Pelton տուրբինի ակնարկ և նախագծման սկզբունքներ

Pelton տուրբին (նաև թարգմանվել է Pelton waterwheel կամ Bourdain turbine, անգլերեն՝ Pelton wheel or Pelton Turbine) հարվածային տուրբինի տեսակ է, որը մշակվել է ամերիկացի գյուտարար Լեսթեր Ու.-ի կողմից: Մշակվել է Ալան Պելթոնի կողմից։Pelton տուրբիններն օգտագործում են ջուրը հոսելու համար և հարվածում են ջրային անիվին՝ էներգիա ստանալու համար, ինչը տարբերվում է ավանդական վեր ներարկման ջրային անիվից, որը շարժվում է հենց ջրի քաշով:Մինչ Պելթոնի դիզայնի հրապարակումը, բախվող տուրբինի մի քանի տարբեր տարբերակներ կային, բայց դրանք ավելի քիչ արդյունավետ էին, քան Պելթոնի դիզայնը:Այն բանից հետո, երբ ջուրը հեռանում է ջրանիվից, ջուրը սովորաբար դեռ արագություն ունի՝ վատնելով ջրանիվի կինետիկ էներգիայի մեծ մասը:Pelton-ի թիավարման երկրաչափությունն այնպիսին է, որ շարժիչը թողնում է շարժիչը միայն շատ ցածր արագությամբ, երբ աշխատում է ջրի շիթից կես արագությամբ;Հետևաբար, Pelton-ի դիզայնը գրեթե ամբողջությամբ գրավում է ջրի ազդեցության էներգիան, այնպես որ ունի բարձր արդյունավետության ջրային տուրբին:

Բարձր արդյունավետությամբ բարձր արագությամբ ջրի հոսքը խողովակաշար մտնելուց հետո, ուժեղ ջրի սյունը ասեղային փականի միջով ուղղվում է դեպի շարժվող անիվի վրա գտնվող դույլաձև օդափոխիչի շեղբերը՝ շարժվող անիվը քշելու համար:Սա նաև հայտնի է որպես բախման օդափոխիչի շեղբեր, դրանք շրջապատում են շարժիչ անիվի ծայրամասը և ընդհանուր առմամբ կոչվում են շարժիչ անիվ:(Տես լուսանկարը մանրամասների համար, Vintage Pelton Turbine):Քանի որ ջրի շիթը բախվում է օդափոխիչի շեղբերներին, ջրի հոսքի ուղղությունը կփոխվի դույլի ձևի պատճառով:Ջրի ազդեցության ուժը մի պահ կգործադրի ջրի դույլի և շարժվող անիվի համակարգի վրա և օգտագործի դա շարժվող անիվը պտտելու համար.ջրի հոսքի ուղղությունը ինքնին «անշրջելի է», և ջրի հոսքի ելքը դրված է ջրի դույլից դուրս, և ջրի հոսքի արագությունը կնվազի մինչև Շատ ցածր արագություն:Այս գործընթացի ընթացքում հեղուկի շիթի թափը կփոխանցվի շարժվող անիվին, իսկ այնտեղից՝ ջրային տուրբինին։Այսպիսով, «ցնցումը» իսկապես կարող է աշխատել տուրբինի վրա:Տուրբինի աշխատանքի հզորությունն ու արդյունավետությունը առավելագույնի հասցնելու համար ռոտորային և տուրբինային համակարգը նախատեսված է կրկնապատկելու հեղուկի շիթերի արագությունը դեպի դույլ:Եվ հեղուկի շիթերի սկզբնական կինետիկ էներգիայի շատ փոքր մասնաբաժինը կմնա ջրի մեջ, ինչը դարձնում է դույլը դատարկ և լցվում նույն արագությամբ (տես զանգվածի պահպանում), որպեսզի բարձր ճնշման մուտքային հեղուկը շարունակվի ներարկվել։ առանց ընդհատումների.Ոչ մի էներգիա պետք չէ վատնել։Սովորաբար, ռոտորի վրա կողք կողքի երկու դույլ կտեղադրվեն, ինչը թույլ կտա ջրի հոսքը բաժանել երկու հավասար խողովակների՝ ցատկելու համար (տես նկարը):Այս կոնֆիգուրացիան հավասարակշռում է ռոտորի կողային բեռի ուժերը և օգնում է ապահովել սահունություն, մինչդեռ հեղուկի շիթերից կինետիկ էներգիան փոխանցվում է նաև հիդրոտուրբինի ռոտորին:

Քանի որ ջուրը և հեղուկների մեծ մասը գրեթե անսեղմելի են, գրեթե ողջ հասանելի էներգիան գրավվում է առաջին փուլում, երբ հեղուկը հոսում է տուրբին:Մյուս կողմից, Pelton տուրբիններն ունեն միայն մեկ շարժվող անիվի հատված, ի տարբերություն գազային տուրբինների, որոնք աշխատում են սեղմվող հեղուկների վրա:

Գործնական կիրառություններ Pelton տուրբինները հիդրոէլեկտրակայանների արտադրության համար տուրբինների լավագույն տեսակներից են և շրջակա միջավայրի համար տուրբինների ամենահարմար տեսակն են, երբ առկա ջրի աղբյուրն ունի գլխի շատ բարձր բարձրություն և ցածր հոսքի արագություն:արդյունավետ։Հետևաբար, բարձր մակարդակի և ցածր հոսքի միջավայրում Pelton տուրբինն ամենաարդյունավետն է, նույնիսկ եթե այն բաժանված է երկու հոսքի, այն դեռևս պարունակում է նույն էներգիան տեսականորեն:Նաև երկու ներարկման հոսքերի համար օգտագործվող խողովակները պետք է լինեն համադրելի որակի, որոնցից մեկը պահանջում է երկար բարակ խողովակ, իսկ մյուսը` կարճ լայն խողովակ:Pelton տուրբինները կարող են տեղադրվել բոլոր չափերի տեղամասերում:Արդեն իսկ կան տոննա կարգի հիդրոէլեկտրակայաններ՝ հիդրոէլեկտրակայաններ ուղղահայաց լիսեռով Pelton տուրբիններով։Դրա ամենամեծ տեղադրման բլոկը կարող է լինել մինչև 200 ՄՎտ:Մյուս կողմից, ամենափոքր Pelton տուրբինները ունեն ընդամենը մի քանի դյույմ լայնություն և կարող են օգտագործվել էներգիա կորզելու հոսքերից, որոնք հոսում են րոպեում ընդամենը մի քանի գալոն:Կենցաղային սանտեխնիկայի որոշ համակարգեր օգտագործում են Pelton տիպի ջրանիվներ ջրի առաքման համար:Այս փոքր Pelton տուրբինները խորհուրդ են տրվում օգտագործել 30 ֆուտ (9,1 մ) կամ ավելի բարձրության վրա՝ զգալի հզորություն ստեղծելու համար:Ներկայումս, ըստ ջրի հոսքի և դիզայնի, Pelton տուրբինի տեղադրման վայրի գլխի բարձրությունը նախընտրելի է 49-ից 5905 ֆուտ (14,9-ից 1799,8 մետր) սահմաններում, սակայն ներկայումս տեսական սահմանափակում չկա: