Alternativ energi vandkraftgenerator 500 kW Francis vandturbinegenerator i Usbekistan

Definitionen af ​​en francisturbine er en kombination af både impuls- og reaktionsturbine, hvor bladene roterer ved hjælp af både reaktions- og impulskraften fra vandet, der strømmer gennem dem, hvilket producerer elektricitet mere effektivt. Francisturbiner bruges oftest til produktion af elektricitet i mellemstore eller store vandkraftværker.
Disse turbiner kan bruges til løftehøjder helt ned til 2 meter og helt op til 300 meter. Derudover er disse turbiner fordelagtige, da de fungerer lige så godt, når de er placeret vandret, som når de er orienteret lodret. Vandet, der strømmer gennem en Francis-turbine, mister tryk, men forbliver ved mere eller mindre samme hastighed, så den ville blive betragtet som en reaktionsturbine.

Beskrivelsen af ​​hver Francis-turbines hovedkomponentdiagram er som følger.

Spiralhus
Spiralhuset er indløbsmediet for vand til turbinen. Vandet, der strømmer fra reservoiret eller dæmningen, ledes gennem dette rør under højt tryk. Turbinernes vinger er cirkulært placeret, hvilket betyder, at vandet, der rammer turbinens vinger, skal strømme i den cirkulære akse for at opnå effektiv stødkraft. Derfor anvendes spiralhuset, men på grund af vandets cirkulære bevægelse mister det sit tryk.
For at opretholde det samme tryk reduceres diameteren af ​​​​huset gradvist, således at der opnås en ensartet momentum eller hastighed, der rammer løbebladene.

Hold skovle
Støtte- og styrevinger leder vandet til løbebladene. Støttevingerne forbliver stationære på deres position og reducerer hvirvlen af ​​vand på grund af radial strømning, når det kommer ind i løbebladene, hvilket gør turbinen mere effektiv.

Ledeskovle
Ledevinger er ikke stationære, de ændrer deres vinkel efter behov for at kontrollere vinklen, hvormed vandet rammer turbinebladene, for at øge effektiviteten. De regulerer også vandets strømningshastighed ind i løbebladene og styrer dermed turbinens effekt i henhold til belastningen på turbinen.

Løberblade
Løbeblade er hjertet i enhver Francis-turbine. Det er i disse centre, at væsken rammer, og den tangentielle kraft fra stødet får turbinens aksel til at rotere, hvilket producerer et drejningsmoment. Det er nødvendigt at være meget opmærksom på designet af bladvinklerne ved indløb og udløb, da disse er vigtige parametre, der påvirker elproduktionen.
Løbebladene har to dele. Den nederste halvdel er formet som en lille spand til at rotere turbinen ved hjælp af vandets impulsvirkning, mens den øverste del af bladene bruger reaktionskraften fra vandet, der strømmer igennem den. Løbebladet roterer ved hjælp af disse to kræfter.

Trækrør
Trykket ved udgangen af ​​reaktionsturbinens løberør er generelt mindre end atmosfærisk tryk. Vandet ved udgangen kan ikke udledes direkte til udløbskanalen. Et rør eller en ledning med gradvist stigende areal bruges til at udlede vand fra turbinens udgang til udløbskanalen.
Dette rør med det stigende areal kaldes et trækrør. Den ene ende af røret er forbundet med udløbet på løberen. Den anden ende er dog nedsænket under vandniveauet i haleløbet.