Turbin air, dengan turbin Kaplan, Pelton, dan Francis sebagai turbin yang paling biasa, ialah mesin berputar besar yang berfungsi untuk menukar tenaga kinetik dan potensi kepada hidroelektrik. Roda air yang setara moden ini telah digunakan selama lebih 135 tahun untuk penjanaan kuasa industri, dan lebih baru-baru ini penjanaan tenaga kuasa hidro.
Apakah Turbin Air Digunakan untuk Hari Ini?
Hari ini, kuasa hidro menyumbang kepada 16% daripada penjanaan kuasa dunia. Pada abad ke-19, turbin air kebanyakannya digunakan untuk kuasa industri sebelum grid elektrik meluas. Pada masa ini, ia digunakan untuk penjanaan kuasa elektrik dan boleh didapati di empangan atau kawasan di mana aliran air deras berlaku.
Dengan permintaan tenaga global meningkat dengan pesat dan faktor seperti perubahan iklim dan bahan api fosil yang semakin berkurangan, hidroelektrik berpotensi memberi impak yang besar sebagai satu bentuk tenaga hijau pada skala seluruh dunia. Memandangkan pencarian sumber tenaga yang mesra alam dan bersih berterusan, turbin Francis boleh terbukti menjadi penyelesaian yang sangat popular dan semakin diterima pakai pada tahun-tahun akan datang.
Bagaimana Turbin Air Menjana Elektrik?
Tekanan air yang dihasilkan daripada air yang mengalir secara semula jadi atau buatan wujud sebagai sumber tenaga untuk turbin air. Tenaga ini ditangkap dan diubah menjadi kuasa hidroelektrik. Sebuah loji kuasa hidro biasanya akan menggunakan empangan di sungai yang aktif untuk menyimpan air. Air kemudiannya dilepaskan secara beransur-ansur, mengalir melalui turbin, memutarkannya, dan mengaktifkan penjana yang kemudiannya menghasilkan elektrik.
Seberapa Besar Turbin Air?
Berdasarkan kepala di mana ia beroperasi, turbin air boleh dikelaskan kepada kepala tinggi, sederhana dan rendah. Sistem kuasa hidro kepala rendah adalah lebih besar, kerana turbin air perlu besar untuk mencapai kadar aliran yang tinggi manakala tekanan air rendah dikenakan merentasi bilah. Sebaliknya, sistem kuasa hidro berkepala tinggi tidak memerlukan lilitan permukaan yang begitu besar, kerana ia digunakan untuk memanfaatkan tenaga daripada sumber air yang bergerak lebih pantas.
Carta menerangkan saiz bahagian sistem kuasa hidro yang berbeza termasuk turbin air
Carta yang menerangkan saiz bahagian sistem kuasa hidro yang berbeza termasuk turbin air
Di bawah, kami akan menerangkan beberapa contoh pelbagai jenis turbin air yang digunakan untuk aplikasi dan tekanan air yang berbeza.
Turbin Kaplan (Kepala Tekanan 0-60m)
Turbin ini dikenali sebagai turbin tindak balas aliran paksi, kerana ia mengubah tekanan air semasa ia mengalir melaluinya. Turbin Kaplan menyerupai kipas dan mempunyai bilah boleh laras untuk memaksimumkan kecekapan ke atas julat paras air dan tekanan.
Gambar rajah turbin Kaplan
Turbin Pelton (300m-1600m Kepala tekanan)
Turbin Pelton—atau roda Pelton—dikenali sebagai turbin impuls, sebagai turbin yang mengekstrak tenaga daripada air yang bergerak. Turbin ini sesuai untuk aplikasi kepala tinggi, kerana ia memerlukan jumlah tekanan air yang tinggi untuk mengenakan daya pada baldi berbentuk sudu, dan menyebabkan cakera berputar dan menjana kuasa.
Turbin Pelton
Turbin Francis (60m-300m Kepala Tekanan)
Turbin air terakhir dan paling terkenal, turbin Francis, menyumbang 60% daripada kuasa hidro dunia. Berfungsi sebagai turbin impak dan tindak balas yang beroperasi pada kepala sederhana, turbin Francis menggabungkan konsep aliran paksi dan jejari. Dengan melakukan ini, turbin mengisi jurang antara turbin berkepala tinggi dan rendah, mencipta reka bentuk yang lebih cekap, dan jurutera mencabar hari ini untuk menambah baiknya lagi.
Secara lebih khusus, turbin Francis beroperasi dengan air yang mengalir melalui selongsong lingkaran ke dalam ram pemandu (statik) yang mengawal aliran air ke arah bilah pelari (bergerak). Air memaksa pelari untuk berputar melalui gabungan impak dan tindak balas daya, akhirnya keluar dari pelari melalui tiub draf yang mengeluarkan aliran air ke persekitaran luaran.
Bagaimana Saya Memilih Reka Bentuk Turbin Air?
Memilih reka bentuk turbin yang optimum selalunya bergantung kepada satu perkara; jumlah kepala dan kadar aliran boleh diakses oleh anda. Sebaik sahaja anda telah menetapkan jenis tekanan air yang boleh anda gunakan, anda kemudian boleh memutuskan sama ada "reka bentuk turbin tindak balas" yang disertakan seperti turbin Francis atau "reka bentuk turbin impuls" terbuka, seperti turbin Pelton adalah lebih sesuai.
Gambar rajah turbin air
Akhir sekali, anda boleh menetapkan kelajuan putaran yang diperlukan bagi penjana elektrik yang dicadangkan anda.
Masa siaran: Jul-15-2022
