Bí quyết xây dựng

Tuabin Francis: Ý nghĩa, ứng dụng, ưu điểm và nhược điểm

Tua bin là thiết bị hiệu quả để sản xuất thủy điện trên quy mô lớn. Trong số tất cả các tuabin, tuabin Francis được sử dụng rộng rãi, là một loại tuabin hỗn hợp. Tuabin Francis được sử dụng để chuyển đổi động năng thành thủy điện. Trong khoảng 135 năm, lĩnh vực sản xuất điện dựa trên công nghiệp đã sử dụng bánh xe nước hiện đại này để lấy điện.

Vào năm 1848, một kỹ sư cao cấp người Mỹ gốc Anh James B. Francis đã thiết kế và phát minh ra thiết kế tuabin này. James B Francis là kỹ sư cao cấp của Công ty Locks and Canals. Ông bắt đầu ngụ ý tất cả các loại hệ thống đo lường toán học và đồ họa để phù hợp với mức hiệu suất cao hơn của tuabin. Đọc tiếp để tìm hiểu thêm về tuabin Francis và các ứng dụng, ưu điểm và nhược điểm của nó.

Biết về: Các loại van khác nhau

Tuabin Francis: Nó là gì?

Tuabin Francis là một tuabin hỗn hợp là một thiết kế rất phức tạp của tuabin xung và tuabin phản ứng. Trong tuabin này, có một số cánh quạt chạy sử dụng lực phản ứng cùng với lực đẩy của nước chảy. Tuabin này được sử dụng để sản xuất điện nhanh chóng, và việc sử dụng tuabin Francis thường thấy trong các nhà máy thủy điện quy mô lớn.

 

Tuabin Francis: Linh kiện

Tuabin Francis bao gồm năm thành phần chính. Chúng bao gồm:

Vỏ xoắn ốc

Vỏ xoắn ốc là khu vực trong cùng của tuabin hoạt động như một môi trường nước. Nước chảy với áp suất cao bên trong vỏ này. Trong vỏ, một vài lưỡi dao được đặt theo hình tròn. Đối với sự sắp xếp này, nước chảy theo một trục tròn. Vì có một chuyển động tròn, thông thường có thể xảy ra áp suất giảm, nhưng để giữ áp suất không đổi, đường kính của vỏ được giảm dần.

 

Ở lại vanes

Chúng được gọi là hướng dẫn của nước đến cánh quạt của tuabin. Thông thường, van lưu trú được cố định, và nó làm giảm hệ thống xoáy nước. Chúng rất hữu ích trong việc making tuabin hiệu quả hơn.

 

Cánh dẫn hướng

Các van dẫn hướng không được cố định bên trong tuabin, và nó thay đổi góc theo nhu cầu điều khiển góc. Van dẫn hướng cũng hữu ích trong việc kiểm soát tốc độ dòng nước. 

 

Lưỡi chạy

Đây là những bộ phận quan trọng nhất vì chúng chịu trách nhiệm về hiệu quả của tuabin. Có hai phần cho lưỡi người chạy. Phần dưới được thiết kế giống như một hình dạng xô nhỏ sử dụng tác động thúc đẩy của nước. Phần trên hoạt động với lực phản ứng của dòng nước. 

 

Ống dự thảo

Thông thường, áp suất của ống dự thảo thấp hơn áp suất không khí bình thường. Từ ống này, nước không thể thoát trực tiếp.

 

Nguồn: Pinterest 

 

Xem thêm: Dầm chữ I: Công dụng của nó trong ngành xây dựng là gì?

 

Tuabin Francis: Nguyên lý làm việc

Tuabin Francis là một tuabin phản ứng. Trong tuabin này, nước đến ống tuabin dưới áp lực nặng. Năng lượng từ tuabin này được giải phóng từ nước bởi các cánh tuabin. Bên trong các cánh tuabin, sự thay đổi áp suất diễn ra. Điều này được gọi là mức độ phản ứng.

Một phần khác của toàn bộ năng lượng được giải phóng bởi vỏ volute của ống tuabin. Khi đến lúc thoát nước, nước đi qua người chạy hình cốc. Người chạy này tạo ra một phạm vi vận tốc thấp hơn và phạm vi xoáy thấp hơn. Vòng xoáy này đi kèm với một năng lượng tiềm năng rất nhỏ. Ống thoát hoặc xả nước làm giảm áp lực dòng nước.

Nguồn: Pinterest

Xem thêm: Trang bị thêm trong ngành xây dựng là gì?

 

Tuabin Francis: Hiệu quả

Hiệu quả và hiệu suất của tuabin Francis phụ thuộc vào thiết kế của cánh quạt chạy của nó. Trong tuabin này, các cánh chạy được chia thành hai phần. Nửa trên của các cánh quạt này sử dụng lực phản ứng của nước chảy qua tuabin trong khi nửa dưới có hình dạng như một cái xô nhỏ và sử dụng tác động xung của nước. Hai lực này kết hợp để làm cho tuabin quay.

Để đảm bảo hiệu quả, điều cần thiết là nước phải tiếp cận tất cả các cánh quạt như nhau. Dòng chảy của nước được điều khiển bởi một vỏ bọc cuộn tròn xung quanh tuabin Francis theo hình xoắn ốc. Vỏ xoắn ốc cấp nước vào các cánh chuyển động của rôto tuabin thông qua một bộ cánh quạt và van cố định. Khi được thiết kế chính xác, một tuabin Francis có thể thu được khoảng 90% đến 95% năng lượng có trong nước.

 

Tuabin Francis: Ứng dụng

Tuabin Francis có một số ứng dụng nghiêm túc như:

  • Ứng dụng phổ biến nhất của tuabin Francis là trong các nhà máy thủy điện để tạo ra điện.
  • Nó cũng được sử dụng trong các bộ bơm nước tưới để bơm nước từ mặt đất để tưới.
  • Tuabin Francis được thiết kế để đạt được tỷ lệ hiệu suất cao hơn.
  • Trong các kho bơm khác nhau, tuabin này được sử dụng để lấp đầy hồ chứa.
  • Tua bin Francis có thể được sử dụng cho phạm vi dòng chảy cao hơn.

 

Xem thêm: Giới thiệu về tuabin Kaplan

 

Tuabin Francis: Ưu điểm

  • Thông thường, không có thất bại đầu, ngay cả khi mức xả nước thấp hơn.
  • Tỷ lệ hiệu suất cơ học khá cao so với bất kỳ tuabin nào khác.
  • Kích thước người chạy nhỏ hơn so với các tuabin khác.
  • Điều khiển đầu có thể được điều chỉnh dễ dàng.

 

Tất cả về: Tự động hóa trong xây dựng: Nó sẽ giúp các nhà phát triển và người dùng cuối như thế nào

 

Tuabin Francis: Nhược điểm 

  • Người chạy của tuabin không phải lúc nào cũng dễ dàng có sẵn.
  • Tuabin Francis luôn yêu cầu bảo trì tốn kém.
  • Có khả năng xâm thực.
  • Thiết kế của tuabin Francis rất phức tạp.
  • Chi phí của tuabin Francis cao hơn.

 

Tuabin Francis: Cavitation là gì?

Cavitation là một vấn đề lớn mà máy thủy lực phải đối mặt. Nó ảnh hưởng xấu đến hiệu suất của họ và cũng có thể gây ra thiệt hại. Cavitation đề cập đến hiện tượng xảy ra trong quá trình rỗ bề mặt kim loại của tuabin do sự hình thành khoang. Dưới đây là một số dạng thiệt hại có thể gây ra bởi xâm thực trong tuabin Francis:

  • Biến dạng góc lưỡi dao
  • Xói mòn vật liệu trong các bộ phận tuabin
  • Mất hiệu quả do xói mòn hoặc biến dạng

 

Làm thế nào để tránh xâm thực trong tuabin Francis?

Để tránh xâm thực trong tuabin Francis, các chiến lược khác nhau có thể được thực hiện:

  • Người chạy chìm: Giữ cho người chạy hoặc tuabin chìm dưới nước là một phương pháp hiệu quả để tránh xa vùng xâm thực. Điều này đảm bảo rằng người chạy vẫn luôn ngập nước, giảm thiểu nguy cơ xâm thực.
  • Người chạy tốc độ cụ thể thấp: Sử dụng người chạy với tốc độ cụ thể thấp góp phần ngăn ngừa xâm thực. Bằng cách chọn một thiết kế chạy phù hợp với các yêu cầu tốc độ cụ thể, tuabin có thể hoạt động mà không gặp phải các vấn đề xâm thực.
  • Tối ưu hóa thiết kế: Thiết kế một người chạy không xâm thực đòi hỏi phải nghiên cứu và tối ưu hóa chuyên sâu. Thiết kế cẩn thận người chạy để đáp ứng các điều kiện cụ thể có thể ngăn ngừa xâm thực một cách hiệu quả.
  • Đánh bóng bề mặt: Giảm hiệu ứng xâm thực có thể đạt được bằng cách đánh bóng bề mặt của người chạy. Lớp phủ thép đúc và lưỡi dao bằng thép không gỉ giúp tăng cường khả năng chống xâm thực.
  • Lựa chọn vật liệu: Lựa chọn vật liệu có khả năng chống xâm thực vượt trội có thể giảm thiểu tác động của nó. Thép đúc thích hợp hơn gang, và các vật liệu như thép không gỉ hoặc thép hợp kim giúp tăng cường khả năng chống xâm thực.
  • Tốc độ cụ thể thích hợp: Chọn một người chạy với tốc độ cụ thể thích hợp cho đầu nhất định là rất quan trọng trong việc ngăn ngừa xâm thực. Đảm bảo phù hợp với tốc độ cụ thể thúc đẩy hoạt động trơn tru của tuabin mà không gặp phải những thách thức liên quan đến xâm thực.

 

Hỏi đáp

Ứng dụng chính của tuabin Francis là gì?

Tuabin Francis chủ yếu được sử dụng trong các nhà máy thủy điện và áp lực cao của nước đi qua tuabin.

Tua bin Kaplan và Francis có khác nhau không?

Vâng, cả hai đều khác nhau. Tuabin Francis là một tuabin thủy lực hỗn hợp, và mặt khác, tuabin Kaplan là một tuabin thủy lực hướng trục.

Ba bước chính của tuabin là gì?

Ba bước chính trong bất kỳ tuabin nào là dàn áp suất, dàn phản ứng và dàn hợp chất vận tốc.

Các động cơ tuabin khác nhau là gì?

Thông thường, bốn động cơ tuabin ở đó: Turbojet, Turboprop, Turbofan và Turboshaft.

Ai đã phát minh ra tuabin Francis?

Tuabin Francis được phát minh bởi James Bicheno Francis, kỹ sư cao cấp của Công ty Khóa và Kênh đào.

    About Đào Thanh Mai

    Sứ mệnh của tôi là cùng với Dịch vụ Hòn Ngọc tạo ra không gian sống tích cực, tràn đầy năng lượng và mang lại niềm an ổn cho mọi người. Sự đam mê của tôi bắt nguồn từ sự hiểu biết sâu rộng về tác động của môi trường xung quanh lên tâm hồn và tâm trạng con người. Với kiến thức chuyên sâu và lòng tận tụy, tôi đã biên tập nhiều bài viết tư vấn về vật phẩm phong thủy hiệu quả cho hàng nghìn khách hàng, giúp họ đạt được sự cân bằng và thịnh vượng trong cuộc sống.

    Trả lời

    Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *