Turbină hidraulică

Această intrare sau secțiune despre subiectul mașinilor nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .

Prelucrarea unei turbine hidroelectrice de tip „Francis” într-o companie germană

Turbina hidraulică este un dispozitiv mecanic, realizat din oțel, capabil să transforme energia cinetică și / sau de presiune a unui lichid în energie cinetică disponibilă unui arbore capabil să acționeze un alt dispozitiv, cum ar fi, de exemplu, un generator electric. Eficiența lor este ridicată, adesea peste 90%, motiv pentru care sunt foarte apreciate, chiar dacă instalarea lor necesită infrastructuri diferite.

Istorie

Primele turbine hidraulice au fost roțile de apă , care au devenit de mare folos începând cu secolul al XVII-lea coroborat cu trecerea de la faza de producție artizanală la cea industrială. Cu toate acestea, roțile de apă, bazându-se aproape exclusiv pe exploatarea energiei potențiale prin greutatea apei, nu puteau furniza o putere mare din cauza înălțimii scăzute a căderii apei (câțiva metri) și a dimensiunilor limitate ale camerelor ( debitele de câțiva metri cubi pe secundă). În zilele noastre, însă, roțile de apă reprezintă o tehnologie valabilă în domeniul microhidroelectricității ^{[1] [2]} . Un pas decisiv, care constituie nașterea turbinelor moderne, a fost exploatarea energiei cinetice , realizată cu turbina Pelton ( secolul al XIX-lea ), în care sistemele adecvate fac ca apa să intre în turbină la viteze mari pentru a exploata, în termeni de impulsul, viteza de admisie mai degrabă decât intervalul. Cu toate acestea, pentru a obține vitezele dorite, a existat necesitatea de a avea capete foarte semnificative sau înălțimi de cădere, ceea ce a fost adesea dificil având în vedere configurația siturilor și care a forțat construirea unor rezervoare destul de scumpe. Spre începutul secolului al XX-lea , au fost dezvoltate turbine pentru înălțimi scăzute de cădere, turbina Francis , potrivite atât pentru bazinele de mică altitudine, cât și pentru instalarea pe căi navigabile, după construirea barajelor de (relativ) câțiva metri înălțime, față de zeci sau sute necesare pentru Pelton. În cele din urmă, au fost dezvoltate turbine de tip Kaplan , potrivite pentru înălțimi de câțiva metri (2-3), elice esențial canalizate.

În 1870 , cuplarea dinamului cu turbina hidraulică a început producția comercială de energie electrică .

Astăzi, roțile de apă sunt încă răspândite în special în zonele rurale și montane, cu o putere de câteva zeci de kW pe sistem. Turbinele hidraulice sunt utilizate în marea majoritate a cazurilor pentru producerea (prin intermediul generatoarelor acționate chiar de turbine) de energie electrică pe scară largă. Tipurile Pelton , Francis și Kaplan alcătuiesc majoritatea instalațiilor, fiecare în funcție de propriile caracteristici de funcționare ^[3] .

Principiul de funcționare

Turbinele hidraulice sunt introduse într-un sistem care include un rezervor în amonte și un aval, de obicei la presiune atmosferică. Ei exploatează căderea disponibilă (egală cu diferența dintre sarcinile obținute prin adăugarea diferenței de înălțime geodezică z2-z1, înălțimile piezometrice și cinetice). Deoarece energia cinetică din cele două rezervoare este zero și presiunea este aceeași, căderea disponibilă este practic egală cu diferența geodezică de înălțime sau, de asemenea, înălțimea la care este amplasat rezervorul din amonte (măsurat în raport cu rezervorul din aval). Indicând căderea disponibilă cu Hd avem că Hd = z2-z1 = h. Cu toate acestea, nu toată căderea disponibilă poate fi utilizată de turbină, deoarece există pierderi de presiune în conductă: dacă indicăm cu Hw pierderile exprimate în m, indicăm cu cădere utilă diferența dintre Hd și Hw, deci Hu = Hd -Da. Poate fi exprimat ca o funcție a lui Hd singur prin performanța conductei egală cu raportul dintre căderea utilă și cea disponibilă. Mai mult, prin definirea eficienței hidraulice a turbinei (care ia în considerare pierderile fluidodinamice), eficiența volumetrică (deoarece nu tot fluxul G acționează asupra lamelor datorită scurgerilor prin jocuri), eficiența mecanică (care ia în considerare pierderile mecanice care cauzează inevitabil disiparea puterii) putem scrie că puterea utilă (indicată cu Pu) este egală cu: Pu = ug * G * g * Hd, unde ug este eficiența generală a instalației egală cu produs între eficiența conductei și cea a turbinei (la rândul său produsul eficienței mecanice, hidraulice și volumetrice). Cu alte cuvinte, acestea sunt folosite pentru a produce energie cinetică și apoi o transformă prin alternatoare în energie electrică.

Tipuri

Trei tipuri de turbine: Kaplan (față), Pelton (centru) și Francis (spate stânga)

Principalele tipuri de turbine hidraulice utilizate astăzi sunt:

• Turbina Pelton
• Turbina Francis
• Turbina Kaplan
• Turbină cu bec
• Turbina Banki
• Turbina Turgo

Notă

Elemente conexe

• Bazin hidroelectric
• Centrală electrică

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre turbina de apă

linkuri externe

• ( EN ) Turbină hidraulică , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Portal de inginerie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de inginerie