Den Pelton turbine, også kendt som den tangentiale hydrauliske hjul eller Peltonhjulet, blev opfundet af den amerikanske Lester Allen Pelton i 1870'erne. Selv om flere typer af vindmøller blev skabt før Pelton typen, det er stadig den mest udbredte i øjeblikket for dens effektivitet.
Det er en impulsturbin eller hydraulisk turbin, der har et enkelt og kompakt design, har formen af et hjul, der hovedsageligt består af spande, afbøjninger eller opdelte bevægelige knive, der er placeret omkring dens periferi.
Bladene kan placeres individuelt eller fastgøres til det centrale nav, eller hele hjulet kan monteres i ét komplet stykke. For at fungere konverterer den væskens energi i bevægelse, der genereres, når en højhastighedsstråle af vand rammer de bevægelige knive, hvilket får den til at rotere og begynde at arbejde.
Det bruges normalt til at producere elektricitet i vandkraftværker, hvor det tilgængelige vandreservoir er placeret i en bestemt højde over turbinen.
Historie
Hydrauliske hjul blev født fra de første hjul, der blev brugt til at trække vand fra floder og blev flyttet af indsatsen fra mennesker eller dyr.
Disse hjul stammer tilbage til det 2. århundrede f.Kr., da skovle blev føjet til hjulets omkreds. Hydrauliske hjul begyndte at blive brugt, da muligheden for at udnytte strømmen fra strømme til at betjene andre maskiner, i dag kendt som turbomachines eller hydrauliske maskiner, blev fundet.
Impulsturbinen af Pelton-typen optrådte først i 1870, da gruvearbejder Lester Allen Pelton af amerikansk oprindelse implementerede den første mekanisme med hjul til at trække vand, svarende til en mølle, og derefter implementerede han dampmaskiner.
Disse mekanismer begyndte at mislykkes i deres operation. Derfra kom Pelton på ideen om at designe hydrauliske hjul med knive eller knive, der modtager stød fra vand i høj hastighed.
Han bemærkede, at strålen ramte ved kanten af knivene i stedet for i deres centrum, og som et resultat, at vandstrømmen gik ud i modsat retning, og turbinen blev hurtigere og blev en mere effektiv metode. Denne kendsgerning er baseret på princippet, hvorpå den kinetiske energi, der produceres af strålen, bevares og kan bruges til at generere elektrisk energi.
Pelton betragtes som vandkraftens far for hans betydelige bidrag til udviklingen af vandkraft rundt om i verden. Hans opfindelse i slutningen af 1870'erne, kaldet af ham selv Pelton Runner, blev anerkendt som det mest effektive design af impulsturbiner.
Senere patenterede Lester Pelton sit hjul og dannede i 1888 Pelton Water Wheel Company i San Francisco. "Pelton" er et varemærke for det selskabs produkter, men udtrykket bruges til at identificere lignende impulsturbiner.
Senere dukkede nye design op, såsom Turgo-turbinen, der blev patenteret i 1919, og Banki-turbinen inspireret af Pelton-hjulmodellen.
Betjening af Pelton-turbinen
Der er to typer turbiner: reaktionsturbin og impulsturbin. I en reaktionsturbin finder dræningen sted under trykket fra et lukket kammer; for eksempel en simpel havesprinkler.
I Pelton-typen af impulsturbine, når skovle placeret på periferien af hjulet direkte modtager vandet med høj hastighed, driver de turbinens rotationsbevægelse og omdanner den kinetiske energi til dynamisk energi.
Selvom både kinetisk energi og tryk energi anvendes i reaktionsturbinen, og selvom al energien, der leveres i en impulsturbin, er kinetisk, afhænger derfor driften af begge turbiner af en ændring i vandets hastighed, så den udøver en dynamisk kraft på det roterende element.
Ansøgning
Der findes et stort udvalg af turbiner i forskellige størrelser på markedet, men det anbefales at bruge Pelton-typen turbiner i højder fra 300 meter til ca. 700 meter eller mere ca.
Små møller bruges til husholdningsbrug. Takket være den dynamiske energi, der genereres af vandets hastighed, kan den let producere elektrisk energi på en sådan måde, at disse turbiner for det meste bruges til drift af vandkraftværker.
F.eks. Bieudron-vandkraftværket i Grande Dixence-dæmningskomplekset beliggende i de schweiziske alper i kantonen Valais, Schweiz.
Dette anlæg startede sin produktion i 1998 med to verdensrekorder: Det har den mest kraftfulde Pelton-turbin i verden og det højeste hoved, der bruges til at producere vandkraft.
Faciliteten huser tre Pelton-turbiner, hver af dem arbejder i en højde på cirka 1869 meter og en strømningshastighed på 25 kubikmeter per sekund og arbejder med en effektivitet på over 92%.
I december 2000 sprang porten til Cleuson-Dixence-dæmningen, der fodrer Pelton-turbinerne ved Bieudron, på ca. 1.234 meter, hvilket tvang nedlukningen af kraftværket.
Bruddet var 9 meter langt med 60 centimeter bredt, hvilket bevirkede, at strømningen gennem brud overskred 150 kubikmeter i sekundet, dvs. dens passage ca. 100 ha græsarealer, frugtplantager, skove, vask af forskellige hytter og lader placeret omkring dette område.
De foretog en stor undersøgelse af ulykken, som et resultat, at de næsten fuldstændigt redesignede penstock. Den grundlæggende årsag til bruddet er stadig ukendt.
Omdesignet krævede forbedringer af rørbeklædningen og jordforbedring omkring stempelstokken for at reducere strømmen af vand mellem røret og klippen.
Den beskadigede del af penstock blev omdirigeret fra det foregående sted for at finde en ny sten, der var mere stabil. Konstruktionen af den redesignede port blev afsluttet i 2009.
Bieudron-anlægget var ikke i drift efter denne ulykke, indtil det var fuldt operationelt i januar 2010.
Referencer
- Penton-hjul. Wikipedia, gratis encyklopædi. Gendannet: en.wikipedia.org
- Pelton-turbine. Wikipedia, gratis encyklopædi. Gendannet fra es.wikipedia.org
- Lester Allen Pelton. Wikipedia, gratis encyklopædi. Gendannet fra en.wikipedia.org
- Bieudron vandkraftværk. Wikipedia, gratis encyklopædi. Gendannet fra en.wikipedia.org
- Pelton og Turgo-turbiner. Vedvarende energi først. Gendannes fra Renablesfirst.co.uk
- Hanania J., Stenhouse K. og Jason Donev J. Pelton Turbine. Encyclopædi om energiuddannelse. Gendannes fra energyeducation.ca
- Pelton Turbine - Arbejds- og designaspekter. Lær teknik. Gendannet fra learningengineering.org
- Hydrauliske turbiner. El-maskiner OJSC. Gendannes fra power-m.ru/es/
- Pelton Wheel. Hartvigsen Hydro. Gendannes fra h-hydro.com
- Bolinaga JJ Elemental Mechanics of Fluids. Andres Bello katolske universitet. Caracas, 2010. Ansøgninger til hydrauliske maskiner. 298.
- Linsley RK og Franzini JB Hydraulic Resources Engineering. CECSA. Hydraulisk maskine. Kapitel 12. 399-402, 417.
- Wylie S. Mechanics of Fluids. McGraw Hill. Sjette udgave. Turbomachines teori. 531-532.