Salah satu unsur yang paling banyak digunakan secara global untuk pembangkitan energi hidroelektrik adalah Turbin Francis. Ini adalah mesin turbo yang dikembangkan oleh James B. Francis dan bekerja melalui reaksi dan aliran campuran. Mereka adalah turbin hidrolik yang mampu memberikan berbagai lompatan dan aliran dan beroperasi di lereng mulai dari dua meter hingga beberapa ratus meter.
Pada artikel ini kami akan memberi tahu Anda tentang semua karakteristik dan pentingnya turbin Francis.
Fitur utama
Turbin jenis ini mampu beroperasi pada ketinggian yang tidak rata mulai dari beberapa meter hingga ratusan meter. Dengan cara ini, ia dirancang untuk dapat bekerja dalam berbagai aliran dan aliran. Berkat perekat berefisiensi tinggi yang dibuat dan bahan yang digunakan untuk itu, model ini akan menjadi salah satu yang paling banyak digunakan di dunia. Penggunaan utamanya adalah di bidang pembangkit tenaga listrik di pembangkit listrik tenaga air.
Energi hidroelektrik, sebagaimana kita ketahui, merupakan salah satu jenis energi terbarukan yang menggunakan air dalam wadah untuk menghasilkan arus listrik. Turbin ini cukup sulit dan mahal untuk desain pemasangannya tetapi dapat beroperasi selama beberapa dekade. Ini membuat investasi pada biaya awal turbin jenis ini lebih tinggi daripada yang lain. Namun, itu sepadan karena investasi awal mampu melunasi dalam beberapa tahun pertama. Mengenai energi fotovoltaik yang menggunakan panel surya dengan masa manfaat rata-rata 25 tahun, kami dapat memperoleh kembali investasi selama 10-15 tahun penggunaan.
Turbin Francis menampilkan desain hidrodinamik itu Ini menjamin kami kinerja tinggi karena hampir tidak ada kehilangan air. Mereka cukup kuat dalam penampilan dan memiliki biaya perawatan yang rendah. Ini adalah salah satu poin paling menguntungkan dari turbin jenis ini karena perawatannya lebih rendah dan yang mengurangi biaya umum. Pemasangan turbin Francis dengan ketinggian lebih dari 800 meter tidak disarankan sama sekali karena terlalu banyak variasi gravitasi. Juga tidak disarankan untuk memasang turbin jenis ini di tempat dengan variasi aliran yang besar.
Kavitasi di turbin Francis
Kavitasi merupakan aspek penting yang harus kita kendalikan setiap saat. Ini adalah efek hidrodinamik yang terjadi ketika rongga uap dihasilkan di dalam air yang melewati turbin. Seperti halnya air, ia dapat terjadi dengan fluida lain yang berada dalam keadaan cair dan melaluinya ia bekerja dengan kekuatan yang merespons perbedaan depresi. Dalam hal ini, itu terjadi ketika fluida lewat dengan kecepatan tinggi melalui tepi yang tajam dan terjadi dekompensasi antara fluida dan kekekalan konstanta Bernoulli.
Dapat terjadi tekanan uap cairan sedemikian rupa sehingga molekul dapat segera berubah menjadi uap dan terbentuk gelembung dalam jumlah besar. Gelembung ini disebut gigi berlubang. Dari sinilah konsep kavitasi berasal.
Semua gelembung ini bepergian ke area yang tekanannya lebih tinggi ke area yang tekanannya lebih rendah. Selama perjalanan ini, uap tiba-tiba kembali ke keadaan cair. Hal ini menyebabkan gelembung akhirnya menghancurkan dan membuat frustrasi dan menghasilkan jejak gas yang menghasilkan energi dalam jumlah besar pada permukaan padat dan dapat retak selama tumbukan.
Semua ini baik yang membuat kita harus memperhitungkan kavitasi di turbin Francis.
Bagian turbin Francis
Jenis turbin ini memiliki bagian yang berbeda dan masing-masing bertugas menjamin pembangkitan energi hidroelektrik. Kami akan menganalisis masing-masing bagian ini:
- Ruang spiral: Ini adalah bagian dari turbin Francis yang bertanggung jawab untuk mendistribusikan cairan secara merata di inlet impeler. Ruang spiral ini berbentuk seperti siput, karena kecepatan rata-rata fluida harus tetap konstan pada setiap titiknya. Inilah alasan mengapa harus berbentuk spiral dan siput. Penampang ruang ini bisa dari berbagai jenis. Di satu sisi, persegi panjang dan di sisi lain lingkaran, lingkaran paling sering terjadi.
- Predistributor: Ini adalah bagian dari turbin yang terdiri dari bilah tetap. Pisau ini memiliki fungsi struktural murni. Mereka berfungsi untuk menjaga struktur ruang spiral yang telah kami sebutkan di atas dan memberikan kekakuan yang cukup untuk dapat menopang seluruh struktur hidrodinamik dan meminimalkan kehilangan air.
- Distributor: bagian ini dibangun dengan menggerakkan baling-baling pemandu. Elemen-elemen ini harus dengan mudah mengarahkan air ke arah impeller Arab yang diperbaiki. Selain itu, distributor ini bertugas mengatur aliran yang diizinkan saat melewati turbin Francis. Begitulah cara memodifikasi daya turbin sehingga harus disesuaikan semaksimal mungkin dengan variasi beban jaringan listrik. Pada saat yang sama, ia mampu mengarahkan aliran fluida untuk meningkatkan kinerja mesin.
- Impeller atau rotor: itu adalah jantung turbin Francis. Ini karena ini adalah tempat di mana pertukaran energi terjadi antara seluruh mesin. Energi fluida biasanya pada saat melewati impeler adalah jumlah energi kinetik, energi yang dimiliki tekanan dan energi potensial terhadap ketinggian. Turbin bertanggung jawab untuk mengubah energi ini menjadi energi listrik. Impeler bertanggung jawab untuk mentransmisikan energi ini melalui poros ke generator listrik di mana konversi akhir ini dilakukan. Ini dapat memiliki berbagai bentuk tergantung pada jumlah revolusi tertentu yang dirancang untuk mesin.
- Tabung hisap: Itu adalah bagian dimana fluida keluar dari turbin. Fungsi bagian ini adalah untuk memberikan kontinuitas pada fluida dan memulihkan lompatan yang hilang pada fasilitas yang berada di atas permukaan air saluran keluar. Pada umumnya part ini dibangun dalam bentuk diffuser sehingga menimbulkan efek isap yang membantu memulihkan sebagian energi yang belum dialirkan ke rotor.
Saya berharap dengan informasi ini Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang turbin Francis.