Hva er en hydraulisk turbin?
En hydraulisk turbin er en maskin som konverterer energien fra å bevege vann til en akselens rotasjonskraft. Den roterende akselen kan kobles til en generator for å lage strøm. Det viktigste skillet mellom en hydraulisk turbin fra en annen er om det er en reaksjon eller impuls type. Disse kategoriene er videre klassifisert i spesifikke design inkludert Francis, Kaplan, Pelton, Turgo og krysstrømningsturbiner.
En reaksjonsturbin skaper rotasjon ved å omslutte akselen med det festede hjulet i et foringsrør for å inneholde vanntrykket og ved å operere nedsenket i vannføringen. De vinklede bladene rundt skaftet på en reaksjonshydraulisk turbin får løft til å ta opp trykk og kraft fra vannet og omdanne det til rotasjon. Reaksjonsturbiner opererer vanligvis med lavt til moderat hode- eller vanntrykk, nivåer.
En type reaksjon hydraulisk turbin er Francis design. Et spiralformet innløp fører vann inn i hjulet, eller løperen. Justerbare skovler fører vannet mot løperen i ønsket vinkel. Trykket og strømmen av vannet endres av reaksjonen med løperen, og skaper således dreiemoment.
Kaplan, eller propell, turbin er en annen variant av reaksjonstypen. Utformingen inneholder skovler for å lede vannstrømmen og bladene på rotorakselen som ligner en skips propell. Bladene er justerbare for å maksimere effektiviteten gjennom en rekke trykknivåer hvis det er nok vannføring, og gjør dermed denne designen veldig fleksibel.
En impulsturbin skaper rotasjon gjennom kraften fra en vannstrøm rettet mot en serie bøtter, eller kopper, som omgir skaftet. Skuffene er ikke nedsenket i vann, men blir flyttet av vannstrømmen. Vannets hastighet økes ved å tvinge det gjennom en dyse før det slår inn i bøttene. Impulsturbiner kan operere ved høye nivåer og krever ikke at hjulet er innkapslet.
Pelton-versjonen av den impulshydrauliske turbinen, dvs. Pelton-hjulet, har en serie skovler i en ring rundt skaftet. Skuffene er delt i midten slik at vannkraften fra dysen ikke blokkeres av den ene bøtta fra å nå den neste. Vannet krummer seg rundt formen til hver avrundet bøtte gjennom nesten 180 ° og hastigheten avtar betydelig. Det bremsede vannet synker ned i en utløpskanal under turbinen.
En annen impulsturbin er Turgo-designet. Denne enheten ligner på Pelton-hjulet, men bøttene er flate i den ene kanten omgitt av et omringende bånd. Dysen leder vannet mot bøttene slik at det kommer inn på den ene siden og tømmes på den andre. Turgo håndterer en høyere hastighet enn Pelton-konfigurasjonen ved å bruke et mindre hjul fordi innløpsvannet ikke blandes med utslippet.
Kryssende turbiner opererer med en trommelformet rotor som er avdekket i hver ende og sammenføyet med avrundede lameller som noen ganger er i en helix eller dobbel-helix design. Dysen til denne hydrauliske turbinen leder vannet over rotoren slik at vannet kommer i kontakt med bladene to ganger før de bruker energi og faller ned i utslippet. Cross-flow turbiner kan fungere med veldig lite hode, selv med en stor flyt.