Francis Turbin

Ee vun den Elementer déi am meeschte benotzt gi fir d'Generatioun vun hydroelektrescher Energie ass den Francis Turbin. Et ass eng Turbomaschinn déi vum James B. Francis entwéckelt gouf an déi duerch Reaktioun a gemëschte Stroum schafft. Si sinn hydraulesch Turbinnen déi fäeg sinn eng breet Palette vu Sprongen a Stréimungen ze ginn an op Häng vun zwee Meter op e puer honnert Meter funktionnéieren.

An dësem Artikel wäerte mir Iech iwwer all d'Charakteristiken an d'Wichtegkeet vun der Francis Turbine erzielen.

Haaptmerkmale

Dës Zort vun Turbinen ass fäeg an ongläichen Héichten ze schaffen, déi vu verschiddene Meter bis Honnerte vu Meter reichen. Op dës Manéier ass et entwéckelt fir an enger breeder Palette vu Käpp a Stréimunge kënnen ze schaffen. Dank dem héijen Effizienzklebstoff deen gebaut gëtt an de benotzte Materialien ass dëst Modell ee vun de meeschte benotzt an der Welt. Säin Haaptbenotzung ass am Feld vun elektrescher Stroumproduktioun an hydroelektresche Wierker.

Hydroelektresch Energie, wéi mir wëssen, ass eng Aart erneierbar Energie déi d'Waasser an de Behälter benotzt fir en elektresche Stroum ze generéieren. Dës Turbinne sinn zimlech schwéier an deier ze designen fir ze installéieren awer kënne fir Joerzéngten operéieren. Dëst mécht d'Investitioun an d'Ufankäschte vun dëser Aart Turbinen méi héich wéi de Rescht. Wéi och ëmmer, et ass et wäert, well déi initial Investitioun fäeg ass an den éischte puer Joer erëmzefannen. Wéi mat der Photovoltaik Energie an där mir Solarpanneauen mat enger duerchschnëttlecher nëtzlecher Liewensdauer vu 25 Joer benotzen, kënne mir d'Investitioun wärend den 10-15 Joer vun der Notzung erëmkréien.

D'Francis Turbin huet en hydrodynamescht Design dat Et garantéiert héich Leeschtung well et kaum Waasserverloschter sinn. Si sinn zimmlech robust am Ausgesinn an hunn e bëssen Ënnerhaltskäschten. Dëst ass ee vun de meescht avantagéisste Punkte vun dëser Aart Turbinen, well den Ënnerhalt méi niddereg ass a wat déi allgemeng Käschte reduzéiert. D'Installatioun vun enger Francis-Turbinn mat Héichte méi wéi 800 Meter gëtt guer net recommandéiert well et ze vill Variatioune vun der Schwéierkraaft sinn. Och ass et net ze recommandéieren dës Zort Turbine op Plazen ze installéieren wou et grouss Variatiounen am Floss sinn.

Kavitation an der Francis Turbin

Kavitation ass e wichtegen Aspekt dee mir zu all Moment musse kontrolléieren. Et ass en hydrodynamesche Effekt dee geschitt wann Dampkavitéiten am Waasser entstinn, dat duerch d'Turbinne passéiert. Wéi mat Waasser kann et mat all aner Flëssegkeet optrieden, déi an engem flëssege Staat ass an duerch deen et op Kräfte gehandelt huet, déi op Ënnerscheeder an Depressioun reagéieren. An dësem Fall passéiert et wann d'Flëssegkeet mat héijer Geschwindegkeet duerch e schaarfe Rand passéiert an et Dekompensatiounen tëscht de Flëssegkeete sinn an d'Konservatioun vun der Bernoulli Konstant.

Et ka geschéien datt den Dampdrock vun der Flëssegkeet sou ass datt d'Moleküle direkt vum Damp kënne wiesselen an eng grouss Zuel vu Blasen entsteet. Dës Blasen si bekannt als Huelraim. Dëst ass wou d'Konzept vu Kavitation kënnt.

All dës Bubbles reest a Beräicher vu wou et méi héijen Drock ass, wou manner Drock ass. Wärend dëser Rees kënnt den Damp plötzlech zréck an de flëssegen Zoustand. Dëst verursaacht d'Blasen zum Enn zerdréckt, frustréierend a produzéieren e Gas Trail deen eng grouss Quantitéit un Energie op der zolitter Uewerfläch produzéiert an déi beim Kollisioun ka knacken.

All dëst mécht entweder datt mir Kavitation an der Francis Turbine musse berécksiichtegen.

Francis Turbin Deeler

Dës Zort Turbine huet verschidden Deeler a jidd ass verantwortlech fir d'Generatioun vun hydroelektrescher Energie ze garantéieren. Mir analyséieren all eenzel vun dësen Deeler:

• Spiralkammer: Et ass deen Deel vun der Francis Turbin, déi verantwortlech ass fir d'Flëssegkeet gläichméisseg ze verdeelen um Zousaz vum Impeller. Dës Spiralkammer huet eng Schleekform an et ass doduerch datt d'Duerchschnëttsgeschwindegkeet vun der Flëssegkeet konstant muss bleiwen op all Punkt dovun. Dëst ass de Grond firwat et a Form vun enger Spiral an engem Schleek muss sinn. De Querschnitt vun dëser Chamber ka vu verschiddenen Aarte sinn. Engersäits rechteckeg an anerersäits kreesfërmeg, déi kreesfërmeg ass dat heefegst.
• Viruerteeler: Et ass deen Deel vun dëser Turbine déi aus fixe Blieder besteet. Dës Klingen hunn eng reng strukturell Funktioun. Si déngen d'Struktur vun der Spiralkammer z'erhalen déi mir hei uewen erwähnt hunn a ginn et genuch Steifheet fir déi ganz hydrodynamesch Struktur z'ënnerstëtzen a Waasserverloschter ze minimiséieren.
• Distributeur: dësen Deel gëtt vu bewege Fligel gebaut. Gesoot Elementer musse bequem d'Waasser Richtung Impeller Araber riichten, déi fixéiert sinn. Zousätzlech ass dësen Distributeur verantwortlech fir de Stroum ze regléieren deen erlaabt ass wann Dir duerch d'Francis Turbine passéiert. Sou kann d'Kraaft vun der Turbine modifizéiert ginn sou datt se sou vill wéi méiglech un d'Laaschtvariatioune vum elektresche Netz ugepasst muss ginn. Zur selwechter Zäit ass et fäeg de Flëss vun der Flëssegkeet ze leeden fir d'Performance vun der Maschinn ze verbesseren.
• Impeller oder Rotor: et ass d'Häerz vun der Francis Turbin. Dëst ass well et ass d'Plaz wou den Energieaustausch tëscht der ganzer Maschinn stattfënnt. D'Energie vun der Flëssegkeet normalerweis am Moment wou se duerch den Impeller passéiert ass d'Zomm vun der kinetescher Energie, d'Energie déi den Drock huet an déi potenziell Energie par rapport zu der Héicht. D'Turbin ass verantwortlech fir dës Energie an elektresch Energie ëmzewandelen. Den Impeller ass verantwortlech fir dës Energie duerch e Schaft an en elektresche Generator ze vermëttelen wou dës lescht Konversioun duerchgefouert gëtt. Et kann e puer Formen hunn ofhängeg vun der spezifescher Unzuel vun der Revolutioun fir déi d'Maschinn entwéckelt ass.
• Saugrooss: Et ass deen Deel wou d'Flëssegkeet aus der Turbine kënnt. D'Funktioun vun dësem Deel ass d'Kontinuitéit vun der Flëssegkeet ze ginn an de Sprong erëmzefannen, deen an den Ariichtungen verluer ass, déi iwwer dem Auslaafwaasserniveau sinn. Am Allgemengen ass dësen Deel a Form vun engem Diffusor gebaut, sou datt e Saugeffekt generéiert deen hëlleft en Deel vun der Energie erëmzefannen, déi net an den Rotor geliwwert gouf.

Ech hoffen datt Dir mat dëser Informatioun méi iwwer d'Francis Turbine léiere kënnt.