उझबेकिस्तानमधील पर्यायी ऊर्जा जलविद्युत जनरेटर ५०० किलोवॅट फ्रान्सिस हायड्रो टर्बाइन जनरेटर

फ्रान्सिस टर्बाइनची व्याख्या म्हणजे इम्पल्स आणि रिॲक्शन टर्बाइन यांचे मिश्रण, ज्यामध्ये पाती त्यातून वाहणाऱ्या पाण्याच्या रिॲक्शन आणि इम्पल्स बलाचा वापर करून फिरतात आणि अधिक कार्यक्षमतेने वीज निर्माण करतात. फ्रान्सिस टर्बाइनचा वापर वीज निर्मितीसाठी बहुतेकदा मध्यम किंवा मोठ्या जलविद्युत केंद्रांमध्ये केला जातो.
या टर्बाइनचा वापर २ मीटर इतक्या कमी आणि ३०० मीटर इतक्या जास्त दाबाच्या पातळीसाठी केला जाऊ शकतो. याव्यतिरिक्त, या टर्बाइन फायदेशीर आहेत कारण त्या उभ्या स्थितीत जितक्या चांगल्या प्रकारे काम करतात, तितक्याच त्या आडव्या स्थितीतही चांगल्या प्रकारे काम करतात. फ्रान्सिस टर्बाइनमधून जाणाऱ्या पाण्याचा दाब कमी होतो, परंतु त्याचा वेग कमी-अधिक प्रमाणात तसाच राहतो, त्यामुळे याला रिॲक्शन टर्बाइन मानले जाईल.

प्रत्येक फ्रान्सिस टर्बाइनच्या मुख्य घटकांच्या आकृतीचे वर्णन खालीलप्रमाणे आहे.

सर्पिल आवरण
स्पायरल केसिंग हे टर्बाइनमध्ये पाणी आत येण्याचे माध्यम आहे. जलाशय किंवा धरणातून वाहणारे पाणी या पाईपमधून उच्च दाबाने प्रवाहित केले जाते. टर्बाइनची पाती वर्तुळाकारात बसवलेली असतात, याचा अर्थ असा की, कार्यक्षमतेने आघात होण्यासाठी टर्बाइनच्या पात्यांवर आदळणारे पाणी वर्तुळाकार अक्षातूनच वाहणे आवश्यक असते. त्यामुळे स्पायरल केसिंगचा वापर केला जातो, परंतु पाण्याच्या वर्तुळाकार गतीमुळे त्याचा दाब कमी होतो.
समान दाब कायम ठेवण्यासाठी केसिंगचा व्यास हळूहळू कमी केला जातो, त्यामुळे रनर ब्लेड्सवर आदळणारी गती किंवा वेग एकसमान राहतो.

स्टे वेन्स
स्टे आणि गाइड वेन्स पाण्याला रनर ब्लेड्सकडे निर्देशित करतात. स्टे वेन्स त्यांच्या जागी स्थिर राहतात आणि रनर ब्लेड्समध्ये पाणी प्रवेश करताना, त्रिज्यीय प्रवाहामुळे होणारे पाण्याचे भोवरे कमी करतात, त्यामुळे टर्बाइन अधिक कार्यक्षम बनते.

मार्गदर्शक पंखे
मार्गदर्शक पाती स्थिर नसतात, कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी टर्बाइनच्या पात्यांवर पाणी आदळण्याचा कोन नियंत्रित करण्याकरिता ती गरजेनुसार आपला कोन बदलतात. तसेच, ती रनर पात्यांमध्ये जाणाऱ्या पाण्याच्या प्रवाहाचा दर नियंत्रित करतात, ज्यामुळे टर्बाइनवरील भारानुसार टर्बाइनच्या ऊर्जा उत्पादनावर नियंत्रण ठेवले जाते.

धावपटू ब्लेड
रनर ब्लेड्स हे कोणत्याही फ्रान्सिस टर्बाइनचे हृदय असतात. ही अशी केंद्रे आहेत जिथे द्रव आदळतो आणि या आघातामुळे निर्माण होणाऱ्या स्पर्शरेषीय बलामुळे टर्बाइनचा शाफ्ट फिरतो, ज्यामुळे टॉर्क निर्माण होतो. इनलेट आणि आउटलेट येथील ब्लेडच्या कोनांच्या रचनेकडे बारकाईने लक्ष देणे आवश्यक आहे, कारण हे वीज उत्पादनावर परिणाम करणारे प्रमुख घटक आहेत.
रनरच्या पात्यांचे दोन भाग असतात. खालचा अर्धा भाग एका लहान बादलीच्या आकाराचा बनवलेला असतो, जो पाण्याच्या आवेग क्रियेचा वापर करून टर्बाइन फिरवतो. तर पात्यांचा वरचा भाग त्यातून वाहणाऱ्या पाण्याच्या प्रतिक्रिया बलाचा वापर करतो. या दोन बलांमुळे रनर फिरतो.

ड्राफ्ट ट्यूब
रिॲक्शन टर्बाइनच्या रनरच्या निर्गमन बिंदूवरील दाब सामान्यतः वातावरणीय दाबापेक्षा कमी असतो. निर्गमन बिंदूवरील पाणी थेट टेलरेसमध्ये सोडता येत नाही. टर्बाइनच्या निर्गमन बिंदूपासून टेलरेसमध्ये पाणी सोडण्यासाठी, हळूहळू क्षेत्रफळ वाढणाऱ्या नळीचा किंवा पाईपचा वापर केला जातो.
वाढत्या क्षेत्रफळाच्या या नळीला ड्राफ्ट ट्यूब म्हणतात. नळीचे एक टोक रनरच्या आउटलेटला जोडलेले असते. मात्र, दुसरे टोक टेल-रेसमध्ये पाण्याच्या पातळीखाली बुडवलेले असते.