Elproduktion med förnybara energikällor som vind och vatten är behovet av timmen på grund av den framväxande frågan om klimatförändringar och global uppvärmning. En maskin som använder energi från rörligt vatten och omvandlar det till mekanisk energi eller elektricitet är känd som en vattenturbin.
Den uppfanns på 19-talet och användes främst för spannmålsmalning och vattenpumpning. Nu används det huvudsakligen för elproduktion genom att bygga dammar. Verkningsgraden hos moderna vattenturbiner överstiger 90 %.
Komponenter i en vattenturbin
En vattenturbin består av väsentliga delar, nämligen dragröret, löparen, rulllådan, stag, stagsvingar och gånggrindar.
1. Draft Tube
Dragröret är ett konformat rör som är anslutet till turbinens löprör. Det är placerat längst ner på turbinen och hjälper till att rikta vattenflödet bort från turbinen.
2. Löpare
Löparen är en roterande komponent med blad. Löparen är i konstant rörelse på grund av vattenflödet. När löparen snurrar blir den en generator som skapar elektricitet. Löparen behöver en bra design för att fungera bra.
3. Scroll Case
Scrollhöljet är ett konkavt hölje som omsluter turbinens löpare och grindar. Den styr vattenflödet på bladen och förhindrar att de träffar bladen direkt.
4. Står
Dessa är stänger som förbinder grindarna till löparen. De håller grindarna på plats och fördelar sin vikt jämnt.
5. Stay Vanes
De är vertikala stänger fästa på stagen. De hjälper till att styra vattnet mot mitten av löparen, vilket säkerställer ett jämnt flöde över bladen.
6. Wicket Gates
De placeras på turbinens löpskena för att kontrollera vattenflödet till bladen. De skyddar bladen från direkta stötar och skador. En regulator styr öppningen och stängningen av gångluckorna baserat på den genererade elektriciteten. När mer elektricitet behövs öppnas portarna för att tillåta mer vattenflöde, och vice versa.
Egenskaper för vattenturbin
Olika egenskaper krävs att tänka på när man väljer en vattenturbin för specifika tillämpningsändamål som nämns enligt följande:
- Effektivitet: I allmänhet varierar det från 85-90%. Förhållandet mellan uteffekten och effekttillförseln kallas effektivitet.
- Kapacitet: Enheten som används för mätning är gallon per minut (gpm). Den bestäms genom att uppskatta mängden vatten som kan strömma genom den per sekund.
- Huvud: Höjden är vattenytan ovanför turbinen, som varierar från så lågt som 10 eller 1000 fot (cirka 304.8 m).
- tryck: Vattenflödet genom turbinen är vattnets tryck, vilket mäts i pund per kvadrattum (psi).
- Temperatur: Temperaturen är en viktig parameter när man väljer lämplig vattenturbin eftersom dessa är designade för att fungera med temperaturområden upp till 120 grader Fahrenheit.
Läs också: Vad är Kaplan Turbine?
Typer av vattenturbiner
Det finns två huvudtyper av vattenturbiner: impuls och reaktion.
1. Reaktionsturbin
Reagerar på tryckets kraft och det strömmande vattnet, kraft genereras av reaktionsvattenturbiner. När vattnet rör sig förbi turbinen ändras dess tryck, hastighet och riktning, vilket effektivt utnyttjar dess energi. När vatten rinner över bladen genererar det ett tryck som resulterar i en kraftfull kraft som trycker mot fram- och baksidan av bladen. Denna kraft får löparen att rotera, vilket skapar vridmoment och initierar rotation.
2. Impulsturbin
Ocuco-landskapet hastigheten hos en vattenstråle modifieras av impulsturbiner, vilket gör att strålen utövar kraft på turbinens krökta blad och därigenom ändrar flödesriktningen. Momentumimpulsen skapar ett kraftigt tryck på turbinbladen. I en impulsturbin förblir trycket på vätskan som strömmar över rotorbladen konstant, vilket resulterar i att all arbetseffekt är direkt kopplad till förändringar i vätskans kinetiska energi.
Se även: Vad är Vertical-Axis Wind Turbine (VAWT)?
Applicering av vattenturbin
Eftersom vattenturbin är ett förnybar energimedel för elproduktion, finner den olika tillämpningar inom flera discipliner som nämns enligt följande:
- Använd i Vattenkraftverk, eftersom de hjälper till att generera elektricitet med hjälp av vattenflödet.
- I bevattningssystem kan vattenturbiner användas för att pumpa vatten från lägre till högre höjder. Detta är särskilt användbart i branta områden där vattenförsörjningen är en utmaning för jordbrukare.
- Turbiner i vattenreningsverk kan effektivt användas för vattenpumpningsändamål.
Fördelar och nackdelar med vattenturbiner
Vattenturbiner har både fördelar och nackdelar som måste beaktas när turbinvalet görs.
fördelar:
- Det är relativt sett mer effektivt än de andra sätten att producera el.
- Den har olika applikationsindustrier.
- Underhåll och drift är enklare.
- Producera nollutsläpp.
Nackdelar:
- Installationen är dyr.
- Det skapar buller så det måste hanteras på rätt sätt.
Måste läsa: Vad är vindkraftverk med variabel hastighet?
