Vad är en hydraulisk turbin?
En hydraulisk turbin är en maskin som konverterar energin från att flytta vatten till en axelns rotationskraft. Den roterande axeln kan anslutas till en generator för att skapa el. Den huvudsakliga skillnaden mellan en hydraulisk turbin från en annan är huruvida det är en reaktion eller impulstyp. Dessa kategorier klassificeras vidare i specifika mönster inklusive Francis, Kaplan, Pelton, Turgo och tvärflödeturbiner.
En reaktionsturbin skapar rotation genom att tillsluta axeln med det fästade hjulet i ett hölje för att innehålla vattentrycket och genom att arbeta nedsänkt i vattenflödet. De vinklade bladen runt axeln på en reaktionshydraulisk turbin får lyft till att ta upp tryck och kraft från vattnet och omvandla det till rotation. Reaktionsturbiner arbetar generellt med låga till måttliga nivåer av huvud eller vattentryck.
En typ av reaktionshydraulisk turbin är Francis-designen. Ett spiralformat inlopp leder vatten in i hjulet eller löparen. Justerbara skovlar leder vattnet mot löparen i önskad vinkel. Trycket och flödet av vattnet ändras genom reaktionen med löparen, vilket skapar vridmoment.
Kaplan, eller propeller, turbin är en annan variation på reaktionstypen. Konstruktionen har skovlar för att leda vattenflödet och bladen på rotoraxeln liknande en skepps propeller. Bladen är justerbara för att maximera effektiviteten genom ett antal trycknivåer om det finns tillräckligt med vattenflöde, vilket gör denna design mycket flexibel.
En impulsturbin skapar rotation genom kraften i en vattenström som riktas mot en serie hinkar eller koppar som omger axeln. Skoporna är inte nedsänkta i vatten utan flyttas av vattenströmmen. Vattnets hastighet ökas genom att tvinga det genom ett munstycke innan det träffar skoporna. Impulsturbiner kan arbeta vid höga huvudnivåer och kräver inte att hjulet är inhägnad.
Pelton-versionen av den impulshydrauliska turbinen, dvs. Pelton-hjulet, har en serie skopor i en ring runt axeln. Skoporna är uppdelade i mitten så att vattenkraften från munstycket inte blockeras av en hink från att nå nästa. Vattnet krökar runt formen på varje rundad skopa genom nästan 180 ° och dess hastighet minskar avsevärt. Det långsamma vattnet sjunker in i en urladdningskanal under turbinen.
En annan impulsturbin är Turgo-designen. Denna enhet liknar Pelton-hjulet, men skoporna är plana i ena kanten omgiven av ett omringande band. Munstycket riktar vattnet mot skoporna så att det kommer in på ena sidan och tappar ut på den andra. Turgo hanterar en högre hastighet än Pelton-konfigurationen med ett mindre hjul eftersom inloppsvattnet inte blandas med urladdningen.
Korsflödesturbiner arbetar med en trumformad rotor som är avslutad i vardera änden och förenad med rundade lameller som ibland är i spiral eller dubbel spiral. Munstycket i denna hydrauliska turbin leder vattnet över rotorn så att vattnet kommer i kontakt med bladen två gånger innan de spenderar sin energi och faller i urladdningen. Korsflödesturbiner kan fungera med mycket lite huvud, även med ett stort flöde.