Одним з елементів, що найбільш широко використовуються у світі для виробництва гідроелектричної енергії, є Турбота Френсіса. Це турбо машина, розроблена Джеймсом Б. Френсісом, яка працює за допомогою реакції та змішаного потоку. Вони являють собою гідравлічні турбіни, які здатні давати широкий діапазон стрибків і витрат і працюють на схилах від двох метрів до декількох сотень метрів.
У цій статті ми розповімо вам про всі характеристики та значення турбіни Френсіса.
ключові особливості
Цей тип турбіни здатний працювати на нерівномірній висоті від декількох метрів до сотень метрів. Таким чином, він розроблений таким чином, щоб мати можливість працювати в широкому діапазоні напорів та потоків. Завдяки високоефективному клею, який виготовляється, та використовуваних для нього матеріалам, ця модель буде однією з найбільш використовуваних у світі. Основне його використання - у галузі виробництва електроенергії на гідроелектростанціях.
Гідроелектрична енергія, як ми знаємо, є видом відновлюваної енергії, яка використовує воду в контейнерах для генерування електричного струму. Ці турбіни досить важкі та дорогі в проектуванні, але вони можуть працювати десятки років. Це робить інвестиції у початкові витрати цього типу турбін вищими, ніж інші. Однак воно того варте, оскільки початкові інвестиції можуть бути відшкодовані протягом перших кількох років. Як і у випадку з фотоелектричною енергією, в якій ми використовуємо сонячні панелі із середнім терміном корисного використання 25 років, ми можемо повернути інвестиції протягом 10-15 років використання.
Турбіна Френсіса має гідродинамічну конструкцію Це гарантує високу продуктивність завдяки тому, що втрат води навряд чи є. Вони досить міцні на вигляд і мають низьку вартість обслуговування. Це один з найбільш вигідних моментів цього типу турбін, оскільки технічне обслуговування нижче, що зменшує загальні витрати. Встановлення турбіни Френсіса з висотою більше 800 метрів взагалі не рекомендується, оскільки існує дуже багато варіацій гравітації. Також не бажано встановлювати цей тип турбіни в місцях, де є великі коливання потоку.
Кавітація в турбіні Френсіса
Кавітація - важливий аспект, який ми повинні постійно контролювати. Це гідродинамічний ефект, який виникає коли парові порожнини утворюються у воді, яка проходить через турбіни. Як і у випадку з водою, це може статися з будь-якою іншою рідиною, яка знаходиться в рідкому стані і через яку вона діяла на сили, що реагують на різницю в депресії. У цьому випадку це відбувається, коли рідина проходить з великою швидкістю через гострий край і виникають декомпенсації між рідинами та збереженням константи Бернуллі.
Може трапитися так, що тиск пари рідини таким чином, що молекули можуть негайно змінюватися, це вже пара і утворюється велика кількість бульбашок. Ці бульбашки відомі як порожнини. Звідси походить поняття кавітації.
Всі ці бульбашки подорожуйте в райони, де тиск вищий, там, де тиск менший. Під час цієї подорожі пара раптово повертається до рідкого стану. Це призводить до того, що бульбашки в кінцевому підсумку дроблення і розчарування і утворюючи газовий слід, який виробляє велику кількість енергії на твердій поверхні і який може тріснути під час удару.
Все це або змушує нас враховувати кавітацію в турбіні Френсіса.
Частини турбіни Френсіса
Цей тип турбін має різні частини, і кожна з них відповідає за гарантування виробництва гідроелектричної енергії. Ми збираємося проаналізувати кожну з цих частин:
- Спіральна камера: Саме частина турбіни Френсіса відповідає за рівномірний розподіл рідини на вході в крильчатку. Ця спіральна камера має форму равлика, і це тому, що середня швидкість рідини повинна залишатися постійною в кожній її точці. Ось чому він повинен бути у формі спіралі та равлика. Перетин цієї камери може бути різного типу. З одного боку, прямокутний, а з іншого круговий, круговий є найбільш частим.
- Попередній розповсюджувач: Це частина цієї турбіни, яка складається з нерухомих лопатей. Ці лопаті мають суто структурну функцію. Вони служать для підтримки структури спіральної камери, про яку ми вже згадували вище, і надають їй достатню жорсткість, щоб мати можливість підтримувати всю гідродинамічну структуру та мінімізувати втрати води.
- Дистриб'ютор: ця частина будується за допомогою рухомих направляючих лопаток. Ці елементи повинні зручно направляти воду до закріпленого робочого колеса арабів. Крім того, цей розподільник відповідає за регулювання потоку, який допускається при проходженні через турбіну Френсіса. Ось як потужність турбіни може бути змінена таким чином, щоб її було якомога більше пристосовано до змін навантаження електричної мережі. У той же час він здатний направляти потік рідини з метою підвищення продуктивності машини.
- Робоче колесо або ротор: це серце турбіни Френсіса. Це тому, що це місце, де відбувається обмін енергією між цілою машиною. Енергія рідини, як правило, в той момент, коли вона проходить через робоче колесо, є сумою кінетичної енергії, енергії, яку має тиск, та потенційної енергії щодо висоти. Турбіна відповідає за перетворення цієї енергії в електричну. Робоче колесо відповідає за передачу цієї енергії через вал до електричного генератора, де здійснюється це остаточне перетворення. Він може мати різні форми в залежності від конкретної кількості обертів, на які розроблена машина.
- Всмоктувальна трубка: Це частина, де рідина виходить з турбіни. Функція цієї частини полягає у забезпеченні безперервності рідини та відновленні стрибка, який було втрачено в установках, що знаходяться над рівнем води на виході. Загалом, ця частина побудована у вигляді дифузора, так що вона створює ефект всмоктування, який допомагає відновити частину енергії, яка не була подана до ротора.
Я сподіваюся, що з цією інформацією ви зможете дізнатись більше про турбіну Френсіса.