Vad Är Francis Turbine?

November 27

Den Francis turbin är ett vattenhjul som utnyttjar energin i rinnande vatten och omvandlar den till elektricitet. Det är ett inflöde reaktionsturbin, också känd som en radiell flödesturbin. Detta innebär att vatten strömmar från utsidan av hjulet genom ledskenor som dirigerar den mot mitten av hjulet, där det kommer ut ur maskinen. När vattnet strömmar, visar det turbinens löpare, en central cylinder med ett genomsnitt på nio till 19 krökta, bladliknande ekrar. Denna rörelse överförs med en axel till en generator, där vattnets energi omvandlas till elektricitet.

Maskinen uppfanns 1849 av amerikanska forskaren James Francis, efter vilken maskinen heter. Han genomförde omfattande experiment på utformningen av vattenturbiner. Hans resultat tillät honom att förbättra det befintliga inflöde reaktionsturbin, öka effektiviteten till över 90%. Det är den mest effektiva vattenturbin i världen, och det är också den mest använda.

Franciskus modifiering av standardturbindesign utnyttjat ändra vattentryck och lagen om bevarande av rörelsemängdsmoment. Vatten kommer in i turbinen från en högtryckskälla och strömmar genom en spiral med en gradvis minskande radie, vilket orsakar dess tryck och rörelsemängdsmoment för att släppa och dess hastighet att öka. Den snabbrörliga vattnet snurrar löpare med allt större kraft när den närmar sig sitt centrum, fånga vattnets energi med lite avfall. Vattnet passerar sedan ut ur löparen och går ut genom ett rör utformat för att bromsa vattnet tillbaka ner. Detta gör att vattnet återföras till sin källa försiktigt, utan alltför stora strömmar eller Eddying.

Utöver sin otroliga effektivitet, är Francis turbin populär på grund av dess mångsidighet. Justerbara ledskenor reglera det inkommande vattenflödet, hålla löphjulet hastigheten, och, därför, den uteffekt, konstant oavsett förändringar i flödeshastigheten hos käll vatten. Hydraulisk "huvudet" är ett mått på en vätskas energi per viktenhet, och Francis turbin kan utformas för att fungera i ett huvud intervallet ungefär 10 till 700 meter. Det kan också generera ström inom ett brett spektrum från några kilowatt till nästan en gigawatt.

Till skillnad från en gammaldags vattenhjul, är axeln för en Francis turbin vertikal. Sett ovanifrån eller ett horisontellt tvärsnitt, ser maskinen lite som en snigelskal. Förutom att generera ström, kan denna typ av turbin också användas för att pumpa vatten till reservoarer på högre höjd, där den senare kan riktas tillbaka genom turbinen för att göra mer el.