Pelton-túrbína (einnig þýtt: Pelton vatnshjól eða Bourdain-túrbína, enska: Pelton wheel or Pelton Turbine) er tegund árekstrartúrbína sem þróuð var af bandaríska uppfinningamanninum Lester W. Þróuð af Alan Pelton. Pelton-túrbínur nota vatn til að flæða og lenda á vatnshjólinu til að fá orku, sem er frábrugðið hefðbundnu uppsprettuvatnshjóli sem knúið er af þyngd vatnsins sjálfs. Áður en hönnun Peltons var birt voru til nokkrar mismunandi útgáfur af árekstrartúrbínum, en þær voru minna skilvirkar en hönnun Peltons. Eftir að vatnið yfirgefur vatnshjólið hefur vatnið venjulega enn hraða, sem sóar mikilli hreyfiorku vatnshjólsins. Spaðarform Peltons er þannig að hjólið yfirgefur það aðeins á mjög litlum hraða eftir að hafa gengið á helmingi hraða vatnsþotunnar; þess vegna fangar hönnun Peltons árekstrarorku vatnsins næstum að öllu leyti, þannig að hún hefur mjög skilvirka vatnstúrbínu.
Eftir að öflugt og hraðvirkt vatnsflæði kemst inn í leiðsluna er sterkur vatnssúla beint að fötulaga viftublöðunum á hjólinu sem hreyfist í gegnum nálarlokann til að knýja hjólið. Þetta er einnig þekkt sem árekstrarviftublöð, þau umlykja jaðar drifhjólsins og eru sameiginlega kölluð drifhjól. (Sjá mynd fyrir nánari upplýsingar, Vintage Pelton túrbína). Þegar vatnsstraumurinn lendir á viftublöðunum breytist flæðisstefna vatnsins vegna lögunar fötunnar. Kraftur vatnsáhrifanna beitir momenti á vatnsfötuna og hjólakerfið og notar þetta til að snúa hjólinu; flæðisstefna vatnsins sjálfs er „óafturkræf“ og vatnsrennslisúttakið er sett utan vatnsfötunnar og rennslishraði vatnsrennslisins lækkar niður í mjög lágan hraða. Á meðan þessu ferli stendur flyst skriðþungi vökvastraumsins yfir á hjólið sem hreyfist og þaðan til vatnstúrbínunnar. Þannig getur „höggið“ sannarlega unnið fyrir túrbínuna. Til að hámarka afl og skilvirkni vinnu túrbínunnar eru snúningshluti og túrbínukerfi hönnuð til að tvöfalda hraða vökvaþotunnar á fötuna. Og mjög lítill hluti af upprunalegri hreyfiorku vökvaþotunnar verður eftir í vatninu, sem veldur því að fötan tæmist og fyllist á sama hraða (sjá massavarðveislu), þannig að hægt er að halda áfram að dæla inn háþrýstingsvökvanum án truflana. Engin orka þarf að sóa. Venjulega eru tvær fötur festar hlið við hlið á snúningshlutann, sem gerir kleift að skipta vatnsflæðinu í tvær jafnar pípur til útdælingar (sjá mynd). Þessi stilling jafnar hliðarálag á snúningshlutann og hjálpar til við að tryggja sléttleika, en hreyfiorkan frá vökvaþotunum flyst einnig til snúningshlutans á vatnstúrbínunni.
Þar sem vatn og flestir vökvar eru nánast óþjappanlegir er nánast öll tiltæk orka tekin upp í fyrsta stigi eftir að vökvinn rennur inn í túrbínuna. Pelton-túrbínur hafa hins vegar aðeins einn hreyfanlegan hjólhluta, ólíkt gastúrbínum sem starfa á þjappanlegum vökva.
Hagnýt notkun Pelton-túrbínur eru ein besta gerð túrbína fyrir vatnsaflsframleiðslu og eru hentugasta gerð túrbína fyrir umhverfið þegar tiltækt vatnsból hefur mjög mikla vatnshæð og lágt rennsli. Þess vegna, í umhverfi með miklum vatnshæð og lágu rennsli, er Pelton-túrbínan áhrifaríkust, jafnvel þótt hún sé skipt í tvo strauma, inniheldur hún samt sömu orku í orði kveðnu. Einnig verða leiðslurnar sem notaðar eru fyrir tvo innspýtingarstrauma að vera af sambærilegum gæðum, þar sem önnur þarfnast langs, þunns rörs og hin stutts, breiðs rörs. Hægt er að setja upp Pelton-túrbínur á stöðum af öllum stærðum. Það eru nú þegar til vatnsaflsvirkjanir með lóðréttum vökvaás Pelton-túrbínum í tonnaflokknum. Stærsta uppsetningareining þeirra getur verið allt að 200 MW. Minnstu Pelton-túrbínurnar eru hins vegar aðeins nokkrar tommur á breidd og hægt er að nota þær til að vinna orku úr lækjum sem renna aðeins nokkra gallona á mínútu. Sum pípulagnakerfi heimila nota Pelton-gerð vatnshjól til vatnsafhendingar. Þessar litlu Pelton-túrbínur eru ráðlagðar til notkunar í 9,1 m (30 fet) eða meira til að framleiða verulega orku. Eins og er, samkvæmt vatnsrennsli og hönnun, er hæð uppsetningarstaðar Pelton-túrbínunnar helst á bilinu 14,9 til 1799,8 metrar (49 til 5.905 fet), en engin fræðileg takmörk eru til staðar eins og er.
Birtingartími: 2. apríl 2022
