-turbino kun altecoj pli grandaj ol 800 metroj tute ne rekomendas, ĉar ekzistas tro multaj variaĵoj en gravito. Ankaŭ ne estas konsilinde instali ĉi tiun tipon de turbino en lokoj, kie ekzistas grandaj variaĵoj de fluo.

Kavitacio en la Francis-turbino

Kavitacio estas grava aspekto, kiun ni devas regi ĉiam. Estas hidrodinamika efiko, kiu okazas kiam vaporkavaĵoj estas generitaj ene de la akvo, kiu trapasas la turbinojn. Kiel ĉe akvo, ĝi povas okazi kun iu ajn alia likvaĵo en likva stato kaj per kiu ĝi agis sur fortoj, kiuj respondas al diferencoj en depresio. Ĉi-kaze ĝi okazas, kiam la fluido trapasas rapidege tra akra rando kaj estas malkompensoj inter la fluidoj kaj la konservado de la konstanto de Bernoulli.

Povas okazi, ke la vapora premo de la likvaĵo tiamaniere, ke la molekuloj povas ŝanĝiĝi tuj, ke ĝi estis vaporo, kaj granda nombro da vezikoj formiĝas. Ĉi tiuj vezikoj estas nomataj kavoj. Jen de kie venas la koncepto de kavitacio.

Ĉiuj ĉi tiuj vezikoj vojaĝu al areoj de kie estas pli alta premo al kie estas malpli da premo. Dum ĉi tiu vojaĝo, la vaporo subite revenas al la likva stato. Ĉi tio kaŭzas, ke la vezikoj finas dispremi kaj frustri kaj produkti gasan spuron, kiu produktas grandan kvanton da energio sur la solida surfaco kaj kiu povas fendi dum la kolizio.

Ĉio ĉi aŭ devigas nin konsideri kavitadon en la Francis-turbino.

Francis-turbinaj partoj

Ĉi tiu tipo de turbinoj havas malsamajn partojn kaj ĉiu zorgas garantii la generadon de akvoenergio. Ni analizos ĉiun el ĉi tiuj partoj:

• Spirala kamero: Ĝi estas la parto de la Francis-turbino, kiu respondecas pri egale distribuado de la fluidaĵo ĉe la enirejo de la rotor. Ĉi tiu spirala ĉambro havas helikan formon kaj ĝi ŝuldiĝas al la fakto, ke la averaĝa rapido de la fluido devas resti konstanta ĉe ĉiu ĝia punkto. Jen la kialo, kial ĝi devas esti en formo de spiralo kaj heliko. La sekco de ĉi tiu ĉambro povas esti diversspeca. Unuflanke rektangula kaj aliflanke cirkla, la cirkulero estas la plej ofta.
• Antaŭdistribuanto: Ĝi estas la parto de ĉi tiu turbino, kiu konsistas el fiksaj klingoj. Ĉi tiuj klingoj havas pure strukturan funkcion. Ili helpas konservi la strukturon de la spirala kamero, kiun ni menciis supre, kaj donas al ĝi sufiĉan rigidecon por povi subteni la tutan hidrodinamikan strukturon kaj minimumigi akvajn perdojn.
• Distribuisto: ĉi tiu parto estas konstruita per movantaj gvidaj flankoj. Ĉi tiuj elementoj devas oportune direkti la akvon al la fiksitaj arabaj rotoroj. Krome, ĉi tiu distribuanto respondecas pri reguligo de la fluo, kiu estas permesata kiam oni trapasas la Francis-turbinon. Jen kiel la potenco de la turbino povas esti modifita tiel ke ĝi devas esti laŭeble laŭĝustigita al la ŝarĝaj variaĵoj de la elektra reto. Samtempe ĝi kapablas direkti la fluon de la fluido por plibonigi la rendimenton de la maŝino.
• Rotor aŭ rotoro: ĝi estas la koro de la Francis-turbino. Ĉi tio estas ĉar ĝi estas la loko, kie okazas la interŝanĝo de energio inter la tuta maŝino. La energio de la fluido kutime en la momento, kiam ĝi trapasas la rotoron, estas la sumo de la kineta energio, la energio, kiun havas la premo kaj la potenciala energio rilate al la alteco. La turbino respondecas pri konvertado de ĉi tiu energio en elektran energion. La rotor estas respondeca transdoni ĉi tiun energion tra ŝafto al elektra generatoro, kie ĉi tiu fina konvertiĝo efektivigas. Ĝi povas havi diversajn formojn depende de la specifa nombro da revolucioj por kiuj la maŝino estas projektita.
• Suĉtubo: Ĝi estas la parto, kie la fluido eliras el la turbino. La funkcio de ĉi tiu parto estas doni kontinuecon al la fluidaĵo kaj rekuperi la salton, kiu perdiĝis en la instalaĵoj super la elira akva nivelo. Ĝenerale ĉi tiu parto estas enkonstruita kiel difuzilo tiel ke ĝi generas suĉefikon, kiu helpas rekuperi parton de la energio, kiu ne estis transdonita al la rotoro.

Mi esperas, ke per ĉi tiuj informoj vi povas lerni pli pri la Francis-turbino.