Francisova turbina

Francisova turbina

Eden od najbolj uporabljenih elementov na svetovni ravni za proizvodnjo hidroelektrične energije je Francisova turbina. To je turbo stroj, ki ga je razvil James B. Francis in deluje z reakcijo in mešanim tokom. So hidravlične turbine, ki omogočajo širok spekter skokov in pretokov ter delujejo na pobočjih od dveh metrov do nekaj sto metrov.

V tem članku vam bomo predstavili vse značilnosti in pomen Francisove turbine.

Glavne značilnosti

Francisovi deli turbine

Ta vrsta turbine lahko deluje v neenakomernih višinah od nekaj metrov do sto metrov. Na ta način je zasnovan tako, da lahko deluje v širokem razponu glav in tokov. Zaradi izdelanega visoko učinkovitega lepila in uporabljenih materialov bo ta model eden najbolj uporabljenih na svetu. Njegova glavna uporaba je na področju proizvodnje električne energije v hidroelektrarnah.

Kot vemo, je hidroelektrična energija vrsta obnovljive energije, ki porabi vodo v posodah za ustvarjanje električnega toka. Te turbine je precej težko in drage za načrtovanje, vendar lahko delujejo desetletja. Zaradi tega je naložba v začetne stroške te vrste turbin višja od ostalih. Vendar se splača, saj se lahko začetna naložba v prvih nekaj letih povrne. Tako kot pri fotovoltaični energiji, pri kateri uporabljamo sončne celice s povprečno življenjsko dobo 25 let, lahko tudi v 10-15 letih uporabe povrnemo naložbo.

Francisova turbina ima hidrodinamično zasnovo, ki Zagotavlja nam visoko zmogljivost, ker izgube vode skorajda ni. Po videzu so precej robustne in imajo nizke stroške vzdrževanja. To je ena najugodnejših točk tovrstnih turbin, saj je vzdrževanje nižje in kar zmanjšuje splošne stroške. Namestitev Francisove turbine z višino nad 800 metrov sploh ni priporočljiva, saj je gravitacijskih sprememb preveč. Prav tako ni priporočljivo namestiti tovrstne turbine na mestih, kjer obstajajo velike razlike v pretoku.

Kavitacija v Francisovi turbini

Hidroelektrična energija

Kavitacija je pomemben vidik, ki ga moramo ves čas nadzorovati. Pojavi se hidrodinamični učinek ko v vodi, ki prehaja skozi turbine, nastanejo parne votline. Tako kot pri vodi se lahko pojavi pri kateri koli drugi tekočini, ki je v tekočem stanju in skozi katero je delovala na sile, ki se odzivajo na razlike v depresiji. V tem primeru se to zgodi, ko tekočina prehaja z veliko hitrostjo skozi oster rob in pride do dekompenzacije med tekočinami in ohranitvijo Bernoullijeve konstante.

Lahko se zgodi, da je parni tlak tekočine tak, da se molekule lahko takoj spremenijo, da je bila para in nastane veliko število mehurčkov. Ti mehurčki so znani kot votline. Od tod izvira koncept kavitacije.

Vsi ti mehurčki potujte na območja, od koder je višji tlak, do tam, kjer je manjši. Med tem potovanjem se para nenadoma vrne v tekoče stanje. To povzroči, da se mehurčki na koncu zdrobijo in frustrirajo ter ustvarijo plinsko sled, ki na trdni površini proizvaja veliko energije in lahko med trkom poči.

Zaradi vsega tega moramo upoštevati kavitacijo v Francisovi turbini.

Francisovi deli turbine

Značilnosti Francisove turbine

Ta vrsta turbin ima različne dele in vsaka je odgovorna za zagotavljanje proizvodnje hidroelektrične energije. Analizirali bomo vsak od teh delov:

  • Spiralna komora: Del turbine Francis je odgovoren za enakomerno porazdelitev tekočine na vhodu v rotor. Ta spiralna komora ima obliko polža, ker mora povprečna hitrost tekočine ostati konstantna na vsaki njeni točki. To je razlog, zakaj mora biti v obliki spirale in polža. Prerez te komore je lahko različnih vrst. Na eni strani pravokotne in na drugi krožne, pri čemer je krožna najpogostejša.
  • Pred distributer: Del turbine je sestavljen iz fiksnih lopatic. Ta rezila imajo povsem strukturno funkcijo. Služijo za vzdrževanje strukture spiralne komore, ki smo jo omenili zgoraj, in ji dajejo dovolj togosti, da lahko podpira celotno hidrodinamično strukturo in zmanjša izgube vode.
  • Distributer: ta del je zgrajen s premičnimi vodilnimi lopaticami. Ti elementi morajo priročno usmerjati vodo proti pritrjenemu imperatorju Arabe. Poleg tega je ta distributer zadolžen za uravnavanje pretoka, ki je dovoljen pri prehodu skozi Francisovo turbino. Tako je moč turbine spremeniti tako, da jo je treba čim bolj prilagoditi različnim obremenitvam električnega omrežja. Hkrati je sposoben usmerjati pretok tekočine, da bi izboljšal zmogljivost stroja.
  • Tekač ali rotor: to je srce Francisove turbine. To je zato, ker je to kraj, kjer poteka izmenjava energije med celotnim strojem. Energija tekočine, ki je običajno v trenutku, ko gre skozi rotor, je vsota kinetične energije, energije, ki jo ima tlak, in potencialne energije glede na višino. Turbina je odgovorna za pretvorbo te energije v električno energijo. Tekač je odgovoren za prenos te energije skozi jašek na električni generator, kjer se izvede ta končna pretvorba. Lahko ima različne oblike, odvisno od določenega števila vrtljajev, za katere je stroj zasnovan.
  • Sesalna cev: To je del, kjer tekočina prihaja iz turbine. Naloga tega dela je dati tekočini kontinuiteto in povrniti skok, ki se je izgubil v objektih, ki so nad vodno gladino. Na splošno je ta del zgrajen v obliki difuzorja, tako da ustvarja sesalni učinek, ki pomaga obnoviti del energije, ki ni bila dovedena v rotor.

Upam, da boste s temi informacijami izvedeli več o Francisovi turbini.


Bodite prvi komentar

Pustite svoj komentar

Vaš e-naslov ne bo objavljen. Obvezna polja so označena z *

*

*

  1. Za podatke odgovoren: Miguel Ángel Gatón
  2. Namen podatkov: Nadzor neželene pošte, upravljanje komentarjev.
  3. Legitimacija: Vaše soglasje
  4. Sporočanje podatkov: Podatki se ne bodo posredovali tretjim osebam, razen po zakonski obveznosti.
  5. Shranjevanje podatkov: Zbirka podatkov, ki jo gosti Occentus Networks (EU)
  6. Pravice: Kadar koli lahko omejite, obnovite in izbrišete svoje podatke.