Ο στρόβιλος Pelton (επίσης μεταφρασμένος: Pelton waterwheel or Bourdain turbine, αγγλικά: Pelton wheel or Pelton Turbine) είναι ένα είδος κρουστικού στροβίλου, που αναπτύχθηκε από τον Αμερικανό εφευρέτη Lester W. Αναπτύχθηκε από τον Alan Pelton.Οι στρόβιλοι Pelton χρησιμοποιούν νερό για να ρέουν και χτυπούν τον υδροτροχό για να λάβουν ενέργεια, η οποία είναι διαφορετική από τον παραδοσιακό υδροτροχό με έγχυση προς τα πάνω που κινείται από το βάρος του ίδιου του νερού.Πριν από τη δημοσίευση του σχεδίου του Pelton, υπήρχαν αρκετές διαφορετικές εκδόσεις του στροβίλου πρόσκρουσης, αλλά ήταν λιγότερο αποτελεσματικές από το σχέδιο του Pelton.Αφού το νερό φύγει από τον υδροτροχό, το νερό συνήθως εξακολουθεί να έχει ταχύτητα, σπαταλώντας μεγάλο μέρος της κινητικής ενέργειας του υδροτροχού.Η γεωμετρία του κουπιού του Pelton είναι τέτοια που η φτερωτή φεύγει από την πτερωτή μόνο με πολύ χαμηλή ταχύτητα αφού τρέχει με τη μισή ταχύτητα του πίδακα νερού.Ως εκ τούτου, ο σχεδιασμός του Pelton συλλαμβάνει την ενέργεια πρόσκρουσης του νερού σχεδόν εξ ολοκλήρου, έτσι ώστε ο υδροστρόβιλος να διαθέτει υψηλής απόδοσης.
Αφού η υψηλής απόδοσης ροή νερού υψηλής ταχύτητας εισέλθει στον αγωγό, η ισχυρή στήλη νερού κατευθύνεται στα πτερύγια του ανεμιστήρα σε σχήμα κάδου στον κινούμενο τροχό μέσω της βελονοβαλβίδας για να κινήσει τον κινούμενο τροχό.Αυτό είναι επίσης γνωστό ως πτερύγια ανεμιστήρα πρόσκρουσης, περιβάλλουν την περιφέρεια του κινητήριου τροχού και ονομάζονται συνολικά κινητήριος τροχός.(Δείτε φωτογραφία για λεπτομέρειες, Vintage Pelton Turbine).Καθώς ο πίδακας νερού προσκρούει στα πτερύγια του ανεμιστήρα, η κατεύθυνση ροής του νερού θα αλλάξει λόγω του σχήματος του κάδου.Η δύναμη της πρόσκρουσης του νερού θα ασκήσει μια στιγμή στον κάδο του νερού και στο σύστημα κινούμενου τροχού και χρησιμοποιήστε το για να περιστρέψετε τον κινούμενο τροχό.η κατεύθυνση ροής του ίδιου του νερού είναι «μη αναστρέψιμη» και η έξοδος ροής του νερού είναι ρυθμισμένη έξω από τον κάδο νερού και ο ρυθμός ροής της ροής του νερού θα πέσει σε Πολύ χαμηλή ταχύτητα.Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, η ορμή του πίδακα ρευστού θα μεταφερθεί στον κινούμενο τροχό και από εκεί στον υδροστρόβιλο.Έτσι, το «σοκ» μπορεί πράγματι να λειτουργήσει για τον στρόβιλο.Προκειμένου να μεγιστοποιηθεί η ισχύς και η απόδοση της εργασίας του στροβίλου, ο ρότορας και το σύστημα του στροβίλου έχουν σχεδιαστεί για να διπλασιάζουν την ταχύτητα του πίδακα ρευστού στον κάδο.Και ένα πολύ μικρό ποσοστό της αρχικής κινητικής ενέργειας του πίδακα ρευστού θα παραμείνει στο νερό, γεγονός που καθιστά τον κάδο άδειο και γεμίζει με την ίδια ταχύτητα (βλ. διατήρηση μάζας), έτσι ώστε το υγρό εισόδου υψηλής πίεσης να μπορεί να συνεχίσει να εγχέεται χωρίς διακοπή.Δεν χρειάζεται να σπαταληθεί ενέργεια.Συνήθως, δύο κουβάδες θα τοποθετηθούν δίπλα-δίπλα στον ρότορα, που θα επιτρέψει τη ροή του νερού να χωριστεί σε δύο ίσους σωλήνες για εκτόξευση (βλ. εικόνα).Αυτή η διαμόρφωση εξισορροπεί τις δυνάμεις πλευρικού φορτίου στον ρότορα και βοηθά στη διασφάλιση της ομαλότητας, ενώ η κινητική ενέργεια από τους πίδακες ρευστού μεταφέρεται επίσης στον ρότορα του υδροστροβίλου.
Δεδομένου ότι το νερό και τα περισσότερα υγρά είναι σχεδόν ασυμπίεστα, σχεδόν όλη η διαθέσιμη ενέργεια δεσμεύεται στο πρώτο στάδιο αφού το ρευστό ρέει στον στρόβιλο.Οι τουρμπίνες Pelton, από την άλλη πλευρά, έχουν μόνο ένα τμήμα κινούμενου τροχού, σε αντίθεση με τους αεριοστρόβιλους που λειτουργούν με συμπιέσιμα ρευστά.
Πρακτικές εφαρμογές Οι στρόβιλοι Pelton είναι ένας από τους καλύτερους τύπους στροβίλων για παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας και είναι ο καταλληλότερος τύπος στροβίλου για το περιβάλλον όταν η διαθέσιμη πηγή νερού έχει πολύ μεγάλα ύψη κεφαλής και χαμηλούς ρυθμούς ροής.αποτελεσματικός.Επομένως, στο περιβάλλον υψηλής κεφαλής και χαμηλής ροής, ο στρόβιλος Pelton είναι ο πιο αποτελεσματικός, ακόμα κι αν χωριστεί σε δύο ρεύματα, εξακολουθεί να περιέχει την ίδια ενέργεια θεωρητικά.Επίσης, οι αγωγοί που χρησιμοποιούνται για τα δύο ρεύματα έγχυσης πρέπει να είναι συγκρίσιμης ποιότητας, εκ των οποίων ο ένας απαιτεί ένα μακρύ λεπτό σωλήνα και ο άλλος ένα κοντό φαρδύ σωλήνα.Οι τουρμπίνες Pelton μπορούν να εγκατασταθούν σε εγκαταστάσεις όλων των μεγεθών.Υπάρχουν ήδη υδροηλεκτρικοί σταθμοί με υδραυλικούς στρόβιλους Pelton κάθετου άξονα στην κατηγορία τον.Η μεγαλύτερη μονάδα εγκατάστασής του μπορεί να είναι έως και 200 MW.Οι μικρότεροι στρόβιλοι Pelton, από την άλλη πλευρά, έχουν μόνο μερικές ίντσες πλάτος και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εξαγωγή ενέργειας από ρεύματα που ρέουν μόνο λίγα γαλόνια ανά λεπτό.Ορισμένα οικιακά υδραυλικά συστήματα χρησιμοποιούν υδραυλικούς τροχούς τύπου Pelton για την παροχή νερού.Αυτοί οι μικροί στρόβιλοι Pelton συνιστώνται για χρήση σε ύψη κεφαλής 30 πόδια (9,1 m) ή περισσότερο για παραγωγή σημαντικής ισχύος.Επί του παρόντος, σύμφωνα με τη ροή του νερού και το σχεδιασμό, το ύψος της κεφαλής του τόπου εγκατάστασης του στροβίλου Pelton είναι κατά προτίμηση στην περιοχή από 49 έως 5.905 πόδια (14,9 έως 1.799,8 μέτρα), αλλά δεν υπάρχει θεωρητικό όριο επί του παρόντος.
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-02-2022
