Tất cả về Tuabin bánh xe Pelton

Trong tuabin bánh xe Pelton, năng lượng áp suất của nước được chuyển thành động năng dưới dạng tia nước vận tốc cao, sau đó tác động vào bánh xe theo hướng tiếp tuyến, khiến nó quay.

Nguồn: Pinterest

Làm thế nào để tính toán hiệu suất thủy lực của tuabin bánh xe Pelton?

Tuabin bánh xe Pelton là gì?

Lester Allan Pelton, một kỹ sư người Mỹ, là người phát minh ra tuabin bánh xe Pelton, một loại tuabin xung được sử dụng cho các đầu nước cao (hơn 300 mét). Tua bin bánh xe Pelton thường được triển khai ở những khu vực có không gian hạn chế.

Nó là một loại tuabin thủy lực được sử dụng chủ yếu trong các nhà máy thủy điện. Khoảng 20% năng lượng của thế giới được tạo ra bởi các nhà máy thủy điện. Thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo được sử dụng rộng rãi nhất. Đó là một cách rẻ tiền và đáng tin cậy để cung cấp năng lượng cho gia đình và doanh nghiệp.

Tìm hiểu về: Tuabin Francis: Các thành phần, nguyên tắc, ưu điểm và nhược điểm

Tuabin bánh xe Pelton: Thiết kế

Nguồn: Pinterest

Việc xây dựng một tuabin Pelton không quá phức tạp. Một đĩa đáng kể trong hình dạng của một vòng tròn được đặt trên một rôto, đó là một trục quay của một số loại. Xô, còn được gọi là lưỡi dao hình cốc, được gắn trên đĩa tròn này và chúng được đặt đồng đều trên toàn bộ bánh xe. Trong hầu hết các trường hợp, các thùng được đặt xung quanh vành của thùng chứa theo cặp.

Bánh xe sau đó được trang bị vòi phun, chịu trách nhiệm cấp nước vào tuabin và hoàn thành quá trình. Những vòi phun này tạo ra các tia nước được hướng vào một góc vuông góc với bánh xe của tuabin. Lực tác dụng bởi các tia nước chống lại các xô tạo ra điều này, từ đó làm cho tuabin quay do đó.

Tuabin bánh xe Pelton: Hoạt động

Hoạt động của tuabin Pelton rất đơn giản. Các vòi phun xung quanh loại tuabin này được sử dụng để tạo ra các dòng nước áp suất cao được bắn ra với tốc độ nhanh. Các vòi phun này đã được đặt theo cách mà tia nước sẽ tấn công các xô vào bộ chia, đó là giữa xô và điểm mà tia nước được chia thành hai luồng.

Sau đó, hai dòng suối riêng biệt tiếp tục chảy xuống đường cong bên trong của xô cho đến khi thoát ra theo hướng ngược lại mà chúng đi vào. Sự thay đổi động lượng của nước này dẫn đến một động lực được áp dụng cho các cánh quạt của tuabin, từ đó tạo ra mô-men xoắn và quay bên trong tuabin.

Các tia nước tốc độ cao được tạo ra bằng cách ép nước ở áp suất cao, chẳng hạn như nước rơi từ đầu cao, thông qua các vòi phun hoạt động ở áp suất không khí bình thường. Khi xung lực được tạo ra bởi các cánh quạt của tuabin Pelton ở mức cao nhất, công suất từ tuabin cũng ở mức cao nhất.

Điều này xảy ra khi dòng nước bị lệch theo hướng hoàn toàn ngược lại với hướng mà nó chạm vào xô. Ngoài ra, hiệu quả của các bánh xe này đang ở hiệu suất cao nhất khi tốc độ di chuyển của cốc chỉ bằng một nửa tốc độ của tia nước.

Tuabin bánh xe Pelton: Linh kiện

Nguồn: Pinterest

Một số bộ phận tạo nên một tuabin bánh xe Pelton duy nhất. Bốn trong số các thành phần quan trọng nhất như sau:

Vòi

Vòi phun được sử dụng để cải thiện động năng của nước sẽ tác động đến xô hoặc van liên kết với người chạy. Lượng nước đến xô của người chạy được điều chỉnh bằng cách đặt một ngọn giáo vào vòi phun.

Về kích thước của thiết bị, tốc độ được hiển thị bằng kim hình nón và có thể được thay đổi bằng máy móc hoặc thủ công thông qua một bánh xe nằm theo hướng trục. Lượng nước chạm vào người chạy sẽ giảm bất cứ khi nào ngọn giáo được di chuyển đến gần vòi phun ở vị trí phía trước của nó. Ngược lại, nếu quả cầu bị đẩy lùi, lượng nước đập vào người chạy sẽ tăng lên.

Á hậu và xô

Người chạy hoặc lưỡi của tuabin bánh xe Pelton là một đĩa tròn trên chu vi của nhiều xô được đặt trong một căn chỉnh đều. Đĩa này là trung tâm của tuabin. Cái xô có hình dạng như một chiếc cốc hoặc bát bán cầu đôi, và nó có một bức tường ngăn cách ở giữa được gọi là bộ chia. Hai nửa này giống hệt nhau.

Tia nước đập vào bộ chia và được tách thành hai nửa bằng nhau. Các máy bay phản lực được xả ở rìa bên ngoài của xô. Xô được định hình theo cách mà máy bay phản lực sẽ được chuyển hướng qua một góc 160 hoặc 170 độ. Tùy thuộc vào áp suất có mặt tại cửa nạp của tuabin, xô có thể được sản xuất bằng đồng, thép đúc, gang hoặc thép không gỉ.

Vỏ bọc

Lớp phủ bên ngoài của tuabin Pelton được gọi là vỏ, và nó có thể bao gồm các tấm gang hoặc thép đã được hình thành. Nó ngăn nước bắn tung tóe và góp phần vào quá trình đưa nước đến cuộc đua đường mòn. Ngoài ra, nó phục vụ như là bảo vệ nếu một tai nạn xảy ra.

Máy bay phản lực phá vỡ

Khi tia nước được tắt hoàn toàn bằng cách di chuyển ngọn giáo theo hướng về phía trước, sẽ không còn nước đập vào người chạy và điều này sẽ dẫn đến thể tích nước về không. Mặc dù vậy, người chạy vẫn tiếp tục chạy do quán tính mà người chạy có.

Một vòi phun nhỏ được cung cấp, hướng tia nước về phía sau van để cản trở người chạy trong khoảng thời gian ít nhất có thể. Thuật ngữ “máy bay phản lực phá vỡ” dùng để chỉ dòng nước được gửi theo hướng của người chạy tuabin để dừng nó.

Tuabin bánh xe Pelton: Các ứng dụng

Sau đây là một số ứng dụng có thể được sử dụng tuabin bánh xe Pelton:

• Khi nguồn nước sẵn có có đầu thủy lực tương đối cao nhưng tốc độ dòng chảy thấp, bánh xe Pelton là tuabin được lựa chọn để sản xuất thủy điện vì hiệu quả của nó. Trong các nhà máy thủy điện, đầu có thể cao từ 150 đến 2.000 mét.
• Tạo ra chất lỏng vận tốc cao: Sử dụng Tuabin bánh xe Pelton, người ta có thể đạt được vận tốc chất lỏng cao để tăng cường công suất và hiệu quả.
• Điều này được sử dụng để điều khiển các máy phát điện được gắn vào trục tuabin. Sử dụng điều này, năng lượng cơ học từ tuabin được chuyển đổi thành năng lượng điện để phát điện.

Tuabin bánh xe Pelton: Ưu điểm

Sau đây là danh sách nhiều ưu điểm mà tuabin bánh xe Pelton mang lại:

• Tuabin bánh xe Pelton hiện là loại tuabin thủy điện hiệu quả nhất mà người ta có thể mua.
• Nó có một đường cong hiệu suất gần như hoàn toàn bằng phẳng.
• Nó hoạt động tốt ngay cả với lưu lượng thấp và đầu cao.
• So với tuabin của Francis, có cả van dẫn hướng và van cố định, tuabin này có ít bộ phận và bộ phận chuyển động hơn.
• Có thể có dòng chảy dọc trục hoặc dòng chảy xuyên tâm.
• Tuabin bánh xe Pelton không khó để kết hợp với nhau.
• Cavitation sẽ không xảy ra trong bánh xe Pelton vì tia nước chỉ chạm vào một phần cụ thể của người chạy.
• Tổng hiệu suất của tuabin bánh xe Pelton khá cao.
• Trong dạng tuabin đặc biệt này, định luật chuyển động thứ nhất và định luật chuyển động thứ hai đều được đưa vào sử dụng.
• Tuabin đặc biệt này hoạt động ở áp suất khí quyển trong toàn bộ tia nước, tấn công và thoát ra khỏi người chạy, đó là lợi ích chính của nó.

Tuabin bánh xe Pelton: Nhược điểm

Sau đây là danh sách một số nhược điểm liên quan đến tuabin bánh xe Pelton:

• Hiệu quả giảm nhanh chóng theo thời gian.
• Trong tuabin này, người chạy, nhà máy điện và máy phát điện đều khá đáng kể.
• Bởi vì những cái đầu cao, có những khó khăn đáng kể liên quan đến việc duy trì sự kiểm soát của người đứng đầu làm việc.

Hỏi đáp

Khi nào tuabin Pelton là lựa chọn tốt nhất, và trong những điều kiện nào?

Tua bin và bánh xe Pelton là tuyệt vời để sử dụng trong sản xuất điện khi năng lượng nước được chiết xuất có sẵn ở đầu cao nhưng với tốc độ dòng chảy thấp.

Trong một nhà máy thủy điện, bánh xe Pelton hoạt động như thế nào?

Vì tuabin Pelton là một tuabin dòng chảy hướng trục, nước đi xuống lưỡi dao từ bể chứa đến penstock, và sau đó lên vòi phun ở đầu dưới của nó. Lưỡi dao của người chạy làm cho nó quay trong khi vòi phun làm tăng vận tốc của máy bay phản lực.

Bánh xe Pelton có thể tạo ra bao nhiêu năng lượng?

Sử dụng các thông số kỹ thuật tối ưu của đầu nước 4,6 m và đường kính vòi phun 9 mm, lượng điện năng cao nhất được tạo ra là 16,89 watt. Để quay tuabin Pelton, cần có tốc độ dòng chảy lớn hơn và đường kính vòi phun lớn hơn đạt được điều này.

Tỷ lệ tốc độ cho tuabin Pelton là bao nhiêu?

Nó là tỷ lệ giữa vận tốc ngoại vi với đầu năng lượng nạp.

Tỷ lệ dòng chảy qua tuabin Pelton là bao nhiêu?

Đó là tỷ lệ giữa vận tốc dòng chảy ở đầu nạp và đầu năng lượng ở đầu vào.

Có bất kỳ câu hỏi hoặc quan điểm về bài viết của chúng tôi? Chúng tôi rất muốn nghe từ bạn. Viết thư cho Ban biên tập của chúng tôi tại [email protected]