Unul dintre elementele cele mai utilizate la nivel global pentru generarea energiei hidroelectrice este Turbina Francis. Este o mașină turbo care a fost dezvoltată de James B. Francis și funcționează prin reacție și flux mixt. Sunt turbine hidraulice capabile să ofere o gamă largă de sărituri și fluxuri și funcționează pe pante cuprinse între doi metri și câteva sute de metri.
În acest articol vă vom spune despre toate caracteristicile și importanța turbinei Francis.
caracteristici cheie
Acest tip de turbină este capabil să funcționeze la înălțimi inegale, de la câțiva metri până la sute de metri. În acest fel, este conceput pentru a putea lucra într-o gamă largă de capete și fluxuri. Datorită lipiciului de înaltă eficiență care este construit și materialelor utilizate pentru acesta, acest model va fi unul dintre cele mai utilizate din lume. Utilizarea sa principală este în domeniul generării de energie electrică în hidrocentrale.
Energia hidroelectrică, după cum știm, este un tip de energie regenerabilă care folosește apa din containere pentru a genera un curent electric. Aceste turbine sunt destul de dificile și costisitoare de instalat, dar pot funcționa decenii. Acest lucru face ca investiția în costul inițial al acestui tip de turbine să fie mai mare decât restul. Cu toate acestea, merită, deoarece investiția inițială este capabilă să dea roade în primii ani. La fel ca în cazul energiei fotovoltaice în care folosim panouri solare cu o durată medie de viață utilă de 25 de ani, putem recupera investiția pe parcursul celor 10-15 ani de utilizare.
Turbina Francis are un design hidrodinamic care Ne garantează o performanță ridicată datorită faptului că nu există cu greu pierderi de apă. Ele sunt destul de robuste ca aspect și au un cost de întreținere redus. Acesta este unul dintre cele mai avantajoase puncte ale acestui tip de turbine, deoarece întreținerea este mai mică și ceea ce reduce costurile generale. Instalarea unei turbine Francis cu înălțimi mai mari de 800 de metri nu este deloc recomandată, deoarece există prea multe variații de greutate. Nici nu este recomandabil să instalați acest tip de turbină în locuri unde există variații mari de debit.
Cavitație în turbina Francis
Cavitația este un aspect important pe care trebuie să îl controlăm în orice moment. Este un efect hidrodinamic care apare când sunt generate cavități de abur în apa care trece prin turbine. Ca și în cazul apei, poate apărea cu orice alt fluid care se află în stare lichidă și prin care acționează asupra forțelor care răspund diferențelor de depresie. În acest caz, se întâmplă atunci când fluidul trece cu viteză mare printr-o margine ascuțită și există decompensări între fluide și conservarea constantei Bernoulli.
Se poate întâmpla ca presiunea de vapori a lichidului să fie în așa fel încât moleculele să se poată schimba imediat, să fie vapori și să se formeze un număr mare de bule. Aceste bule sunt cunoscute sub numele de cavități. De aici vine conceptul de cavitație.
Toate aceste bule călătoriți în zone de unde există o presiune mai mare până unde există o presiune mai mică. În timpul acestei călătorii, vaporii revin brusc la starea lichidă. Acest lucru face ca bulele să sfărâme, să frustreze și să producă o urmă de gaz care produce o cantitate mare de energie pe suprafața solidă și care se poate sparge în timpul coliziunii.
Toate acestea fie ne determină să luăm în considerare cavitația din turbina Francis.
Piese de turbină Francis
Acest tip de turbine are părți diferite și fiecare are sarcina de a garanta generarea de energie hidroelectrică. Vom analiza fiecare dintre aceste părți:
- Cameră spirală: Partea turbinei Francis este responsabilă pentru distribuirea uniformă a fluidului la intrarea rotorului. Această cameră spirală are o formă de melc și se datorează faptului că viteza medie a fluidului trebuie să rămână constantă în fiecare punct al acestuia. Acesta este motivul pentru care trebuie să aibă forma unei spirale și a unui melc. Secțiunea transversală a acestei camere poate fi de diferite tipuri. Pe de o parte, dreptunghiulară și pe de altă parte circulară, circulara fiind cea mai frecventă.
- Predistribuitor: Partea acestei turbine este formată din lame fixe. Aceste lame au o funcție pur structurală. Acestea servesc la menținerea structurii camerei spirale pe care am menționat-o mai sus și îi conferă o rigiditate suficientă pentru a putea susține întreaga structură hidrodinamică și a minimiza pierderile de apă.
- Distribuitor: această parte este construită prin aripi de ghidare în mișcare. Aceste elemente trebuie să direcționeze în mod convenabil apa către arabii rotorului care sunt fixați. În plus, acest distribuitor este însărcinat cu reglarea debitului care este permis la trecerea prin turbina Francis. Acesta este modul în care puterea turbinei poate fi modificată, astfel încât să fie ajustată cât mai mult posibil la variațiile de sarcină ale rețelei electrice. În același timp, este capabil să direcționeze fluxul fluidului pentru a îmbunătăți performanța mașinii.
- Rotor sau rotor: este inima turbinei Francis. Acest lucru se datorează faptului că este locul în care are loc schimbul de energie între întreaga mașină. Energia fluidului în mod normal în momentul în care trece prin rotor este suma energiei cinetice, a energiei pe care o are presiunea și a energiei potențiale în raport cu înălțimea. Turbina este responsabilă pentru transformarea acestei energii în energie electrică. Rotorul este responsabil pentru transmiterea acestei energii printr-un arbore către un generator electric unde se efectuează această conversie finală. Poate avea diferite forme, în funcție de numărul specific de rotații pentru care este proiectată mașina.
- Tub de aspirație: Este partea în care fluidul iese din turbină. Funcția acestei părți este de a da continuitate fluidului și de a recupera saltul care a fost pierdut în instalațiile care se află deasupra nivelului apei de ieșire. În general, această parte este construită sub forma unui difuzor, astfel încât să genereze un efect de aspirație care ajută la recuperarea unei părți a energiei care nu a fost livrată rotorului.
Sper că cu aceste informații puteți afla mai multe despre turbina Francis.