पेल्टन टर्बाइन का अवलोकन और डिजाइन सिद्धांत

पेल्टन टर्बाइन (यह भी अनुवादित: पेल्टन वॉटरव्हील या बोर्डेन टर्बाइन, अंग्रेजी: पेल्टन व्हील या पेल्टन टर्बाइन) एक प्रकार का प्रभाव टरबाइन है, जिसे अमेरिकी आविष्कारक लेस्टर डब्ल्यू द्वारा विकसित किया गया था। एलन पेल्टन द्वारा विकसित।पेल्टन टर्बाइन पानी के प्रवाह के लिए उपयोग करते हैं और ऊर्जा प्राप्त करने के लिए वाटरव्हील से टकराते हैं, जो पानी के वजन से संचालित पारंपरिक उर्ध्व-इंजेक्शन वॉटरव्हील से अलग है।पेल्टन के डिजाइन के प्रकाशित होने से पहले, इंपिंगमेंट टर्बाइन के कई अलग-अलग संस्करण मौजूद थे, लेकिन वे पेल्टन के डिजाइन की तुलना में कम कुशल थे।पानी के पहिये से निकलने के बाद, पानी में आमतौर पर गति होती है, जिससे जलचक्र की गतिज ऊर्जा बर्बाद हो जाती है।पेल्टन की पैडल ज्यामिति ऐसी है कि प्ररित करनेवाला जल जेट की आधी गति से दौड़ने के बाद केवल बहुत कम गति पर प्ररित करनेवाला छोड़ता है;इसलिए, पेल्टन का डिज़ाइन पानी की प्रभाव ऊर्जा को लगभग पूरी तरह से पकड़ लेता है, ताकि इसमें उच्च दक्षता वाला पानी टरबाइन हो।

उच्च दक्षता वाले उच्च गति वाले जल प्रवाह के पाइप लाइन में प्रवेश करने के बाद, मजबूत पानी के स्तंभ को चलती पहिया पर बाल्टी के आकार के पंखे के ब्लेड को सुई वाल्व के माध्यम से चलती पहिया को चलाने के लिए निर्देशित किया जाता है।इसे इंपिंगमेंट फैन ब्लेड के रूप में भी जाना जाता है, वे ड्राइविंग व्हील की परिधि को घेरते हैं, और सामूहिक रूप से ड्राइविंग व्हील कहलाते हैं।(विवरण के लिए फोटो देखें, विंटेज पेल्टन टर्बाइन)।जैसे ही पानी का जेट पंखे के ब्लेड से टकराएगा, बाल्टी के आकार के कारण पानी के प्रवाह की दिशा बदल जाएगी।पानी के प्रभाव की शक्ति पानी की बाल्टी और चलती पहिया प्रणाली पर एक पल लगाएगी, और इसका उपयोग चलते हुए पहिये को घुमाने के लिए करेगी;पानी की प्रवाह दिशा स्वयं "अपरिवर्तनीय" है, और जल प्रवाह आउटलेट पानी की बाल्टी के बाहर सेट किया गया है, और जल प्रवाह की प्रवाह दर बहुत कम गति तक गिर जाएगी।इस प्रक्रिया के दौरान, द्रव जेट का संवेग गतिमान पहिये में और वहां से जल टरबाइन में स्थानांतरित हो जाएगा।तो "झटका" वास्तव में टरबाइन के लिए काम कर सकता है।टरबाइन के काम की शक्ति और दक्षता को अधिकतम करने के लिए, रोटर और टरबाइन सिस्टम को बाल्टी पर द्रव जेट के वेग को दोगुना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।और द्रव जेट की मूल गतिज ऊर्जा का एक बहुत छोटा अनुपात पानी में रहेगा, जिससे बाल्टी खाली हो जाती है और उसी गति से भर जाती है (द्रव्यमान संरक्षण देखें), ताकि उच्च दबाव वाले इनपुट द्रव को इंजेक्ट किया जा सके बिना किसी रुकावट के।कोई ऊर्जा बर्बाद करने की जरूरत नहीं है।आमतौर पर, रोटर पर दो बाल्टी अगल-बगल लगाई जाएंगी, जिससे पानी के प्रवाह को जेटिंग के लिए दो समान पाइपों में विभाजित किया जा सकेगा (चित्र देखें)।यह कॉन्फ़िगरेशन रोटर पर साइड लोड बलों को संतुलित करता है और चिकनाई सुनिश्चित करने में मदद करता है, जबकि द्रव जेट से गतिज ऊर्जा को हाइड्रो टरबाइन रोटर में भी स्थानांतरित किया जाता है।

चूंकि पानी और अधिकांश तरल पदार्थ लगभग असंपीड्य होते हैं, टरबाइन में द्रव के प्रवाह के बाद पहले चरण में लगभग सभी उपलब्ध ऊर्जा को पकड़ लिया जाता है।दूसरी ओर, पेल्टन टर्बाइन में केवल एक गतिमान पहिया खंड होता है, जो गैस टर्बाइनों के विपरीत होता है जो संपीड़ित तरल पदार्थों पर काम करते हैं।

व्यावहारिक अनुप्रयोग पेल्टन टर्बाइन हाइड्रोइलेक्ट्रिक बिजली उत्पादन के लिए सबसे अच्छे प्रकार के टर्बाइनों में से एक हैं और पर्यावरण के लिए सबसे उपयुक्त प्रकार के टर्बाइन हैं जब उपलब्ध जल स्रोत में बहुत अधिक ऊंचाई और कम प्रवाह दर होती है।प्रभावी।इसलिए, उच्च सिर और निम्न प्रवाह वातावरण में, पेल्टन टर्बाइन सबसे प्रभावी है, भले ही इसे दो धाराओं में विभाजित किया गया हो, फिर भी इसमें सिद्धांत रूप में समान ऊर्जा होती है।इसके अलावा, दो इंजेक्शन धाराओं के लिए उपयोग किए जाने वाले नाली तुलनीय गुणवत्ता के होने चाहिए, जिनमें से एक को एक लंबी पतली ट्यूब और दूसरे को एक छोटी चौड़ी ट्यूब की आवश्यकता होती है।पेल्टन टर्बाइन सभी आकारों की साइटों में स्थापित किए जा सकते हैं।टन वर्ग में हाइड्रोलिक वर्टिकल शाफ्ट पेल्टन टर्बाइन के साथ पहले से ही हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट हैं।इसकी सबसे बड़ी स्थापना इकाई 200 मेगावाट तक हो सकती है।दूसरी ओर, सबसे छोटी पेल्टन टर्बाइन, केवल कुछ इंच चौड़ी होती हैं और इसका उपयोग उन धाराओं से ऊर्जा निकालने के लिए किया जा सकता है जो प्रति मिनट केवल कुछ गैलन प्रवाहित होती हैं।कुछ घरेलू नलसाजी प्रणालियाँ जल वितरण के लिए पेल्टन-प्रकार के वाटरव्हील का उपयोग करती हैं।इन छोटे पेल्टन टर्बाइनों को महत्वपूर्ण शक्ति उत्पन्न करने के लिए 30 फीट (9.1 मीटर) या उससे अधिक की ऊंचाई पर उपयोग के लिए अनुशंसित किया जाता है।वर्तमान में, जल प्रवाह और डिजाइन के अनुसार, पेल्टन टर्बाइन की स्थापना स्थल की शीर्ष ऊंचाई 49 से 5,905 फीट (14.9 से 1,799.8 मीटर) की सीमा में है, लेकिन वर्तमान में कोई सैद्धांतिक सीमा नहीं है।