Peltonova turbína (tiež prekladané: Peltonov vodný koleso alebo Bourdainova turbína, angl. Peltonov koleso alebo Peltonova turbína) je druh nárazovej turbíny, ktorú vyvinul americký vynálezca Lester W. Vyvinul ju Alan Pelton. Peltonove turbíny využívajú vodu na prúdenie a náraz do vodného kolesa na získavanie energie, čo sa líši od tradičného vodného kolesa so vstrekovaním nahor poháňaného samotnou váhou vody. Pred zverejnením Peltonovho návrhu existovalo niekoľko rôznych verzií nárazovej turbíny, ale boli menej účinné ako Peltonov návrh. Po opustení vodného kolesa si voda zvyčajne stále zachováva rýchlosť, čím sa stráca veľká časť kinetickej energie vodného kolesa. Geometria Peltonových lopatiek je taká, že obežné koleso opúšťa obežné koleso len pri veľmi nízkej rýchlosti po behu na polovičnej rýchlosti vodného prúdu; Peltonov návrh preto takmer úplne zachytáva nárazovú energiu vody, takže má vysokoúčinnú vodnú turbínu.
Po vstupe vysokoúčinného a vysokorýchlostného prúdu vody do potrubia je silný vodný stĺpec smerovaný cez ihlový ventil k lopatkám ventilátora v tvare vedra na pohybujúcom sa kolese, aby poháňal pohybujúce sa koleso. Toto je tiež známe ako nárazové lopatky ventilátora, obklopujú obvod hnacieho kolesa a súhrnne sa nazývajú hnacie koleso. (Podrobnosti nájdete na fotografii, vintage Peltonova turbína). Keď prúd vody dopadá na lopatky ventilátora, smer prúdenia vody sa mení v dôsledku tvaru vedra. Sila nárazu vody vyvinie moment na vedro s vodou a systém pohybujúceho sa kolesa a použije ho na otáčanie pohybujúceho sa kolesa; samotný smer prúdenia vody je „nevratný“ a výstup prúdu vody je umiestnený mimo vedra s vodou a prietok vody klesne na veľmi nízku rýchlosť. Počas tohto procesu sa hybnosť prúdu kvapaliny prenesie na pohybujúce sa koleso a odtiaľ do vodnej turbíny. Takže „ráz“ môže skutočne vykonávať prácu pre turbínu. Aby sa maximalizoval výkon a účinnosť práce turbíny, systém rotora a turbíny je navrhnutý tak, aby zdvojnásobil rýchlosť prúdu kvapaliny na vedro. Veľmi malá časť pôvodnej kinetickej energie prúdu kvapaliny zostane vo vode, čo spôsobí, že sa vedro vyprázdňuje a napĺňa rovnakou rýchlosťou (pozri zákon zachovania hmotnosti), takže vstupná kvapalina pod vysokým tlakom môže byť naďalej vstrekovaná bez prerušenia. Nie je potrebné plytvať energiou. Zvyčajne sa na rotor namontujú dve vedra vedľa seba, čo umožní rozdelenie prúdu vody do dvoch rovnakých potrubí pre tryskanie (pozri obrázok). Táto konfigurácia vyvažuje bočné zaťaženie rotora a pomáha zabezpečiť plynulosť, zatiaľ čo kinetická energia z prúdov kvapaliny sa prenáša aj na rotor vodnej turbíny.
Keďže voda a väčšina kvapalín sú takmer nestlačiteľné, takmer všetka dostupná energia sa zachytí v prvom stupni po tom, čo tekutina prúdi do turbíny. Peltonove turbíny majú na druhej strane iba jednu pohyblivú časť kolesa, na rozdiel od plynových turbín, ktoré pracujú so stlačiteľnými tekutinami.
Praktické aplikácie Peltonove turbíny patria medzi najlepšie typy turbín na výrobu vodnej energie a sú najvhodnejším typom turbíny pre prostredie, keď má dostupný zdroj vody veľmi vysoké spády a nízke prietoky. Preto je Peltonova turbína v prostredí s vysokým spádom a nízkym prietokom najefektívnejšia, aj keď je rozdelená na dva prúdy, teoreticky stále obsahuje rovnakú energiu. Potrubia používané pre dva vstrekovacie prúdy musia mať porovnateľnú kvalitu, pričom jeden z nich vyžaduje dlhú tenkú trubicu a druhý krátku širokú trubicu. Peltonove turbíny je možné inštalovať na miestach všetkých veľkostí. V triede ton už existujú vodné elektrárne s hydraulickými Peltonovými turbínami s vertikálnym hriadeľom. Ich najväčšia inštalačná jednotka môže mať výkon až 200 MW. Najmenšie Peltonove turbíny sú naopak široké len niekoľko centimetrov a možno ich použiť na získavanie energie z prúdov, ktoré pretekajú len niekoľko galónov za minútu. Niektoré domáce vodovodné systémy využívajú na dodávku vody vodné kolesá Peltonovho typu. Tieto malé Peltonove turbíny sa odporúčajú na použitie pri výškach spádu 9,1 m alebo viac, aby sa dosiahol značný výkon. V súčasnosti je výška spádu miesta inštalácie Peltonovej turbíny v závislosti od prietoku vody a jej konštrukcie výhodne v rozmedzí od 14,9 do 1 799,8 metrov, ale v súčasnosti neexistuje žiadny teoretický limit.
Čas uverejnenia: 2. apríla 2022
