Turbina Peltona (przetłumaczone również: Koło wodne Peltona lub turbina Bourdaina, po angielsku: Koło Peltona lub Turbina Peltona) jest rodzajem turbiny uderzeniowej, która została opracowana przez amerykańskiego wynalazcę Lestera W. Opracowana przez Alana Peltona. Turbiny Peltona wykorzystują wodę do przepływu i uderzania w koło wodne w celu uzyskania energii, co różni się od tradycyjnego koła wodnego z wtryskiem do góry napędzanego ciężarem samej wody. Przed opublikowaniem projektu Peltona istniało kilka różnych wersji turbiny uderzeniowej, ale były one mniej wydajne niż projekt Peltona. Po opuszczeniu koła wodnego woda zazwyczaj nadal ma prędkość, marnując dużą część energii kinetycznej koła wodnego. Geometria łopatek Peltona jest taka, że wirnik opuszcza wirnik tylko z bardzo niską prędkością po pracy z połową prędkości strumienia wody; dlatego projekt Peltona przechwytuje energię uderzenia wody prawie w całości, dzięki czemu Ma wysokosprawną turbinę wodną.
Po wpłynięciu strumienia wody o wysokiej wydajności i dużej prędkości do rurociągu, silny słup wody jest kierowany na łopatki wentylatora w kształcie kubełka umieszczone na kole obrotowym przez zawór iglicowy, aby napędzać koło. Łopatki te, znane również jako łopatki wentylatora uderzeniowego, otaczają obwód koła napędowego i są zbiorczo nazywane kołem napędowym. (Szczegóły na zdjęciu: Turbina Peltona Vintage). Gdy strumień wody uderza w łopatki wentylatora, kierunek przepływu wody zmienia się ze względu na kształt kubełka. Siła uderzenia wody wywiera moment na kubełek i układ koła obrotowego, wykorzystując go do obrotu koła obrotowego; sam kierunek przepływu wody jest „nieodwracalny”, a wylot strumienia wody znajduje się poza kubełkiem, a prędkość przepływu wody spada do bardzo niskiej. Podczas tego procesu pęd strumienia cieczy jest przenoszony na koło obrotowe, a stamtąd na turbinę wodną. Zatem „wstrząs” może rzeczywiście wykonać pracę dla turbiny. Aby zmaksymalizować moc i wydajność pracy turbiny, układ wirnika i turbiny zaprojektowano tak, aby podwoić prędkość strumienia cieczy na zbiornik. Bardzo mała część pierwotnej energii kinetycznej strumienia cieczy pozostanie w wodzie, co spowoduje, że zbiornik będzie się opróżniał i napełniał z tą samą prędkością (patrz zasada zachowania masy), dzięki czemu ciecz wlotowa pod wysokim ciśnieniem może być wtryskiwana bez przerwy. Nie ma potrzeby marnowania energii. Zazwyczaj dwa zbiorniki będą montowane obok siebie na wirniku, co umożliwi rozdzielenie przepływu wody na dwie równe rury do wtryskiwania (patrz rysunek). Taka konfiguracja równoważy siły obciążenia bocznego na wirniku i pomaga zapewnić płynność, a energia kinetyczna ze strumieni cieczy jest również przenoszona na wirnik turbiny wodnej.
Ponieważ woda i większość cieczy są prawie nieściśliwe, niemal cała dostępna energia jest wychwytywana w pierwszym etapie, po wpłynięciu cieczy do turbiny. Turbiny Peltona natomiast, w przeciwieństwie do turbin gazowych, które działają na cieczach ściśliwych, mają tylko jedną sekcję koła obrotowego.
Praktyczne zastosowania Turbiny Peltona należą do najlepszych typów turbin do wytwarzania energii wodnej i są najbardziej odpowiednim typem turbiny dla środowiska, w którym dostępne źródło wody charakteryzuje się bardzo wysokim spadem i niskim natężeniem przepływu. Dlatego w środowisku o wysokim spadzie i niskim przepływie turbina Peltona jest najskuteczniejsza, nawet jeśli jest podzielona na dwa strumienie, nadal zawiera teoretycznie tę samą energię. Ponadto przewody używane dla dwóch strumieni wtryskowych muszą być porównywalnej jakości, z których jeden wymaga długiej, cienkiej rury, a drugi krótkiej, szerokiej rury. Turbiny Peltona mogą być instalowane w obiektach każdej wielkości. Istnieją już elektrownie wodne z hydraulicznymi turbinami Peltona z wałem pionowym w klasie ton. Największa jednostka instalacyjna może mieć moc do 200 MW. Najmniejsze turbiny Peltona mają natomiast zaledwie kilka cali szerokości i mogą być używane do pozyskiwania energii ze strumieni, które przepływają zaledwie kilka galonów na minutę. Niektóre domowe systemy wodno-kanalizacyjne wykorzystują koła wodne typu Peltona do dostarczania wody. Te małe turbiny Peltona są zalecane do stosowania na wysokościach słupa wody wynoszących 9,1 m (30 stóp) lub więcej, aby generować znaczną moc. Obecnie, biorąc pod uwagę przepływ wody i projekt, wysokość słupa wody w miejscu instalacji turbiny Peltona mieści się w zakresie od 14,9 do 1799,8 m (49 do 5905 stóp), ale obecnie nie ma teoretycznego ograniczenia.
Czas publikacji: 02-04-2022
