Peltonovih turbina, također poznat kao tangencijalni hidraulički kotač ili peltonovih kotača, je izumio američki Lester Allen peltonovih u 1870. Iako je nekoliko tipova turbina su stvoreni prije tipu peltonovih, to je još uvijek najčešće korištena trenutno zbog svoje učinkovitosti.
To je impulzna turbina ili hidraulička turbina koja je jednostavnog i kompaktnog dizajna, ima oblik kotača, sastavljenog uglavnom od kante, deflektora ili podijeljenih pomičnih lopatica, smještenih oko njegove periferije.
Oštrice se mogu postaviti pojedinačno ili pričvrstiti na središnju glavčinu, ili se cijeli kotač može smjestiti u jedan cjelovit komad. Da bi funkcionirao, pretvara energiju tekućine u pokret, koji nastaje kada brzi mlaz vode pogodi lopatice koje se kreću, uzrokujući da se ona okreće i započne s radom.
Obično se koristi za proizvodnju električne energije u hidroelektranama, gdje je raspoloživi rezervoar vode na određenoj visini iznad turbine.
Povijest
Hidraulični kotači nastali su iz prvih kotača koji su korišteni za crpljenje vode iz rijeka i premješteni su naporima čovjeka ili životinja.
Ovi kotači datiraju iz 2. stoljeća prije Krista, kada su na obruč kotača dodana vesla. Hidraulički kotači počeli su se upotrebljavati kada je otkrivena mogućnost iskorištavanja energije struje za rad drugih strojeva, danas poznatih kao turbomatori ili hidraulički strojevi.
Pultonova turbina tipa Pelton pojavila se tek 1870. godine, kada je rudar Lester Allen Pelton američkog porijekla implementirao prvi mehanizam s kotačima za crtanje vode, sličan mlinu, a zatim je implementirao parne motore.
Ti su mehanizmi počeli propadati u svom radu. Odatle je Pelton došao na ideju da dizajnira hidraulične kotače s noževima ili noževima koji velikom brzinom primaju udar vode.
Primijetio je da mlaz udara po rubu lopatica umjesto u njihovo središte i kao rezultat toga protok vode je izlazio u obrnutom smjeru, a turbina je dobivala brzinu, čineći to učinkovitijom metodom. Ta se činjenica temelji na načelu po kojem se kinetička energija stvorena mlazom čuva i može se koristiti za proizvodnju električne energije.
Pelton se smatra ocem hidroelektrane zbog svog značajnog doprinosa razvoju hidroelektrane širom svijeta. Njegov je izum kasnih 1870-ih, koji je nazvao Pelton Runner, prepoznat kao najučinkovitiji dizajn impulznih turbina.
Kasnije je Lester Pelton patentirao kotač i 1888. osnovao je Pelton Company Wheel Company u San Franciscu. "Pelton" je zaštitni znak proizvoda te tvrtke, ali taj se naziv koristi za identificiranje sličnih impulznih turbina.
Kasnije su se pojavili novi dizajni, poput turgo turbine patentirane 1919. godine i turbine Banki inspirisane modelom kotača Pelton.
Rad Peltonove turbine
Postoje dvije vrste turbina: reakcijska turbina i impulzna turbina. U reakcijskoj turbini odvod se odvija pod pritiskom zatvorene komore; na primjer, jednostavna vrtna prskalica.
U impulznoj turbini tipa Pelton, kada kante smještene na periferiji kotača izravno primaju vodu velikom brzinom, pokreću rotacijsko kretanje turbine, pretvarajući kinetičku energiju u dinamičku energiju.
Iako se u reakcijskoj turbini koriste i kinetička i tlačna energija, i iako je sva energija isporučena u impulznoj turbini kinetička, stoga rad obje turbine ovisi o promjeni brzine vode, tako da djeluje dinamično na navedenu rotirajuću elementu.
primjena
Na tržištu postoji širok izbor turbina različitih veličina, no preporučuje se upotreba turbine tipa Pelton na visinama od 300 metara do oko 700 metara ili više.
Male turbine koriste se za kućne potrebe. Zahvaljujući dinamičkoj energiji nastaloj brzinom vode, lako se može proizvesti električna energija na takav način da se ove turbine uglavnom koriste za rad hidroelektrana.
Na primjer, hidroelektrana Bieudron u kompleksu brane Grande Dixence koja se nalazi u švicarskim Alpama u kantonu Valais, u Švicarskoj.
Ova je tvornica započela proizvodnju 1998. godine s dva svjetska rekorda: ima najmoćniju Peltonovu turbinu na svijetu i najvišu glavu koja se koristi za proizvodnju hidroelektrane.
U pogonu se nalaze tri Peltonove turbine, a svaka od njih djeluje na visini od približno 1869 metara i protoku od 25 kubnih metara u sekundi, radeći s efikasnošću većom od 92%.
U prosincu 2000., vrata brane Cleuson-Dixence, koja napaja turbine Pelton u Bieudronu, pukla su na oko 1.234 metra, što je prisililo gašenje elektrane.
Pukotina je bila dugačka 9 metara, široka 60 centimetara, što je uzrokovalo da protok kroz rupturu prelazi 150 kubnih metara u sekundi, odnosno da je imao brzo ispuštanje velike količine vode pri visokom tlaku, uništavajući njegov prolazak iznosi oko 100 hektara pašnjaka, voćnjaka, šuma, pranje raznih koliba i staja koje se nalaze oko ovog područja.
Proveli su veliku istragu nesreće, što je rezultiralo da su gotovo u potpunosti redizajnirali olovku. Glavni uzrok puknuća još uvijek nije poznat.
Redizajnom su bila potrebna poboljšanja obloga cijevi i poboljšanja tla oko penstoka kako bi se smanjio protok vode između cijevi i stijene.
Oštećeni dio penstoka preusmjeren je s prethodne lokacije kako bi pronašao novu stijenu koja je bila stabilnija. Izgradnja redizajniranih vrata dovršena je 2009. godine.
Postrojenje Bieudron nakon ove nesreće nije bilo u funkciji, sve dok nije u potpunosti djelovalo u siječnju 2010. godine.
Reference
- Penton kotač. Wikipedija, besplatna enciklopedija. Oporavak: en.wikipedia.org
- Peltonova turbina. Wikipedija, besplatna enciklopedija. Oporavak s es.wikipedia.org
- Lester Allen Pelton. Wikipedija, besplatna enciklopedija. Oporavilo s en.wikipedia.org
- Hidroelektrana Bieudron. Wikipedija, besplatna enciklopedija. Oporavilo s en.wikipedia.org
- Pelton i Turgo turbine. Prvo obnovljivi izvori energije. Oporavak od obnovljivih izvora energije
- Hanania J., Stenhouse K. i Jason Donev J. Pelton turbine. Enciklopedija energetskog obrazovanja. Oporavak od energyeducation.ca
- Peltonova turbina - aspekti rada i dizajna. Naučite inženjering. Oporavak s stranice Learnengineering.org
- Hidraulične turbine. Električni strojevi OJSC. Oporavak od power-m.ru/es/
- Pelton Wheel. Hartvigsen Hydro. Oporavljeno s h-hydro.com
- Bolinaga JJ Elementarna mehanika fluida. Katoličko sveučilište Andres Bello Caracas, 2010. Primjene na hidrauličkim strojevima. 298.
- Linsley RK i Franzini JB Hidraulički resursi. CECSA. Hidraulički strojevi. 12. poglavlje 399-402, 417.
- Wylie S. Mehanika fluida. McGraw Hill. Šesto izdanje. Teorija turbomatina. 531-532.