Turbina Pelton (tradusă și: roată hidrostatică Pelton sau turbină Bourdain, engleză: roată Pelton sau turbină Pelton) este un tip de turbină cu impact, dezvoltată de inventatorul american Lester W. Pelton. Turbinele Pelton folosesc apa pentru a curge și a lovi roata hidrostatică pentru a obține energie, ceea ce este diferit de roata hidrostatică tradițională cu injecție ascendentă, acționată de greutatea apei în sine. Înainte de publicarea designului lui Pelton, existau mai multe versiuni diferite ale turbinei cu impingement, dar acestea erau mai puțin eficiente decât designul lui Pelton. După ce apa părăsește roata hidrostatică, apa are de obicei încă viteză, irosind o mare parte din energia cinetică a roții hidrostatice. Geometria paletelor lui Pelton este astfel încât rotorul părăsește rotorul doar la o viteză foarte mică după ce funcționează la jumătate din viteza jetului de apă; prin urmare, designul lui Pelton captează aproape în întregime energia de impact a apei, astfel încât are o turbină hidrostatică de înaltă eficiență.
După ce fluxul de apă de mare eficiență și viteză intră în conductă, coloana puternică de apă este direcționată către palele ventilatorului în formă de găleată de pe roata mobilă prin supapa cu ac pentru a acționa roata mobilă. Aceasta este cunoscută și sub denumirea de palete ventilator de impact, care înconjoară periferia roții motrice și sunt denumite colectiv roată motrice. (Vezi fotografia pentru detalii, turbină Pelton vintage). Pe măsură ce jetul de apă lovește palele ventilatorului, direcția de curgere a apei se va schimba datorită formei găleții. Forța impactului apei va exercita un moment asupra găleții de apă și a sistemului roții mobile și va folosi acest moment pentru a roti roata mobilă; direcția de curgere a apei în sine este „ireversibilă”, iar ieșirea de curgere a apei este plasată în afara găleții de apă, iar debitul apei va scădea la o viteză foarte mică. În timpul acestui proces, impulsul jetului de fluid va fi transferat către roata mobilă și de acolo către turbina hidraulică. Deci, „șocul” poate într-adevăr să lucreze pentru turbină. Pentru a maximiza puterea și eficiența funcționării turbinei, sistemul dintre rotor și turbină este proiectat să dubleze viteza jetului de fluid asupra cupei. Și o proporție foarte mică din energia cinetică inițială a jetului de fluid va rămâne în apă, ceea ce face ca cupa să se golească și să se umple la aceeași viteză (vezi conservarea masei), astfel încât fluidul de intrare la presiune înaltă să poată continua să fie injectat fără întrerupere. Nu este nevoie să se irosească energie. De obicei, două cupe vor fi montate una lângă alta pe rotor, ceea ce va permite împărțirea fluxului de apă în două țevi egale pentru jet (vezi imaginea). Această configurație echilibrează forțele de sarcină laterală asupra rotorului și ajută la asigurarea fluidității, în timp ce energia cinetică din jeturile de fluid este, de asemenea, transferată către rotorul hidroturbinei.
Întrucât apa și majoritatea lichidelor sunt aproape incompresibile, aproape toată energia disponibilă este captată în prima etapă, după ce fluidul curge în turbină. Turbinele Pelton, pe de altă parte, au o singură secțiune de roată mobilă, spre deosebire de turbinele cu gaz care funcționează cu fluide compresibile.
Aplicații practice Turbinele Pelton sunt unul dintre cele mai bune tipuri de turbine pentru generarea de energie hidroelectrică și sunt cel mai potrivit tip de turbină pentru mediul în care sursa de apă disponibilă are înălțimi de cădere foarte mari și debite reduse. Prin urmare, în mediul cu înălțime mare și debit scăzut, turbina Pelton este cea mai eficientă, chiar dacă este împărțită în două fluxuri, aceasta conține în teorie aceeași energie. De asemenea, conductele utilizate pentru cele două fluxuri de injecție trebuie să fie de o calitate comparabilă, unul dintre ele necesitând un tub lung și subțire, iar celălalt un tub scurt și lat. Turbinele Pelton pot fi instalate în amplasamente de toate dimensiunile. Există deja centrale hidroelectrice cu turbine Pelton hidraulice cu arbore vertical din clasa tone. Cea mai mare unitate de instalare poate ajunge până la 200 MW. Cele mai mici turbine Pelton, pe de altă parte, au o lățime de doar câțiva centimetri și pot fi utilizate pentru a extrage energie din fluxuri care curg doar câțiva galoane pe minut. Unele sisteme de instalații sanitare casnice utilizează roți hidraulice de tip Pelton pentru alimentarea cu apă. Aceste turbine Pelton mici sunt recomandate pentru utilizare la înălțimi de 9,1 m sau mai mult pentru a genera o putere semnificativă. În prezent, în funcție de debitul apei și de proiectare, înălțimea de la locul de instalare a turbinei Pelton este de preferință cuprinsă între 14,9 și 1.799,8 metri, dar nu există o limită teoretică în prezent.
Data publicării: 02 aprilie 2022
