En Pelton-turbine (også oversat: Pelton-vandhjul eller Bourdain-turbine, engelsk: Pelton wheel or Pelton Turbine) er en slags slagturbine, som blev udviklet af den amerikanske opfinder Lester W. Udviklet af Alan Pelton. Pelton-turbiner bruger vand til at strømme og ramme vandhjulet for at opnå energi, hvilket er forskelligt fra det traditionelle opadgående indsprøjtningsvandhjul, der drives af selve vandets vægt. Før Peltons design blev offentliggjort, eksisterede der flere forskellige versioner af slagturbinen, men de var mindre effektive end Peltons design. Efter vandet forlader vandhjulet, har vandet normalt stadig fart, hvilket spilder meget af vandhjulets kinetiske energi. Peltons padlegeometri er sådan, at impelleren forlader impelleren med kun en meget lav hastighed efter at have kørt med halvdelen af vandstrålens hastighed; derfor indfanger Peltons design næsten fuldstændigt vandets slagenergi, så den har en højeffektiv vandturbine.
Efter at den højeffektive højhastighedsvandstrøm kommer ind i rørledningen, ledes den stærke vandsøjle til de spandformede ventilatorblade på det bevægelige hjul gennem nåleventilen for at drive det bevægelige hjul. Dette er også kendt som impingement-ventilatorblade, de omgiver drivhjulets periferi og kaldes samlet set drivhjulet. (Se foto for detaljer, Vintage Pelton-turbine). Når vandstrålen rammer ventilatorbladene, vil vandets strømningsretning ændre sig på grund af spandens form. Kraften fra vandpåvirkningen vil udøve et moment på vandspanden og det bevægelige hjulsystem og bruge dette til at rotere det bevægelige hjul; selve vandets strømningsretning er "irreversibel", og vandstrømningsudløbet er placeret uden for vandspanden, og vandstrømningens strømningshastighed vil falde til meget lav hastighed. Under denne proces vil væskestrålens momentum blive overført til det bevægelige hjul og derfra til vandturbinen. Så "stødet" kan faktisk udføre arbejde for turbinen. For at maksimere kraften og effektiviteten af turbinens arbejde er rotoren og turbinesystemet designet til at fordoble væskestrålens hastighed på spanden. Og en meget lille del af væskestrålens oprindelige kinetiske energi vil forblive i vandet, hvilket gør, at spanden tømmes og fyldes med samme hastighed (se massebevarelse), så højtryksvæsken kan fortsætte med at blive injiceret uden afbrydelse. Ingen energi behøver at blive spildt. Normalt vil to spande være monteret side om side på rotoren, hvilket gør det muligt at opdele vandstrømmen i to lige store rør til udblæsning (se billede). Denne konfiguration afbalancerer sidebelastningskræfterne på rotoren og hjælper med at sikre jævnhed, mens den kinetiske energi fra væskestrålerne også overføres til vandturbinens rotor.
Da vand og de fleste væsker er næsten ukomprimerbare, opfanges næsten al den tilgængelige energi i det første trin, efter at væsken strømmer ind i turbinen. Pelton-turbiner har derimod kun én bevægelig hjulsektion, i modsætning til gasturbiner, der fungerer på kompressible væsker.
Praktiske anvendelser Pelton-turbiner er en af de bedste typer turbiner til vandkraftproduktion og er den mest effektive turbinetype til miljøet, når den tilgængelige vandkilde har meget høje trykhøjder og lave strømningshastigheder. Derfor er Pelton-turbinen den mest effektive i miljøer med høj trykhøjde og lav strømning, selvom den er opdelt i to strømme, indeholder den stadig den samme energi i teorien. Desuden skal de rør, der bruges til de to injektionsstrømme, være af sammenlignelig kvalitet, hvoraf den ene kræver et langt, tyndt rør og den anden et kort, bredt rør. Pelton-turbiner kan installeres på steder i alle størrelser. Der findes allerede vandkraftværker med hydrauliske, vertikale Pelton-turbiner i ton-klassen. Dens største installationsenhed kan være op til 200 MW. De mindste Pelton-turbiner er derimod kun et par centimeter brede og kan bruges til at udvinde energi fra strømme, der kun strømmer et par gallon i minuttet. Nogle husholdnings-VVS-systemer bruger Pelton-vandhjul til vandlevering. Disse små Pelton-turbiner anbefales til brug ved en vandhøjde på 9,1 m eller mere for at generere betydelig strøm. I øjeblikket er vandhøjden på Pelton-turbinens installationssted, afhængigt af vandgennemstrømning og design, fortrinsvis i området 14,9 til 1799,8 meter, men der er ingen teoretisk grænse på nuværende tidspunkt.
Opslagstidspunkt: 2. april 2022
