উজবেকিস্তানে বিকল্প শক্তি জলবিদ্যুৎ জেনারেটর ৫০০ কিলোওয়াট ফ্রান্সিস হাইড্রো টারবাইন জেনারেটর

ফ্রান্সিস টারবাইন হলো ইম্পালস এবং রিঅ্যাকশন টারবাইনের একটি সংমিশ্রণ, যেখানে এর ব্লেডগুলো মধ্য দিয়ে প্রবাহিত পানির প্রতিক্রিয়া এবং ইম্পালস উভয় বল ব্যবহার করে ঘোরে এবং আরও দক্ষতার সাথে বিদ্যুৎ উৎপাদন করে। বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য ফ্রান্সিস টারবাইন প্রায়শই মাঝারি বা বৃহৎ আকারের জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে ব্যবহৃত হয়।
এই টারবাইনগুলো সর্বনিম্ন ২ মিটার থেকে সর্বোচ্চ ৩০০ মিটার পর্যন্ত হেডের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। এছাড়াও, এই টারবাইনগুলো সুবিধাজনক কারণ এগুলো উল্লম্বভাবে স্থাপন করার মতোই অনুভূমিকভাবে স্থাপন করলেও সমানভাবে কাজ করে। ফ্রান্সিস টারবাইনের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত জলের চাপ কমে যায়, কিন্তু এর গতি কমবেশি একই থাকে, তাই এটিকে একটি রিঅ্যাকশন টারবাইন হিসেবে বিবেচনা করা হয়।

প্রতিটি ফ্রান্সিস টারবাইনের প্রধান উপাদানগুলোর ডায়াগ্রামের বর্ণনা নিম্নরূপ।

সর্পিল কেসিং
স্পাইরাল কেসিং হলো টারবাইনে জল প্রবেশের মাধ্যম। জলাধার বা বাঁধ থেকে আসা জলকে উচ্চ চাপে এই পাইপের মধ্যে দিয়ে প্রবাহিত করা হয়। টারবাইনের ব্লেডগুলো বৃত্তাকারে স্থাপন করা থাকে, যার অর্থ হলো কার্যকরভাবে আঘাত হানার জন্য টারবাইনের ব্লেডে আঘাতকারী জলকে অবশ্যই বৃত্তাকার অক্ষ বরাবর প্রবাহিত হতে হবে। তাই স্পাইরাল কেসিং ব্যবহার করা হয়, কিন্তু জলের বৃত্তাকার গতির কারণে এটি তার চাপ হারায়।
একই চাপ বজায় রাখার জন্য কেসিংয়ের ব্যাস ক্রমান্বয়ে কমানো হয়, ফলে রানার ব্লেডগুলোতে সুষম ভরবেগ বা বেগ সৃষ্টি হয়।

স্টে ভেনস
স্টে এবং গাইড ভেনগুলো পানিকে রানার ব্লেডের দিকে পরিচালিত করে। স্টে ভেনগুলো নিজেদের অবস্থানে স্থির থাকে এবং রানার ব্লেডে প্রবেশের সময় ব্যাসার্ধীয় প্রবাহের কারণে সৃষ্ট পানির ঘূর্ণন কমিয়ে দেয়, ফলে টারবাইনকে আরও বেশি কার্যকর করে তোলে।

গাইড ভেন
গাইড ভেনগুলো স্থির থাকে না, এগুলো প্রয়োজন অনুযায়ী নিজেদের কোণ পরিবর্তন করে টারবাইন ব্লেডে পানির আঘাতের কোণ নিয়ন্ত্রণ করে কর্মদক্ষতা বৃদ্ধি করে। এগুলো রানার ব্লেডে পানির প্রবাহের হারও নিয়ন্ত্রণ করে, যার ফলে টারবাইনের উপর থাকা লোড অনুযায়ী এর পাওয়ার আউটপুট নিয়ন্ত্রিত হয়।

রানার ব্লেডস
রানার ব্লেড হলো যেকোনো ফ্রান্সিস টারবাইনের প্রাণকেন্দ্র। এগুলো হলো সেই কেন্দ্র যেখানে তরল আঘাত করে এবং এই আঘাতের স্পর্শকীয় বলের কারণে টারবাইনের শ্যাফট ঘুরতে শুরু করে, যা টর্ক উৎপন্ন করে। প্রবেশপথ এবং নির্গমনপথের ব্লেড কোণের নকশার প্রতি বিশেষ মনোযোগ দেওয়া প্রয়োজন, কারণ এগুলো বিদ্যুৎ উৎপাদনকে প্রভাবিত করার প্রধান মাপকাঠি।
রানার ব্লেডগুলোর দুটি অংশ থাকে। এর নিচের অর্ধেকটি একটি ছোট বালতির আকৃতিতে তৈরি করা হয়, যা পানির ঘাত বলের সাহায্যে টারবাইনকে ঘোরায়। অন্যদিকে, ব্লেডগুলোর উপরের অংশটি এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত পানির প্রতিক্রিয়া বল ব্যবহার করে। এই দুটি বলের মাধ্যমেই রানারটি ঘোরে।

ড্রাফট টিউব
রিঅ্যাকশন টারবাইনের রানারের নির্গমন পথের চাপ সাধারণত বায়ুমণ্ডলীয় চাপের চেয়ে কম থাকে। নির্গমন পথের জল সরাসরি টেইলরেসে নিষ্কাশন করা যায় না। টারবাইনের নির্গমন পথ থেকে টেইলরেসে জল নিষ্কাশনের জন্য ক্রমান্বয়ে বর্ধিত ক্ষেত্রফল বিশিষ্ট একটি নল বা পাইপ ব্যবহার করা হয়।
ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি পাওয়া এই নলটিকে ড্রাফট টিউব বলা হয়। নলটির এক প্রান্ত রানারের নির্গমন পথের সাথে সংযুক্ত থাকে। কিন্তু এর অপর প্রান্তটি টেইল-রেসের পানির স্তরের নিচে নিমজ্জিত থাকে।