पेल्टन टर्बाइन का अवलोकन और डिजाइन सिद्धांत

पेल्टन टरबाइन (जिसे पेल्टन वॉटरव्हील या बौर्डेन टरबाइन, अंग्रेज़ी: पेल्टन व्हील या पेल्टन टर्बाइन भी कहा जाता है) एक तरह का इम्पैक्ट टरबाइन है, जिसे अमेरिकी आविष्कारक लेस्टर डब्लू. एलन पेल्टन द्वारा विकसित किया गया था। पेल्टन टरबाइन पानी को बहने और वॉटरव्हील से टकराने के लिए इस्तेमाल करते हैं ताकि ऊर्जा प्राप्त हो सके, जो पानी के वजन से संचालित पारंपरिक ऊपर की ओर इंजेक्शन वाले वॉटरव्हील से अलग है। पेल्टन के डिजाइन के प्रकाशित होने से पहले, इम्पिंगमेंट टरबाइन के कई अलग-अलग संस्करण मौजूद थे, लेकिन वे पेल्टन के डिजाइन की तुलना में कम कुशल थे। पानी के वॉटरव्हील से निकलने के बाद भी पानी में आमतौर पर गति होती है, जिससे वॉटरव्हील की गतिज ऊर्जा का अधिकांश हिस्सा बर्बाद हो जाता है। पेल्टन की पैडल ज्यामिति ऐसी है कि

उच्च दक्षता वाले उच्च गति वाले पानी के प्रवाह के पाइपलाइन में प्रवेश करने के बाद, मजबूत पानी के स्तंभ को चलती पहिया को चलाने के लिए सुई वाल्व के माध्यम से चलती पहिया पर बाल्टी के आकार के पंखे के ब्लेड की ओर निर्देशित किया जाता है। इसे इंपिंगमेंट फैन ब्लेड के रूप में भी जाना जाता है, वे ड्राइविंग व्हील की परिधि को घेरते हैं, और सामूहिक रूप से ड्राइविंग व्हील कहलाते हैं। (विंटेज पेल्टन टर्बाइन के विवरण के लिए फोटो देखें)। जैसे ही पानी का जेट पंखे के ब्लेड से टकराता है, बाल्टी के आकार के कारण पानी के प्रवाह की दिशा बदल जाएगी। पानी के प्रभाव का बल पानी की बाल्टी और चलती पहिया प्रणाली पर एक क्षण का प्रभाव डालेगा, और चलती पहिया को घुमाने के लिए इसका उपयोग करेगा; पानी की प्रवाह दिशा स्वयं "अपरिवर्तनीय" है, और पानी के प्रवाह टर्बाइन के काम की शक्ति और दक्षता को अधिकतम करने के लिए, रोटर और टर्बाइन प्रणाली को बाल्टी पर द्रव जेट के वेग को दोगुना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। और द्रव जेट की मूल गतिज ऊर्जा का एक बहुत छोटा हिस्सा पानी में रहेगा, जो बाल्टी को उसी गति से खाली और भरता है (द्रव्यमान संरक्षण देखें), ताकि उच्च दबाव वाले इनपुट द्रव को बिना किसी रुकावट के इंजेक्ट किया जा सके। किसी भी ऊर्जा को बर्बाद करने की आवश्यकता नहीं है। आम तौर पर, रोटर पर दो बाल्टियाँ एक साथ रखी जाएंगी, जो पानी के प्रवाह को जेटिंग के लिए दो बराबर पाइपों में विभाजित करने की अनुमति देगा (चित्र देखें)। यह विन्यास रोटर पर साइड लोड बलों को संतुलित करता है और चिकनाई सुनिश्चित करने में मदद करता है, जबकि द्रव जेट से गतिज ऊर्जा भी हाइड्रो टर्बाइन रोटर में स्थानांतरित हो जाती है।

चूँकि पानी और अधिकांश तरल पदार्थ लगभग असंपीडनीय होते हैं, इसलिए तरल पदार्थ के टर्बाइन में प्रवाहित होने के बाद लगभग सभी उपलब्ध ऊर्जा पहले चरण में ही प्राप्त हो जाती है। दूसरी ओर, पेल्टन टर्बाइन में केवल एक ही गतिमान पहिया खंड होता है, जबकि गैस टर्बाइन में संपीडनीय तरल पदार्थ होते हैं।

व्यावहारिक अनुप्रयोग पेल्टन टर्बाइन हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर उत्पादन के लिए सबसे अच्छे प्रकार के टर्बाइनों में से एक हैं और पर्यावरण के लिए सबसे उपयुक्त प्रकार के टर्बाइन हैं जब उपलब्ध जल स्रोत में बहुत अधिक हेड हाइट्स और कम प्रवाह दर होती है। प्रभावी। इसलिए, उच्च हेड और कम प्रवाह वाले वातावरण में, पेल्टन टर्बाइन सबसे प्रभावी है, भले ही इसे दो धाराओं में विभाजित किया गया हो, फिर भी इसमें सिद्धांत रूप में एक ही ऊर्जा होती है। इसके अलावा, दो इंजेक्शन धाराओं के लिए उपयोग किए जाने वाले नलिका तुलनीय गुणवत्ता के होने चाहिए, जिनमें से एक के लिए एक लंबी पतली ट्यूब और दूसरी के लिए एक छोटी चौड़ी ट्यूब की आवश्यकता होती है। पेल्टन टर्बाइन को सभी आकारों की साइटों में स्थापित किया जा सकता है। टन वर्ग में हाइड्रोलिक वर्टिकल शाफ्ट पेल्टन टर्बाइन वाले हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट पहले से ही मौजूद हैं। इसकी सबसे बड़ी स्थापना इकाई 200 मेगावाट तक हो सकती है। दूसरी ओर, सबसे छोटी पेल्टन टर्बाइन केवल कुछ इंच चौड़ी होती हैं और इसका उपयोग उन धाराओं से ऊर्जा निकालने के लिए किया जा सकता है जो प्रति मिनट केवल कुछ गैलन प्रवाहित करती हैं। कुछ घरेलू प्लंबिंग सिस्टम पानी की डिलीवरी के लिए पेल्टन-प्रकार के वाटरव्हील का उपयोग करते हैं। इन छोटे पेल्टन टर्बाइनों को महत्वपूर्ण बिजली पैदा करने के लिए 30 फीट (9.1 मीटर) या उससे अधिक की हेड ऊंचाई पर उपयोग के लिए अनुशंसित किया जाता है। वर्तमान में, जल प्रवाह और डिजाइन के अनुसार, पेल्टन टर्बाइन की स्थापना स्थल की हेड ऊंचाई अधिमानतः 49 से 5,905 फीट (14.9 से 1,799.8 मीटर) की सीमा में है, लेकिन वर्तमान में कोई सैद्धांतिक सीमा नहीं है।