Peltonova turbína, také známý jako tangenciální hydraulický kola nebo Peltonovým kolem, byl vynalezen americkým Lester Allen Pelton v 1870s. I když několik typů turbín byly vytvořeny před typu Peltonovy, je to stále nejrozšířenější v současné době pro jeho účinnost.
Jedná se o impulsní turbínu nebo hydraulickou turbínu, která má jednoduchou a kompaktní konstrukci, má tvar kola, složeného převážně z kbelíků, deflektorů nebo rozdělených pohyblivých lopatek, umístěných kolem jeho obvodu.
Listy mohou být umístěny jednotlivě nebo připevněny k centrálnímu náboji, nebo celé kolo může být namontováno do jednoho úplného kusu. Aby fungoval, přeměňuje energii tekutiny na pohyb, který je generován, když vysokorychlostní proud vody zasáhne pohybující se lopatky, což způsobí, že se otáčí a začne fungovat.
Obvykle se používá k výrobě elektřiny ve vodních elektrárnách, kde je dostupný vodní zásobník umístěn v určité výšce nad turbínou.
Dějiny
Hydraulická kola se zrodila z prvních kol, která byla používána k čerpání vody z řek, a pohybovala se námahou lidí nebo zvířat.
Tato kola se datují do 2. století před naším letopočtem, kdy byla na obvod kola přidána pádla. Hydraulická kola se začala používat, když byla objevena možnost využití energie proudů k provozu jiných strojů, dnes známých jako turbomechanické stroje nebo hydraulické stroje.
Impulzní turbína typu Pelton se neobjevila až v roce 1870, kdy horník Lester Allen Pelton amerického původu implementoval první mechanismus s koly pro čerpání vody, podobně jako mlýn, pak implementoval parní stroje.
Tyto mechanismy začaly selhat v jejich provozu. Odtud přišel Pelton s nápadem navrhnout hydraulická kola s lopatkami nebo lopatkami, které při vysoké rychlosti dostávají náraz vody.
Všiml si, že tryska dopadla na okraj lopatek místo na jejich střed a v důsledku toho proud vody opouštěl v opačném směru a turbína se zrychlovala, čímž se stala účinnější metodou. Tato skutečnost je založena na principu, podle kterého je kinetická energie produkovaná proudem zachována a může být použita k výrobě elektrické energie.
Pelton je považován za otce vodní energie, protože významně přispěl k rozvoji vodní energie po celém světě. Jeho vynález v pozdních 1870s, sám sebe nazval Pelton Runner, byl uznán jako nejúčinnější konstrukce impulsní turbíny.
Pozdnější, Lester Pelton patentoval jeho kolo a v 1888 založil Pelton společnost vodního kola v San Franciscu. „Pelton“ je ochranná známka produktů této společnosti, ale tento termín se používá k identifikaci podobných impulsních turbín.
Později se objevily nové designy, například turbína Turgo patentovaná v roce 1919 a turbína Banki inspirovaná modelem kol Pelton.
Provoz Peltonovy turbíny
Existují dva typy turbín: reakční turbína a impulzní turbína. V reakční turbíně probíhá drenáž pod tlakem uzavřené komory; například jednoduchý zahradní postřikovač.
V impulsní turbíně typu Pelton, když korečky umístěné na obvodu kola přímo přijímají vodu vysokou rychlostí, pohánějí rotační pohyb turbíny a přeměňují kinetickou energii na dynamickou energii.
Přestože se v reakční turbíně používá jak kinetická energie, tak i tlaková energie, a přestože veškerá energie dodávaná v impulzní turbíně je kinetická, závisí činnost obou turbín na změně rychlosti vody, takže vyvíjí na uvedený rotační prvek dynamickou sílu.
aplikace
Na trhu existuje velké množství turbín v různých velikostech, doporučuje se však používat turbínu typu Pelton ve výškách od 300 metrů do přibližně 700 metrů nebo více.
Malé turbíny se používají pro domácí účely. Díky dynamické energii generované rychlostí vody může snadno vyrábět elektrickou energii tak, že tyto turbíny se většinou používají k provozu vodních elektráren.
Například vodní elektrárna Bieudron v komplexu přehrady Grande Dixence, který se nachází ve švýcarských Alpách v kantonu Valais ve Švýcarsku.
Tato továrna zahájila svou výrobu v roce 1998 se dvěma světovými rekordy: má nejsilnější Peltonovu turbínu na světě a nejvyšší hlavu používanou k výrobě vodní energie.
V zařízení jsou umístěny tři Peltonovy turbíny, z nichž každá pracuje ve výšce přibližně 1 869 metrů a průtoku 25 kubických metrů za sekundu, s účinností vyšší než 92%.
V prosinci 2000 se brána přehrady Cleuson-Dixence, která napájí Peltonovy turbíny v Bieudronu, praskla ve vzdálenosti asi 1 234 metrů, což nutilo elektrárnu vypnout.
Roztržení bylo 9 metrů dlouhé a 60 centimetrů široké, což způsobilo, že tok protržením překročil 150 kubických metrů za sekundu, to znamená, že došlo k rychlému uvolnění velkého množství vody při vysokém tlaku a zničilo se jeho průchod přibližně 100 hektarů pastvin, sadů, lesů, mytí různých chat a stodol, které se nacházejí kolem této oblasti.
Provedli rozsáhlé vyšetřování nehody, v důsledku toho téměř kompletně přepracovali penstock. Kořenová příčina prasknutí je stále neznámá.
Přepracování vyžadovalo vylepšení obložení potrubí a zlepšení půdy kolem přívěsu, aby se snížil průtok vody mezi trubkou a horninou.
Poškozená část věšáku byla přesměrována z předchozího místa, aby našla novou horninu, která byla stabilnější. Stavba přepracované brány byla dokončena v roce 2009.
Zařízení Bieudron nebylo po této nehodě v provozu, dokud nebylo plně funkční v lednu 2010.
Reference
- Penton Wheel. Wikipedia, encyklopedie zdarma. Obnoveno: en.wikipedia.org
- Peltonova turbína. Wikipedia, encyklopedie zdarma. Obnoveno z es.wikipedia.org
- Lester Allen Pelton. Wikipedia, encyklopedie zdarma. Obnoveno z en.wikipedia.org
- Vodní elektrárna Bieudron. Wikipedia, encyklopedie zdarma. Obnoveno z en.wikipedia.org
- Turbíny Pelton a Turgo. Obnovitelné zdroje jako první. Obnoveno z obnovitelných zdrojůfirst.co.uk
- Hanania J., Stenhouse K. a Jason Donev J. Pelton Turbine. Encyklopedie energetické výchovy. Obnoveno z energyeducation.ca
- Peltonova turbína - pracovní a konstrukční aspekty. Naučte se inženýrství. Obnoveno z learnengineering.org
- Hydraulické turbíny. Power Machines OJSC. Obnoveno z power-m.ru/es/
- Pelton Wheel. Hartvigsen Hydro. Obnoveno z webu h-hydro.com
- Bolinaga JJ Elementární mechanika tekutin. Katolická univerzita Andresa Bella. Caracas, 2010. Aplikace na hydraulické stroje. 298.
- Linsley RK a Franzini JB Hydraulic Resources Engineering. CECSA. Hydraulické stroje. Kapitola 12. 399-402, 417.
- Wylie S. Mechanics of Fluids. McGraw Hill. Šesté vydání. Teorie Turbomachines. 531-532.