수력 발전을 위해 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 요소 중 하나는 프랜시스 터빈. James B. Francis가 개발 한 터보 기계로 반응과 혼합 흐름을 통해 작동합니다. 넓은 범위의 점프와 유속을 제공 할 수 있고 XNUMX 미터에서 수백 미터에 이르는 경사면에서 작동 할 수있는 수력 터빈입니다.
이 기사에서는 Francis 터빈의 모든 특성과 중요성에 대해 설명합니다.
주요 기능
이 유형의 터빈은 수 미터에서 수백 미터에 이르는 고르지 않은 높이에서 작동 할 수 있습니다. 이러한 방식으로 광범위한 헤드 및 플로우에서 작업 할 수 있도록 설계되었습니다. 제작 된 고효율 접착제와 그에 사용 된 재료 덕분에이 모델은 세계에서 가장 많이 사용되는 모델 중 하나가 될 것입니다. 주요 용도는 수력 발전소의 전력 생산 분야입니다.
우리가 아는 바와 같이 수력 에너지는 전류를 생성하기 위해 용기의 물을 사용하는 일종의 재생 에너지입니다. 이 터빈은 설치하기가 매우 어렵고 비용이 많이 들지만 수십 년 동안 작동 할 수 있습니다. 이로 인해 이러한 유형의 터빈의 초기 비용에 대한 투자가 나머지보다 높습니다. 그러나 초기 투자가 처음 몇 년 동안 회복 될 수 있기 때문에 그만한 가치가 있습니다. 평균 사용 수명이 25 년인 태양 광 패널을 사용하는 태양 광 에너지와 마찬가지로 10 ~ 15 년 동안 투자를 회수 할 수 있습니다.
Francis 터빈은 물 손실이 거의 없기 때문에 높은 성능을 보장합니다. 외관이 매우 견고하고 유지 관리 비용이 낮습니다. 이것은 유지 보수가 적고 일반적인 비용을 절감하기 때문에 이러한 유형의 터빈에서 가장 유리한 점 중 하나입니다. 800m 이상의 높이에 Francis 터빈을 설치하는 것은 중력에 너무 많은 변화가 있기 때문에 전혀 권장되지 않습니다. 유량에 큰 변화가있는 곳에 이러한 유형의 터빈을 설치하는 것도 바람직하지 않습니다.
Francis 터빈의 캐비테이션
캐비테이션은 우리가 항상 제어해야하는 중요한 측면입니다. 발생하는 유체 역학적 효과입니다 터빈을 통과하는 물 내에서 증기 공동이 생성 될 때. 물과 마찬가지로 액체 상태의 다른 유체에서도 발생할 수 있으며이를 통해 우울증의 차이에 반응하는 힘에 작용합니다. 이 경우 유체가 날카로운 모서리를 통해 고속으로 통과하고 유체 사이에 보상이 부족하고 Bernoulli 상수가 보존 될 때 발생합니다.
액체의 증기압은 분자가 즉시 변할 수있는 방식으로 증기가되고 많은 수의 기포가 형성 될 수 있습니다. 이러한 기포를 캐비티라고합니다. 이것이 캐비테이션의 개념이 나오는 곳입니다.
이 모든 거품 압력이 높은 곳에서 압력이 적은 곳으로 이동. 이 여행 중에 증기는 갑자기 액체 상태로 돌아갑니다. 이로 인해 기포가 분쇄되고 방해가되어 고체 표면에 많은 양의 에너지를 생성하고 충돌 중에 균열이 발생할 수있는 가스 흔적이 생성됩니다.
이 모든 것이 우리로 하여금 Francis 터빈의 캐비테이션을 고려해야합니다.
Francis 터빈 부품
이 유형의 터빈은 다른 부품을 가지고 있으며 각각은 수력 에너지의 생성을 보장합니다. 이러한 각 부분을 분석 할 것입니다.
- 나선형 챔버 : 임펠러 입구에서 유체를 고르게 분배하는 역할을하는 것은 Francis 터빈의 일부입니다. 이 나선형 챔버는 달팽이 모양이며 유체의 평균 속도가 동일한 지점에서 일정하게 유지되어야하기 때문입니다. 이것이 나선형과 달팽이 모양이어야하는 이유입니다. 이 챔버의 단면은 다양한 유형이 될 수 있습니다. 한편으로는 직사각형이고 다른 하나는 원형이며 원형이 가장 빈번합니다.
- 사전 배포자 : 고정 블레이드로 구성된 터빈의 일부입니다. 이 블레이드는 순전히 구조적 기능을 가지고 있습니다. 그들은 위에서 언급 한 나선형 챔버의 구조를 유지하고 전체 유체 역학 구조를 지원하고 물 손실을 최소화 할 수 있도록 충분한 강성을 제공합니다.
- 유통 업체: 이 부분은 가이드 베인을 움직여 만들어집니다. 상기 요소는 고정 된 임펠러 아랍인을 향해 편리하게 물을 향해야한다. 또한이 분배기는 Francis 터빈을 통과 할 때 허용되는 흐름을 조절합니다. 이것이 터빈의 동력을 수정하여 전기 네트워크의 부하 변동에 최대한 많이 조정해야하는 방법입니다. 동시에 기계의 성능을 향상시키기 위해 유체의 흐름을 지시 할 수 있습니다.
- 임펠러 또는 로터 : 그것은 Francis 터빈의 핵심입니다. 이것은 전체 기계간에 에너지 교환이 이루어지는 곳이기 때문입니다. 일반적으로 임펠러를 통과하는 순간 유체의 에너지는 운동 에너지, 압력이 갖는 에너지 및 높이에 대한 위치 에너지의 합입니다. 터빈은이 에너지를 전기 에너지로 변환하는 역할을합니다. 임펠러는이 에너지를 샤프트를 통해 최종 변환이 수행되는 발전기로 전달하는 역할을합니다. 기계가 설계된 특정 회전 수에 따라 여러 형태를 가질 수 있습니다.
- 흡입 튜브 : 유체가 터빈에서 나오는 부분입니다. 이 부분의 기능은 유체에 연속성을 부여하고 출구 수위보다 높은 시설에서 손실 된 점프를 복구하는 것입니다. 일반적으로이 부분은 디퓨저 형태로 제작되어 로터에 전달되지 않은 에너지의 일부를 회수하는 데 도움이되는 흡입 효과를 발생시킵니다.
이 정보를 통해 Francis 터빈에 대해 더 많이 알 수 있기를 바랍니다.