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Hydraulisches Becken.
Hydraulische Kraft.

Dam.
Hydraulikkraft.

Pelton-Turbine

Pelton-Turbine

Die Pelton-Turbine ist eine Art Turbine, die in der hydraulischen Energiewirtschaft im Bereich der erneuerbaren Energien eingesetzt wird.

Eine Pelton-Turbine ist eine hydraulische Turbine des Impulstyps, die in Wasserkraftwerken mit hoher vertikaler Höhe verwendet wird. Es war Invent durch Lester Pelton in den 1870er Jahren und ändern deutlich von anderen Erfindern jenseits später 1800. Die Pelton - Turbine ist eine Weiterentwicklung des traditionellen Wasserrad. Die Pelton- Turbine wandelt die hydraulische Energie in den Impuls eines oder mehrerer Wasserstrahlen mit sehr hoher Geschwindigkeit in kinetische Energie (Rotation) um. Vor der Erfindung der Peltonturbine gab es viele Varianten der Antriebsturbinen , die jedoch einen geringeren Wirkungsgrad aufwiesen.

Die Pelton-Turbine wird normalerweise in einem hydraulischen Kraftwerk installiert und an eine Druckleitung von einem Hochdamm angeschlossen. In der Turbine wird das Wasser einer oder mehreren Düsen zugeführt, und es kommt zu einer heftigen Beschleunigung im Wasserstrom. Das Wasser hat eine sehr hohe Geschwindigkeit, wenn es die Düse verlässt und zum Laufrad der Turbine steigt. Der Wasserstrahl trifft auf mehrere schüsselförmige Schaufeln, die für den Turbinentyp charakteristisch sind. Auf der Welle der Turbine befindet sich ein Generator, der elektrische Energie erzeugt.

In den oben genannten Arten von Turbinen, Wasser hatte immer noch eine hohe Geschwindigkeit bei der aba das Rad verlassen, so viel der kinetischen Energie des Wassers nicht vollständig ausgenutzt. Pelton hat die Klingen so konstruiert, dass sich der Wasserstrahl nach Verlassen der Klingen um fast 180 ° dreht. Wenn die Umfangsgeschwindigkeit des Flügelrads ungefähr die Hälfte der Geschwindigkeit des Wasserstroms hat, wird der größte Effekt erzielt. Das Wasser kommt mit sehr niedriger Geschwindigkeit aus dem Turbinenrad. Eine Peltonturbine hat einen Wirkungsgrad von 92% beim Einsatz von hydraulischer Energie .

Struktur der Peltonturbine

Die Hauptkomponenten der Pelton-Turbine bestehen aus einem Flügelrad, einer Welle, einem Zuführungsrohr, einer oder mehreren Düsen und Turbinengehäusen. Dann im Prinzip die gleichen Teile wie zu Peltons Zeit. Das Zufuhrrohr einer modernen Pelton-Turbine ist ein Hauptring mit gebogenen Düsen. Häufig gibt es mehrere Düsen, von denen das Wasser aus der Zufuhrleitung verteilt wird und wenn das Wasser stark beschleunigt, bevor es die Laufradschaufeln berührt.

Das Flügelrad dreht Außen vollständig und in einem Gehäuse oder eine Abdeckung angeordnet, die oft das Turbinengehäuse genannt, das Wasser spritzt l als Tunnel fängt hydraulisches Kraftwerk entwässern. Der Druck im Wasser in der Ringleitung unmittelbar vor den Düsen wird durch die Fallhöhe bestimmt. Das Gehäuse der Peltonturbine ist bei Atmosphärendruck (1 bar) mit Luft gefüllt. Durch die Düsen beschleunigt das Wasser, während der Druck im Wasser auf Atmosphärendruck abfällt. Da sich der Druck im Wasser vor und nach dem Kontakt mit dem Laufrad nicht ändert, kann eine Skin-Turbine als Flüssigkeitsdruckturbine bezeichnet werden.

Das Scrollrad ist auf einer vertikalen oder horizontalen Achse montiert, die mit einem oder mehreren Lagern ausgestattet ist. Typischerweise werden die horizontalen Achsen für hydraulische Anlagen mit einem oder zwei Strahlen verwendet, während man die vertikale Achse , wenn mehr Strahlen auswählt. Die Düse (n) der Pelton- Turbine sind so montiert, dass der Wasserstrahl die äußersten Schaufeln des Laufrads im rechten Winkel trifft.

Die Klingen sind fest montiert, so dass der Wasserstrahl für einen Moment jede Klinge berührt. Da das Wasser eine bestimmte Geschwindigkeit hat, nachdem es die Behälter verlassen hat, verschwindet es schnell vom Flügelrad, so dass die Behälter beim nächsten Wasserstrahl leer sind. Ein gewisses Problem ist die Kollision der Wassertropfen mit der Rückseite der Schalen. Die Pelton- Turbine ist so konzipiert, dass sie das Wasser schnell nutzt.

Die Platten im Flügelrad sind doppelt so groß, dass sich in der Mitte jedes Flügels ein Quasi-Ei befindet, das den Wasserstrahl abschneidet. Jede der beiden Hälften des Behälters lenkt die Hälfte des Wasserstrahls ab, und wenn er der Umrisslinie der Behälter folgen muss, macht das Wasser eine "Wende". Jede Hälfte des aufgeteilten Wasserstrahls durchläuft praktisch eine 180 ° -Kurve, bevor sie den äußeren Rand des Behälters verlässt. Dadurch werden die seitlichen Lastkräfte an Rad und Welle ausgeglichen. Die Tatsache, dass das Wasser eine "Wende" macht, ist eine Voraussetzung für die bestmögliche Nutzung des Wasserstrahlimpulses. Damit der Wasserstrahl nicht direkt vor dem Behälter, der den Wasserstrahl gerade macht, durch den Behälter abgeschnitten wird, wird im äußersten Teil jedes Behälters eine Kerbe (Vertiefung) angebracht.

In modernen Hochdruck- Pelton-Turbinen besteht das Laufrad aus einem Stück geschmiedeten Stahls. Bei hydraulischen Niederdruckanlagen werden die Schalen üblicherweise mit dem Rad verschraubt, während dies die einzige Konstruktionsform war.

Der Wasserstrahl übt eine Kraft auf jede der Speisen, und das Produkt aus dieser Kraft und der Radius von der Mitte des Laufrades , wo der Strahl trifft , wird das Drehmoment der Turbine (Kraft durch den Arm). Wenn sich das Flügelrad dreht, wird die der Definition entsprechende Arbeit ausgeführt, wodurch festgestellt wird, dass die Arbeit dem Moment entspricht, multipliziert mit der Drehzahl (Winkelgeschwindigkeit). Das Potential des Wassers in der Teich Aufnahme von hydraulischer Kraftwerk Energie in kinetische Energie (Rotation) in der Turbine umgewandelt werden . Ein kleiner Teil der ursprünglichen kinetischen Energie im Wasserstrom verbleibt im Wasser, nachdem das Rad zur nächsten Schüssel gedreht wurde. Dies bedeutet, dass nicht die gesamte Energie im Wasser verbraucht wird. Wie oben erwähnt, ist es jedoch erforderlich, dass das Wasser das Laufrad schnell verlässt. Dies verhindert die Kollision zwischen dem Wasser und der Rückseite der Schüsseln, was wiederum die Geschwindigkeit des Rades verringert.

Der Effekt kann eine Peltonturbine entwickeln , ist wie alle anderen hydraulischen Turbinen ausschließlich durch die Effizienz bestimmt, wobei die Fallhöhe und Wassermenge.

Anwendung der Pelton-Turbine

Die Pelton-Turbine ist der bevorzugte Turbinentyp für die Verwendung von Wasserfällen mit hoher Fallhöhe und geringen Wassermengen. Die höchste Fallhöhe für ein Kraftwerk der Welt ist das Bieudron- Kraftwerk in der Schweiz mit einer Fallhöhe von 1883 m. Dieses Kraftwerk verfügt über die drei am weitesten entfernten Turbinen, die größte der Welt mit einer Leistung von jeweils 423 Megawatt ( MW ) .

Pelton - Turbinen sind auch in Kleinkraftwerke, Wasserkraftwerke und Wasserkraftwerke Mini verwendet. Anlagen mit einer Fallhöhe von einigen zehn Metern und einem Aussterben von wenigen Litern pro Sekunde sind keine Seltenheit.

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Geändert am: 5. Dezember 2018