Hvad er en hydraulisk turbine?

En hydraulisk turbine er en maskine, der konverterer energien fra at bevæge vand til en aksels rotationskraft. Den roterende aksel kan tilsluttes en generator for at skabe elektricitet. Den vigtigste sondring af en hydraulisk turbine fra en anden er, om det er en reaktion eller impuls type. Disse kategorier er yderligere klassificeret i specifikke designs, herunder Francis, Kaplan, Pelton, Turgo og tværstrømningsturbiner.

En reaktionsturbin skaber rotation ved at lukke akslen med det fastgjorte hjul i et hus for at indeholde vandtrykket og ved at arbejde nedsænket i vandstrømmen. De vinklede knive omkring skaftet på en reaktionshydraulisk turbin får løft til at optage tryk og kraft fra vandet og omdanne det til rotation. Reaktionsturbiner fungerer normalt med lave til moderate hoved- eller vandtrykniveauer.

En type reaktionshydraulisk turbine er Francis-designet. En spiralformet indgang leder vand ind i hjulet eller løberen. Justerbare skovle fører vandet mod løberen i den ønskede vinkel. Vandets tryk og strøm ændres ved reaktionen med løberen, hvilket skaber moment.

Kaplan- eller propellsturbinen er en anden variation på reaktionstypen. Konstruktionen indeholder skovle til at lede vandstrømmen og klingerne på rotorakslen svarende til et skibs propell. Bladene er justerbare for at maksimere effektiviteten gennem en række trykniveauer, hvis der er nok vandstrøm, hvilket gør dette design meget fleksibelt.

En impulsturbin skaber rotation gennem kraften i en vandstrøm, der er rettet mod en række spande eller kopper, der omgiver skaftet. Skovle nedsænkes ikke i vand, men flyttes af vandstrømmen. Vandets hastighed øges ved at tvinge det gennem en dyse, inden det rammer spandene. Impulsturbiner kan arbejde ved høje hovedniveauer og kræver ikke, at hjulet er indkapslet.

Pelton-versionen af ​​impulshydraulikmøllen, dvs. Pelton-hjulet, har en række spande i en ring omkring skaftet. Skovlene er delt i midten, så vandkraften fra dysen ikke blokeres af den ene spand for at nå den næste. Vandet krummer sig omkring formen af ​​hver afrundet spand gennem næsten 180 °, og dens hastighed falder markant. Det langsomme vand falder ned i en udledningskanal under turbinen.

En anden impulsturbin er Turgo-designet. Denne enhed ligner Pelton-hjulet, men skovlerne er flade i den ene kant omgivet af et omringende bånd. Dysen leder vandet mod spande, så det kommer ind på den ene side og udledes på den anden. Turgo håndterer en højere hastighed end Pelton-konfigurationen ved hjælp af et mindre hjul, fordi indløbsvandet ikke blandes med udledningen.

Tværgående turbiner arbejder med en tromleformet rotor, der er afdækket i begge ender og er forbundet med afrundede lameller, som undertiden er i en helix- eller dobbelt-helix-design. Dysen i denne hydrauliske turbine leder vandet hen over rotoren, således at vandet kommer i kontakt med knivene to gange, før de bruger sin energi og falder ned i udledningen. Cross-flow turbiner kan fungere med meget lidt hoved, selv med en stor flow.