પેલ્ટન ટર્બાઇનનો ઝાંખી અને ડિઝાઇન સિદ્ધાંતો

પેલ્ટન ટર્બાઇન (જેનો અનુવાદ પણ પેલ્ટન વોટરવ્હીલ અથવા બોર્ડેન ટર્બાઇન, અંગ્રેજી: પેલ્ટન વ્હીલ અથવા પેલ્ટન ટર્બાઇન) એ એક પ્રકારની ઇમ્પેક્ટ ટર્બાઇન છે, જે અમેરિકન શોધક લેસ્ટર ડબલ્યુ દ્વારા વિકસાવવામાં આવી હતી. એલન પેલ્ટન દ્વારા વિકસાવવામાં આવી હતી. પેલ્ટન ટર્બાઇન પાણીનો ઉપયોગ પાણીના પ્રવાહનો ઉપયોગ કરે છે અને ઊર્જા મેળવવા માટે વોટરવ્હીલને અથડાવે છે, જે પાણીના વજન દ્વારા ચલાવવામાં આવતા પરંપરાગત ઉપર તરફના ઇન્જેક્શન વોટરવ્હીલથી અલગ છે. પેલ્ટનની ડિઝાઇન પ્રકાશિત થાય તે પહેલાં, ઇમ્પિન્જમેન્ટ ટર્બાઇનના ઘણા જુદા જુદા સંસ્કરણો અસ્તિત્વમાં હતા, પરંતુ તે પેલ્ટનની ડિઝાઇન કરતા ઓછા કાર્યક્ષમ હતા. પાણી વોટરવ્હીલ છોડી દે તે પછી, પાણીમાં સામાન્ય રીતે ગતિ રહે છે, જે વોટરવ્હીલની ગતિ ઊર્જાનો મોટાભાગનો બગાડ કરે છે. પેલ્ટનની પેડલ ભૂમિતિ એવી છે કે ઇમ્પેલર વોટર જેટની અડધી ગતિએ દોડ્યા પછી ખૂબ જ ઓછી ગતિએ ઇમ્પેલરને છોડી દે છે; તેથી, પેલ્ટનની ડિઝાઇન પાણીની ઇમ્પેક્ટ ઉર્જાને લગભગ સંપૂર્ણપણે કેપ્ચર કરે છે, જેથી તેમાં ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળી વોટર ટર્બાઇન હોય.

ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળા હાઇ-સ્પીડ પાણીનો પ્રવાહ પાઇપલાઇનમાં પ્રવેશ્યા પછી, મજબૂત પાણીના સ્તંભને સોય વાલ્વ દ્વારા ફરતા વ્હીલ પર બકેટ-આકારના પંખા બ્લેડ તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે જેથી તે ફરતા વ્હીલને ચલાવી શકે. આને ઇમ્પિન્જમેન્ટ ફેન બ્લેડ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તેઓ ડ્રાઇવિંગ વ્હીલની પરિઘને ઘેરી લે છે, અને તેને સામૂહિક રીતે ડ્રાઇવિંગ વ્હીલ કહેવામાં આવે છે. (વિગતો માટે ફોટો જુઓ, વિન્ટેજ પેલ્ટન ટર્બાઇન). જેમ જેમ પાણીનો જેટ પંખાના બ્લેડ પર ટકરાશે, તેમ તેમ બકેટના આકારને કારણે પાણીના પ્રવાહની દિશા બદલાશે. પાણીની અસરનું બળ પાણીની બકેટ અને ફરતા વ્હીલ સિસ્ટમ પર એક ક્ષણ લાગુ કરશે, અને તેનો ઉપયોગ ફરતા વ્હીલને ફેરવવા માટે કરશે; પાણીનો પ્રવાહ દિશા પોતે "અપરિવર્તનીય" છે, અને પાણીનો પ્રવાહ આઉટલેટ પાણીની બકેટની બહાર સેટ કરવામાં આવે છે, અને પાણીના પ્રવાહનો પ્રવાહ દર ખૂબ જ ઓછી ગતિએ ઘટી જશે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન, પ્રવાહી જેટનો વેગ ફરતા વ્હીલમાં અને ત્યાંથી પાણીના ટર્બાઇનમાં ટ્રાન્સફર થશે. તેથી "આંચકો" ખરેખર ટર્બાઇન માટે કામ કરી શકે છે. ટર્બાઇનના કાર્યની શક્તિ અને કાર્યક્ષમતાને મહત્તમ બનાવવા માટે, રોટર અને ટર્બાઇન સિસ્ટમને ડોલ પર પ્રવાહી જેટના વેગને બમણી કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે. અને પ્રવાહી જેટની મૂળ ગતિ ઊર્જાનો ખૂબ જ નાનો ભાગ પાણીમાં રહેશે, જે ડોલને ખાલી કરશે અને તે જ ઝડપે ભરશે (માસ સંરક્ષણ જુઓ), જેથી ઉચ્ચ-દબાણ ઇનપુટ પ્રવાહી વિક્ષેપ વિના ઇન્જેક્ટ કરવાનું ચાલુ રાખી શકે. કોઈ ઊર્જાનો બગાડ કરવાની જરૂર નથી. સામાન્ય રીતે, રોટર પર બે ડોલ બાજુમાં લગાવવામાં આવશે, જે પાણીના પ્રવાહને જેટિંગ માટે બે સમાન પાઈપોમાં વિભાજીત કરવાની મંજૂરી આપશે (ચિત્ર જુઓ). આ ગોઠવણી રોટર પરના સાઇડ લોડ ફોર્સને સંતુલિત કરે છે અને સરળતા સુનિશ્ચિત કરવામાં મદદ કરે છે, જ્યારે પ્રવાહી જેટમાંથી ગતિ ઊર્જા પણ હાઇડ્રો ટર્બાઇન રોટરમાં ટ્રાન્સફર થાય છે.

પાણી અને મોટાભાગના પ્રવાહી લગભગ અસંકુચિત હોવાથી, પ્રવાહી ટર્બાઇનમાં વહેતા થયા પછી લગભગ બધી જ ઉપલબ્ધ ઊર્જા પ્રથમ તબક્કામાં જ કબજે કરવામાં આવે છે. બીજી બાજુ, પેલ્ટન ટર્બાઇનમાં ફક્ત એક જ ગતિશીલ ચક્ર વિભાગ હોય છે, જે ગેસ ટર્બાઇનમાં સંકોચનીય પ્રવાહી પર કાર્ય કરે છે તેનાથી વિપરીત છે.

વ્યવહારુ ઉપયોગો પેલ્ટન ટર્બાઇન હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર ઉત્પાદન માટે શ્રેષ્ઠ પ્રકારના ટર્બાઇનમાંનું એક છે અને જ્યારે ઉપલબ્ધ પાણીના સ્ત્રોતમાં ખૂબ જ ઊંચી ઊંચાઈ અને ઓછો પ્રવાહ દર હોય ત્યારે પર્યાવરણ માટે સૌથી યોગ્ય પ્રકારનું ટર્બાઇન છે. અસરકારક. તેથી, ઉચ્ચ દબાણ અને ઓછા પ્રવાહવાળા વાતાવરણમાં, પેલ્ટન ટર્બાઇન સૌથી અસરકારક છે, ભલે તેને બે પ્રવાહોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે, તે હજુ પણ સિદ્ધાંતમાં સમાન ઊર્જા ધરાવે છે. ઉપરાંત, બે ઇન્જેક્શન સ્ટ્રીમ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા નળીઓ તુલનાત્મક ગુણવત્તાના હોવા જોઈએ, જેમાંથી એકને લાંબી પાતળી નળી અને બીજીને ટૂંકી પહોળી નળીની જરૂર હોય છે. પેલ્ટન ટર્બાઇન બધા કદના સ્થળોએ સ્થાપિત કરી શકાય છે. ટન વર્ગમાં હાઇડ્રોલિક વર્ટિકલ શાફ્ટ પેલ્ટન ટર્બાઇનવાળા હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર પ્લાન્ટ પહેલાથી જ છે. તેનું સૌથી મોટું ઇન્સ્ટોલેશન યુનિટ 200 મેગાવોટ સુધીનું હોઈ શકે છે. બીજી બાજુ, સૌથી નાના પેલ્ટન ટર્બાઇન ફક્ત થોડા ઇંચ પહોળા છે અને તેનો ઉપયોગ એવા પ્રવાહોમાંથી ઊર્જા કાઢવા માટે થઈ શકે છે જે પ્રતિ મિનિટ માત્ર થોડા ગેલન વહે છે. કેટલીક ઘરગથ્થુ પ્લમ્બિંગ સિસ્ટમ્સ પાણી પહોંચાડવા માટે પેલ્ટન-પ્રકારના વોટરવ્હીલ્સનો ઉપયોગ કરે છે. આ નાના પેલ્ટન ટર્બાઇન્સને નોંધપાત્ર શક્તિ ઉત્પન્ન કરવા માટે 30 ફૂટ (9.1 મીટર) કે તેથી વધુ ઊંચાઈએ ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે. હાલમાં, પાણીના પ્રવાહ અને ડિઝાઇન અનુસાર, પેલ્ટન ટર્બાઇનના ઇન્સ્ટોલેશન સ્થળની ઊંચાઈ 49 થી 5,905 ફૂટ (14.9 થી 1,799.8 મીટર) ની રેન્જમાં હોવી જોઈએ, પરંતુ હાલમાં કોઈ સૈદ્ધાંતિક મર્યાદા નથી.