Peltonova turbína (také překládáno: Peltonovo vodní kolo nebo Bourdainova turbína, anglicky: Peltonovo kolo nebo Peltonova turbína) je druh nárazové turbíny, kterou vyvinul americký vynálezce Lester W. Vyvinul ji Alan Pelton. Peltonovy turbíny využívají vodu k proudění a nárazu do vodního kola k získávání energie, což se liší od tradičního vstřikovacího vodního kola poháněného vahou samotné vody. Před zveřejněním Peltonova návrhu existovalo několik různých verzí nárazové turbíny, ale ty byly méně účinné než Peltonova konstrukce. Poté, co voda opustí vodní kolo, si obvykle stále udržuje rychlost, čímž se plýtvá velkou část kinetické energie vodního kola. Geometrie Peltonových lopatek je taková, že oběžné kolo opouští oběžné kolo pouze při velmi nízké rychlosti po běhu na poloviční rychlosti vodního paprsku; Peltonova konstrukce proto téměř zcela zachycuje nárazovou energii vody, takže má vysoce účinnou vodní turbínu.
Poté, co vysoce účinný a vysokorychlostní proud vody vstoupí do potrubí, je silný vodní sloupec veden přes jehlový ventil k lopatkám ventilátoru ve tvaru korečků na pohyblivém kole, kde pohání pohyblivé kolo. Toto je také známé jako nárazové lopatky ventilátoru, obklopují obvod hnacího kola a souhrnně se nazývají hnací kolo. (Podrobnosti viz fotografie, vintage Peltonova turbína). Jak vodní paprsek dopadá na lopatky ventilátoru, směr proudění vody se mění v důsledku tvaru korečku. Síla nárazu vody vyvíjí moment na vodní kopec a systém pohyblivého kola a využívá ho k otáčení pohyblivého kola; samotný směr proudění vody je „nevratný“ a výstup proudu vody je umístěn vně vodního korečku, takže průtok vody klesne na velmi nízkou rychlost. Během tohoto procesu se hybnost proudu kapaliny přenáší na pohyblivé kolo a odtud do vodní turbíny. Takže „ráz“ může skutečně vykonávat práci pro turbínu. Aby se maximalizoval výkon a účinnost práce turbíny, je systém rotoru a turbíny navržen tak, aby zdvojnásobil rychlost proudu kapaliny na kohoutek. Velmi malá část původní kinetické energie proudu kapaliny zůstane ve vodě, což způsobí, že se kohoutek vyprázdní a naplní stejnou rychlostí (viz zákon zachování hmotnosti), takže vstupní kapalina pod vysokým tlakem může být nadále vstřikována bez přerušení. Není třeba plýtvat energií. Obvykle se na rotoru montují dva kohoutky vedle sebe, což umožňuje rozdělení proudu vody do dvou stejných trubek pro tryskání (viz obrázek). Tato konfigurace vyvažuje boční síly zatížení na rotoru a pomáhá zajistit plynulý chod, zatímco kinetická energie z proudů kapaliny se také přenáší na rotor vodní turbíny.
Protože voda a většina kapalin jsou téměř nestlačitelné, téměř veškerá dostupná energie je zachycena v prvním stupni po proudění kapaliny do turbíny. Peltonovy turbíny mají naproti tomu pouze jednu pohyblivou část kola, na rozdíl od plynových turbín, které pracují se stlačitelnými kapalinami.
Praktické aplikace Peltonovy turbíny patří k nejlepším typům turbín pro výrobu vodní energie a jsou nejvhodnějším typem turbíny pro prostředí, kde má dostupný zdroj vody velmi vysoké spády a nízké průtoky. Peltonova turbína je proto v prostředí s vysokým spádem a nízkým průtokem nejúčinnější, i když je rozdělena na dva proudy, teoreticky stále obsahuje stejnou energii. Také potrubí použité pro dva vstřikovací proudy musí být srovnatelné kvality, z nichž jeden vyžaduje dlouhou tenkou trubici a druhý krátkou širokou trubici. Peltonovy turbíny lze instalovat na místech všech velikostí. V tunové třídě již existují vodní elektrárny s hydraulickými Peltonovými turbínami s vertikální hřídelí. Jejich největší instalovaná jednotka může mít výkon až 200 MW. Nejmenší Peltonovy turbíny jsou naopak široké jen několik palců a lze je použít k získávání energie z proudů, které protékají jen několik galonů za minutu. Některé domácí vodovodní systémy využívají pro dodávku vody vodní kola Peltonova typu. Tyto malé Peltonovy turbíny se doporučují pro použití ve výškách spádu 9,1 m (30 stop) nebo více pro generování významného výkonu. V současné době je v závislosti na průtoku vody a konstrukci výška spádu v místě instalace Peltonovy turbíny přednostně v rozmezí 14,9 až 1 799,8 metrů (49 až 5 905 stop), ale v současné době neexistuje žádný teoretický limit.
Čas zveřejnění: 2. dubna 2022
