Salah satu elemen yang paling banyak digunakan secara global untuk penjanaan tenaga hidroelektrik adalah Turbin Francis. Ini adalah mesin turbo yang dikembangkan oleh James B. Francis dan berfungsi melalui reaksi dan aliran campuran. Mereka adalah turbin hidraulik yang mampu memberikan lompatan dan laju aliran yang luas dan beroperasi di lereng dari dua meter hingga beberapa ratus meter.
Dalam artikel ini kami akan memberitahu anda mengenai semua ciri dan kepentingan turbin Francis.
ciri-ciri utama
Turbin jenis ini mampu beroperasi pada ketinggian tidak rata antara beberapa meter hingga ratusan meter. Dengan cara ini, ia dirancang untuk dapat berfungsi dalam pelbagai kepala dan aliran. Terima kasih kepada gam kecekapan tinggi yang dibina dan bahan yang digunakan untuknya, model ini akan menjadi salah satu yang paling banyak digunakan di dunia. Penggunaan utamanya adalah dalam bidang penjanaan tenaga elektrik di loji hidroelektrik.
Tenaga hidroelektrik, seperti yang kita tahu, adalah sejenis tenaga yang boleh diperbaharui yang menggunakan air di dalam bekas untuk menghasilkan arus elektrik. Turbin ini agak sukar dan mahal untuk dipasang tetapi boleh beroperasi selama beberapa dekad. Ini menjadikan pelaburan pada kos awal turbin jenis ini lebih tinggi daripada yang lain. Walau bagaimanapun, sangat berbaloi kerana pelaburan awal dapat pulih dalam beberapa tahun pertama. Seperti tenaga fotovoltaik di mana kita menggunakan panel suria dengan jangka hayat rata-rata 25 tahun, kita dapat memperoleh kembali pelaburan selama 10-15 tahun penggunaan.
Turbin Francis mempunyai reka bentuk hidrodinamik yang Ia menjamin prestasi tinggi kerana hakikat bahawa hampir tidak ada kehilangan air. Penampilannya cukup mantap dan mempunyai kos penyelenggaraan yang rendah. Ini adalah salah satu titik turbin jenis yang paling menguntungkan kerana penyelenggaraannya lebih rendah dan apa yang mengurangkan kos umum. Pemasangan turbin Francis dengan ketinggian lebih dari 800 meter tidak digalakkan sama sekali kerana terlalu banyak variasi graviti. Juga tidak disarankan untuk memasang turbin jenis ini di tempat-tempat di mana terdapat variasi aliran yang besar.
Peronggaan di turbin Francis
Peronggaan adalah aspek penting yang mesti kita kendalikan setiap masa. Ia adalah kesan hidrodinamik yang berlaku apabila rongga wap dihasilkan di dalam air yang melalui turbin. Seperti air, ia dapat terjadi dengan cairan lain yang berada dalam keadaan cair dan di mana ia bertindak pada kekuatan yang bertindak balas terhadap perbezaan kemurungan. Dalam kes ini, ia berlaku apabila bendalir melewati kelajuan tinggi melalui pinggir tajam dan terdapat dekompensasi antara bendalir dan pemuliharaan pemalar Bernoulli.
Ia boleh berlaku bahawa tekanan wap cecair sedemikian rupa sehingga molekul-molekul dapat berubah dengan segera ia menjadi wap dan sebilangan besar gelembung terbentuk. Gelembung ini dikenali sebagai rongga. Di sinilah datangnya konsep peronggaan.
Semua gelembung ini pergi ke kawasan dari mana terdapat tekanan yang lebih tinggi ke tempat yang kurang tekanannya. Semasa perjalanan ini, wap tiba-tiba kembali ke keadaan cecair. Ini menyebabkan gelembung akhirnya menghancurkan dan mengecewakan dan menghasilkan jejak gas yang menghasilkan sejumlah besar tenaga di permukaan pepejal dan yang boleh retak semasa perlanggaran.
Semua ini membuat kita perlu mengambil kira peronggaan di turbin Francis.
Bahagian turbin Francis
Turbin jenis ini mempunyai bahagian yang berbeza dan masing-masing bertugas menjamin penjanaan tenaga hidroelektrik. Kami akan menganalisis setiap bahagian ini:
- Ruang lingkaran: Ini adalah bahagian turbin Francis yang bertanggungjawab untuk menyalurkan cecair secara merata di saluran masuk pendesak. Ruang lingkaran ini mempunyai bentuk siput dan ini disebabkan oleh hakikat bahawa kelajuan purata bendalir mesti tetap pada setiap titiknya. Inilah sebab mengapa ia mesti berbentuk spiral dan siput. Keratan rentas ruang ini boleh terdiri daripada pelbagai jenis. Di satu pihak, segi empat tepat dan di pekeliling yang lain, pekeliling menjadi yang paling kerap.
- Predistributor: Bahagian turbin ini terdiri daripada bilah tetap. Bilah ini mempunyai fungsi struktur semata-mata. Mereka berfungsi untuk menjaga struktur ruang lingkaran yang telah kita sebutkan di atas dan memberikan ketegaran yang cukup untuk dapat menopang keseluruhan struktur hidrodinamik dan meminimumkan kehilangan air.
- Pengedar: bahagian ini dibina dengan baling-baling panduan bergerak. Unsur-unsur ini mesti dengan mudah mengarahkan air ke arah Arab pendesak yang terpaku. Di samping itu, pengedar ini bertanggungjawab mengatur aliran yang dibenarkan semasa melalui turbin Francis. Ini adalah bagaimana daya turbin dapat diubah sehingga harus disesuaikan sebanyak mungkin dengan variasi beban dari rangkaian elektrik. Pada masa yang sama, ia mampu mengarahkan aliran bendalir untuk meningkatkan prestasi mesin.
- Pendesak atau pemutar: ia adalah pusat turbin Francis. Ini kerana ia adalah tempat di mana pertukaran tenaga berlaku di antara keseluruhan mesin. Tenaga cecair biasanya pada saat ia melewati pendesak adalah jumlah tenaga kinetik, tenaga yang ada pada tekanan dan tenaga yang berpotensi berkenaan dengan ketinggian. Turbin bertanggungjawab untuk menukar tenaga ini menjadi tenaga elektrik. Pendesak bertanggungjawab untuk menghantar tenaga ini melalui batang ke penjana elektrik di mana penukaran akhir ini dilakukan. Ia boleh mempunyai pelbagai bentuk bergantung pada jumlah revolusi tertentu yang dirancang oleh mesin.
- Tiub sedutan: Ia adalah bahagian di mana cecair keluar dari turbin. Fungsi bahagian ini adalah untuk memberi kesinambungan kepada bendalir dan memulihkan lompatan yang telah hilang di kemudahan yang berada di atas permukaan air keluar. Secara umum, bahagian ini dibina dalam bentuk penyebar sehingga menghasilkan kesan sedutan yang membantu memulihkan sebahagian tenaga yang belum dihantar ke pemutar.
Saya harap dengan maklumat ini anda dapat mengetahui lebih lanjut mengenai turbin Francis.