Peltonova turbína. Trocha historie: Princip turbíny: Jiří Kejval. téma: Obnovitelné zdroje. projekt: Peltonova turbína v malé vodní elektrárně

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Peltonova turbína. Trocha historie: Princip turbíny: Jiří Kejval. téma: Obnovitelné zdroje. projekt: Peltonova turbína v malé vodní elektrárně"

Peter Slavík
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Jiří Kejval téma: Obnovitelné zdroje projekt: Peltonova turbína v malé vodní elektrárně Peltonova turbína Nejčatěji používaným typem rovnotlaké turbíny uplatňujícím e při realizaci malé vodní elektrárny, je Peltonova turbína. Její přednotí je relativní jednoduchot hydraulického a kontrukčního řešení a použitelnot pro okrajové hodnoty průtoku i pádu. Trocha hitorie: V roce 1829 e americkému farmáři v Ohiu narodil yn Leter. Po tudiích a mnoha životních peripetiích e tento Leter Allen Pelton dotal do Camptonville v Nevadě, kde e začalo těžit zlato. Doly používaly k těžbě zlata všechny tehdejší možnoti. Přemýšlivému Leterovi e však nelíbilo, že doly na výrobu páry pro parní troje potřebovaly velké množtví dřeva a že okolní ley rychle ubývaly, přičemž řeka Yuba tudy protékala bez valného užitku. V roce 1878 experimentoval několika typy vodních kol. Traduje e, že ten právný nápad dotal, když tříkající hadicí zaháněl krávu a proudem vody e jí trefil mezi nozdry: vodní pramen e tak rozdělil, otočil téměř o 180 a vrátil e po vnějším okraji nozder zpět. Zda tato hitorka je kutečná nebo vymyšlená, těžko dne pooudit. Je však jité, že lopatky Peltonovy turbiny jou dvojité (jako dvě naběračky vedle ebe) a vracejí proud vody zpět, čímž využívají velkou čát kinetické energie proudící vody, která je přiváděna z vyoce položené nádrže a proudí na lopatky regulovatelnou tangenciální trykou (později i několika trykami). Účinnot těchto turbín je kolem 90 %. Protože e Peltonovy turbíny používají pro vyoké pády (doahují hodnoty až 1 km), kdy výtoková rychlot vody je až 500 km/hod., muejí být tyto turbíny vybaveny zařízením (tzv. odchylovač vodního paprku), které v případě potřeby odchýlí vodní paprek mimo lopatky turbíny (voda nejde zavřít, protože ilný dynamický ráz by měl za náledek roztržení potrubí). Princip turbíny: Voda je přiváděna k turbíně potrubím kruhového průřezu, které vede k jedné nebo více dýzám. V dýze kruhového průřezu e celý pád vody přetranformuje na pohybovou energii. Voda vtoupí tangenciálně do oběžného kola oazeného lžícovitými lopatkami. Břit uprotřed lopatek rozdělí paprek na dvě poloviny a lžícovitý tvar lopatky e naží otočit měr tekoucí vody zpět. Změna měru způobí předání energie oběžnému kolu. Vzájemným ouběhem rychloti vody tekoucí po lopatce při oučaném otáčení oběžného kola dojde k tomu, že voda opouští lopatky na vnější traně minimální zbytkovou rychlotí a volně odchází do obou tran z oběžného kola ven a padá do odpadu pod turbínou. Plně je využitý pád "H". Výškový rozdíl "Hztr" je ztracený a energeticky nevyužitý.

2 Výpočet: Nejprve je potřeba zjitit, jaká bude rychlot c vodního paprku dopadajícího na lopatky oběžného kola. Ta je závilá na pádu H: c := H Vypočtenou rychlot polu průtokem Q který připadá na jednu dýzu doadíte do náledujícího vzorce a obdržíte průměr vodního paprku d d := 4000 Q π c Ze pádu H počítáte také obvodovou rychlot turbíny u: m u := H H := H m Vnější průměr oběžného kola: m - konec břitu od tředu dopadu [mm] e - konec břitu od okraje kola [mm] D := 2 ( e + m) Jmenovité otáčky turbíny n: n := u D Výkon turbíny "P" je dán pádem "H" a průtokem "Q". Předpokládáme-li účinnot 80% pak platí: P := 8 H Q

3 Kontrukční detaily: Turbína je citlivá na dodržení jmenovitých otáček, jinak ztrácí na účinnoti. Nemí pracovat bez zatížení, jinak paprek projde pře oběžné kolo a může poškodit kříň (ta bývá raději na mítě dopadu pancéřovaná). U delšího potrubí je nutno počítat e ztrátami a odečít přílušný úbytek pádu. Oběžné kolo e otáčí ve kříni volně, protor je zavzdušněn. Turbína útí bez avky volně do odpadu, protup hřídele ze kříně nemuí být utěněn, jen opatřen odtřikovými kroužky, aby voda netékala po hřídeli do ložiek. Turbína e většinou taví jako horizontální. Velké troje mohou mít i vertikální montáž. Tím je generátor dobře chráněn před zvýšenou podní vodou. Takto řešenou turbínu není nutno kapotovat, otáčí e v betonové komoře. Turbína e reguluje zaouváním jehly do dýzy, na úplné zatavení přítoku e však většinou používá šoupátko umítěné na přívodním potrubí. Malé turbíny mají jehlu poouvanou pomocí šroubu, který e otáčí ručně ovládaným kolečkem. Větší troje mají automatický otáčkový regulátor. Protože e jedná o uzavírání velkých tlaků, není možno jehlu prudce zavřít (tak jak by to bylo nutné např. při odlehčení generátoru). Proto je v protoru mezi dýzou a oběžným kolem zařazen deflektor nebo deviátor. Tento člen zaáhne okamžitě a odřízne čát nebo odkloní celý vodní paprek mimo oběžné kolo. Jehla dýzy e mezitím zavírá pozvolna, aby nedošlo k průtkému nárůtu tlaku v potrubí. Jakmile je množtví vody proudící dýzou upraveno, deflektor e z vodního paprku odkloní. Oba tyto pohyby e odehrávají oučaně a plynule. Činnot obou regulačních orgánů ovládá hydraulický regulátor v záviloti na otáčkách turbíny. Mimo to bývá v potrubí umítěn přetlakový ventil, který by nežádoucí tlakový ráz odputil do odpadu. Velké turbíny mají mimo hlavní dýzy ještě dýzy pomocné. Používají e na brzdění nebo na rozběh turbíny bez zatížení, dříve než e otevře dýza hlavní. U malých trojů e však nepoužívají. Použití: Tato turbína e používá pro malá množtví vody při velkých pádech. Vyhoví na malých tocích v horách a všude tam, kde je nutno zpracovat relativně malé množtví vody při velkém tlaku (používá e i ve vodárenkém průmylu na energetické využití rozdílu hladin ve vodojemech, dříve také k pohonu vyokootáčkových cukrovarnických odtředivek. Setkal jem e i precizně provedenou moaznou Peltonovou turbínkou k připojení na vodovod, vetavěnou jedním vdovcem do vířivé pračky poté, co probitý elektromotor zabil jeho ženu. Charakteritika turbíny je plochá a vykazuje dobrou účinnot v širokém rozahu plnění. Je jednoduchá na výpočet. Výrazně okyličuje vodu. Je nadno a rychle regulovatelná. Ve rovnání Franciovou turbínou pro velké pády je daleko více odolná proti otěru píkem. Změna jejího zatížení nemá žádný vliv na průtok. Není náchylná ke kavitaci. Ložika jou mimo vodu, takže je možno pracovat i pitnou vodou bez nebezpečí jejího znečištění. Hřídel není nutné těnit. Turbína e může točit bez vody a neklade odpor - to je výhodné na přečerpávacích elektrárnách a při kombinování více turbín k jednomu generátoru kdy e nemuí pojkou odpojovat.

4 Použité zdroje:

5 H := 10m c = m 0.5 l := m 3 Q := 1 l e := 1000 mm u = 6.6 m m = mm D = 4 m n = P = 0.08 m3

Podobné dokumenty

pevné, přivádí-li vodu do oběžného kola na celém obvodě, nazývá se rozváděcí kolo,

1 VODNÍ TURBÍNY Zařízení měnící energii vody v energii pohybovou a následně v mechanickou práci. Hlavními částmi turbín jsou : rozváděcí ústrojí oběžné kolo. pevné, přivádí-li vodu do oběžného kola na