Peltonove turbína , tiež známy ako tangenciálny hydraulický kolesa alebo Peltonovým okolo, bol vynájdený americkým Lester Allen Pelton v 1870s. Aj keď niekoľko typov turbín boli vytvorené pred typu Peltonove, je to stále najrozšírenejší v súčasnosti pre svoju účinnosť.
Je to impulzná turbína alebo hydraulická turbína, ktorá má jednoduchú a kompaktnú konštrukciu, má tvar kolesa, ktorý sa skladá hlavne z vedier, deflektorov alebo rozdelených pohyblivých lopatiek umiestnených okolo jej obvodu.
Čepele môžu byť umiestnené jednotlivo alebo pripevnené k stredovému náboju, alebo celé koleso môže byť namontované v jednom úplnom kuse. Aby fungoval, prevádza energiu tekutiny na pohyb, ktorý sa vytvára, keď vysokorýchlostný prúd vody zasiahne pohybujúce sa lopatky, čo spôsobí jej rotáciu a začatie činnosti.
Všeobecne sa používa na výrobu elektriny vo vodných elektrárňach, kde je k dispozícii vodná nádrž v určitej výške nad turbínou.
histórie
Hydraulické kolesá sa rodili z prvých kolies, ktoré sa používali na čerpanie vody z riek, a boli poháňané úsilím ľudí alebo zvierat.
Tieto kolesá siahajú až do 2. storočia pred naším letopočtom, keď sa po obvode kolesa pridali lopatky. Hydraulické kolesá sa začali používať vtedy, keď sa objavila možnosť využiť energiu prúdov na prevádzku iných strojov, dnes známych ako turbomechanické stroje alebo hydraulické stroje.
Impulzná turbína typu Pelton sa neobjavila až v roku 1870, keď baník Lester Allen Pelton amerického pôvodu implementoval prvý mechanizmus s kolesami na čerpanie vody, podobný mlynu, potom implementoval parné stroje.
Tieto mechanizmy začali zlyhávať vo svojej činnosti. Odtiaľ prišiel Pelton s myšlienkou navrhnúť hydraulické kolesá s čepeľami alebo čepeľami, ktoré sú vystavené nárazu vody pri vysokej rýchlosti.
Poznamenal, že prúd narazil na hranu lopatiek namiesto do stredu a v dôsledku toho prúdil voda v opačnom smere a turbína získala rýchlosť, čím sa stala efektívnejšou metódou. Táto skutočnosť je založená na princípe, podľa ktorého je kinetická energia produkovaná prúdom zachovaná a môže byť použitá na výrobu elektrickej energie.
Pelton je považovaný za otca vodnej energie, pretože významne prispel k rozvoju vodnej energie na celom svete. Jeho vynález koncom 70. rokov 20. storočia, ktorý sám nazval Pelton Runner, bol považovaný za najúčinnejší dizajn impulznej turbíny.
Neskôr Lester Pelton patentoval svoje koleso av roku 1888 založil spoločnosť Pelton Water Wheel Company v San Franciscu. „Pelton“ je ochranná známka výrobkov tejto spoločnosti, tento výraz sa však používa na identifikáciu podobných impulzných turbín.
Neskôr sa objavili nové vzory, ako napríklad turbína Turgo patentovaná v roku 1919 a turbína Banki inšpirovaná modelom Peltonovho kolesa.
Prevádzka Peltonovej turbíny
Existujú dva typy turbín: reakčná turbína a impulzná turbína. V reakčnej turbíne sa drenáž uskutočňuje pod tlakom uzavretej komory; napríklad jednoduchý záhradný postrekovač.
V impulzovej turbíne typu Pelton, keď vedrá umiestnené na okraji kolesa priamo prijímajú vodu vysokou rýchlosťou, poháňajú rotačný pohyb turbíny a premieňajú kinetickú energiu na dynamickú energiu.
Aj keď sa v reakčnej turbíne používa tak kinetická energia, ako aj tlaková energia, a hoci všetka energia dodávaná v impulznej turbíne je kinetická, prevádzka oboch turbín závisí od zmeny rýchlosti vody, tak, že vyvíja dynamickú silu na uvedený rotačný prvok.
prihláška
Na trhu existuje veľké množstvo turbín rôznych veľkostí, ale odporúča sa používať turbínu typu Pelton vo výškach od 300 metrov do približne 700 metrov alebo viac.
Malé turbíny sa používajú na domáce účely. Vďaka dynamickej energii generovanej rýchlosťou vody môže ľahko vyrábať elektrickú energiu takým spôsobom, že sa tieto turbíny väčšinou používajú na prevádzku vodných elektrární.
Napríklad vodná elektráreň Bieudron v komplexe priehrady Grande Dixence, ktorá sa nachádza vo švajčiarskych Alpách v kantóne Valais vo Švajčiarsku.
Táto elektráreň začala svoju výrobu v roku 1998 s dvoma svetovými rekordmi: má najsilnejšiu Peltonovu turbínu na svete a najvyššiu hlavu používanú na výrobu vodnej energie.
V objekte sú umiestnené tri Peltonove turbíny, z ktorých každá pracuje vo výške približne 1869 metrov a prietoku 25 kubických metrov za sekundu, pričom pracuje s účinnosťou vyššou ako 92%.
V decembri 2000 sa brána priehrady Cleuson-Dixence, ktorá napája Peltonove turbíny v Bieudrone, praskla približne vo výške 1 234 metrov, čo viedlo k odstaveniu elektrárne.
Roztrhnutie bolo 9 metrov dlhé a 60 centimetrov široké, čo spôsobilo, že prietok pretrhnutím prekročil 150 kubických metrov za sekundu, to znamená, že došlo k rýchlemu vypusteniu veľkého množstva vody pri vysokom tlaku, čo zničilo jeho pasáž približne 100 hektárov pasienkov, ovocných sadov, lesov, umývanie rôznych chatiek a stodolov, ktoré sa nachádzajú okolo tejto oblasti.
Vykonali rozsiahle vyšetrovanie nehody, v dôsledku čoho takmer kompletne prepracovali hrobku. Hlavná príčina prasknutia je stále neznáma.
Redizajn vyžadoval vylepšenia obloženia rúry a vylepšenia pôdy okolo prívodného potrubia, aby sa znížil prietok vody medzi potrubím a horninou.
Poškodená časť prírezu bola presmerovaná z predchádzajúceho miesta, aby sa našla stabilnejšia hornina. Stavba prepracovanej brány bola dokončená v roku 2009.
Zariadenie Bieudron nebolo po tejto nehode funkčné, kým nebolo úplne funkčné v januári 2010.
Referencie
- Penton Wheel. Wikipedia, bezplatná encyklopédia. Obnovené: en.wikipedia.org
- Peltonova turbína. Wikipedia, bezplatná encyklopédia. Obnovené zo stránky es.wikipedia.org
- Lester Allen Pelton. Wikipedia, bezplatná encyklopédia. Obnovené z en.wikipedia.org
- Vodná elektráreň Bieudron. Wikipedia, bezplatná encyklopédia. Obnovené z en.wikipedia.org
- Turbíny Pelton a Turgo. Obnoviteľné zdroje ako prvé. Obnovené z obnoviteľných zdrojov
- Hanania J., Stenhouse K. a Jason Donev J. Pelton Turbine. Encyklopédia energetickej výchovy. Získané z energyeducation.ca
- Turbína Pelton - pracovné a konštrukčné aspekty. Naučte sa inžinierstvo. Obnovené zo stránky learnengineering.org
- Hydraulické turbíny. Elektrické stroje a zariadenia OJSC. Obnovené zo stránky power-m.ru/es/
- Pelton Wheel. Hartvigsen Hydro. Obnovené z lokality h-hydro.com
- Bolinaga JJ Elementárna mechanika tekutín. Katolícka univerzita Andresa Bella. Caracas, 2010. Aplikácie na hydraulických strojoch. 298.
- Linsley RK a Franzini JB Hydraulic Resources Engineering. CECSA. Hydraulické stroje a zariadenia. Kapitola 12. 399-402, 417.
- Wylie S. Mechanics of Fluids. McGraw Hill. Šieste vydanie. Teória Turbomachines. 531-532.