Alternativ energi vannkraftgenerator 500 kW Francis vannturbingenerator i Usbekistan

Definisjonen av en francisturbin er en kombinasjon av både impuls- og reaksjonsturbin, der bladene roterer ved hjelp av både reaksjons- og impulskraften fra vannet som strømmer gjennom dem, og produserer elektrisitet mer effektivt. Francisturbiner brukes oftest til produksjon av elektrisitet i mellomstore eller store vannkraftverk.
Disse turbinene kan brukes for fallhøyder så lave som 2 meter og så høye som 300 meter. I tillegg er disse turbinene fordelaktige ettersom de fungerer like bra når de er plassert horisontalt som når de er orientert vertikalt. Vannet som går gjennom en Francis-turbin mister trykk, men holder seg med mer eller mindre samme hastighet, så den vil bli ansett som en reaksjonsturbin.

Beskrivelsen av hovedkomponentdiagrammet til hver Francis-turbin er som følger.

Spiralhus
Spiralhuset er innløpsmediet for vann til turbinen. Vannet som strømmer fra reservoaret eller demningen føres gjennom dette røret med høyt trykk. Turbinebladene er plassert i en sirkel, noe som betyr at vannet som treffer turbinbladene skal strømme i en sirkelakse for effektiv støting. Derfor brukes et spiralhus, men på grunn av vannets sirkulære bevegelse mister det trykket sitt.
For å opprettholde samme trykk reduseres diameteren på foringsrøret gradvis, og dermed treffer jevn momentum eller hastighet løpebladene.

Hold deg i gang
Støtte- og styrevinger leder vannet til løpebladene. Støttevingene forblir stasjonære i sin posisjon og reduserer virvlen av vann på grunn av radial strømning når det kommer inn i løpebladene, noe som gjør turbinen mer effektiv.

Ledevinger
Ledevinger er ikke stasjonære, de endrer vinkelen sin i henhold til behovet for å kontrollere vinkelen vannet treffer turbinbladene for å øke effektiviteten. De regulerer også vannstrømmen inn i løpebladene og kontrollerer dermed turbinens effekt i henhold til belastningen på turbinen.

Løperblader
Løpebladene er hjertet i enhver Francis-turbin. Dette er sentrene der væsken treffer, og den tangentielle kraften fra støtet får turbinens aksel til å rotere, noe som produserer dreiemoment. Det er nødvendig å være nøye med utformingen av bladvinklene ved innløp og utløp, da dette er viktige parametere som påvirker kraftproduksjonen.
Løpebladene har to deler. Den nedre halvdelen er formet som en liten bøtte for å rotere turbinen ved hjelp av impulsvirkningen fra vannet, mens den øvre delen av bladene bruker reaksjonskraften fra vannet som strømmer gjennom den. Løpebladene roterer ved hjelp av disse to kreftene.

Trekkrør
Trykket ved utløpet av reaksjonsturbinens løperør er vanligvis lavere enn atmosfærisk trykk. Vannet ved utløpet kan ikke ledes direkte ut i avløpsrøret. Et rør eller en slange med gradvis økende areal brukes til å lede vann fra turbinens utløp til avløpsrøret.
Dette røret med det økende arealet kalles et trekkrør. Den ene enden av røret er koblet til utløpet på løpehjulet. Den andre enden er imidlertid nedsenket under vannnivået i haleløpet.