Turbine ya maji, na turbine za Kaplan, Pelton, na Francis zikiwa za kawaida zaidi, ni mashine kubwa ya mzunguko ambayo inafanya kazi kubadilisha nishati ya kinetiki na inayoweza kuwa ya umeme wa maji. Sawa hizi za kisasa za gurudumu la maji zimetumika kwa zaidi ya miaka 135 kwa uzalishaji wa nguvu za viwandani, na hivi karibuni zaidi uzalishaji wa nishati ya maji.
Je, Turbine za Maji Zinatumika kwa Leo?
Leo, umeme wa maji unachangia 16% ya uzalishaji wa umeme ulimwenguni. Katika karne ya 19, mitambo ya maji ilitumiwa sana kwa nguvu za viwandani kabla ya gridi za umeme kuenea. Hivi sasa, hutumiwa kwa ajili ya uzalishaji wa nguvu za umeme na zinaweza kupatikana katika mabwawa au maeneo ambapo mtiririko mkubwa wa maji hutokea.
Huku mahitaji ya nishati duniani yakiongezeka kwa kasi na mambo kama vile mabadiliko ya hali ya hewa na kupungua kwa nishati ya visukuku, umeme unaotokana na maji una uwezo wa kuleta athari kubwa kama aina ya nishati ya kijani duniani kote. Utafutaji wa vyanzo vya nishati rafiki kwa mazingira na safi unavyoendelea, turbine za Francis zinaweza kuwa suluhisho maarufu na linalokubalika zaidi katika miaka ijayo.
Je, Mitambo ya Maji Huzalishaje Umeme?
Shinikizo la maji linaloundwa kutoka kwa maji asilia au bandia linalotiririka lipo kama chanzo cha nishati kwa mitambo ya maji. Nishati hii inakamatwa na kugeuzwa kuwa nguvu ya umeme wa maji. Kiwanda cha kuzalisha umeme kwa maji kwa ujumla kitatumia bwawa kwenye mto unaotumika kuhifadhi maji. Kisha maji hutolewa kwa nyongeza, yakitiririka kupitia turbine, kuizungusha, na kuwasha jenereta ambayo kisha hutoa umeme.
Mitambo ya Maji ni Mikubwa Gani?
Kulingana na kichwa wanachofanyia kazi, turbine za maji zinaweza kugawanywa katika kichwa cha juu, cha kati na cha chini. Mifumo ya nguvu ya maji yenye vichwa vidogo ni mikubwa zaidi, kwani turbine ya maji inapaswa kuwa kubwa ili kufikia kiwango cha juu cha mtiririko huku shinikizo la chini la maji likiwekwa kwenye blade. Kwa upande mwingine, mifumo ya juu ya nguvu ya maji haihitaji mzingo mkubwa wa uso kama huo, kwani hutumiwa kutumia nishati kutoka kwa vyanzo vya maji vinavyosonga haraka.
Chati inayoelezea ukubwa wa sehemu tofauti za mfumo wa umeme wa maji ikiwa ni pamoja na turbine ya maji
Chati inayoelezea ukubwa wa sehemu tofauti za mfumo wa nguvu za maji ikijumuisha turbine ya maji
Hapo chini, tutaelezea mifano michache ya aina tofauti za turbine za maji zinazotumiwa kwa matumizi tofauti na shinikizo la maji.
Kaplan Turbine (0-60m Shinikizo Mkuu)
Mitambo hii inajulikana kama turbine za athari ya mtiririko wa axial, kwani hubadilisha shinikizo la maji linapopita ndani yake. Turbine ya Kaplan inafanana na propela na ina blade zinazoweza kurekebishwa ili kuongeza ufanisi zaidi juu ya anuwai ya viwango vya maji na shinikizo.
Mchoro wa turbine ya Kaplan
Pelton Turbine (300m-1600m Shinikizo kichwa)
Turbine ya Pelton—au gurudumu la Pelton—inajulikana kama turbine ya msukumo, kama ile inayotoa nishati kutoka kwa maji yanayosonga. Turbine hii inafaa kwa matumizi ya kichwa cha juu, kwani inahitaji kiasi kikubwa cha shinikizo la maji ili kutumia nguvu kwenye ndoo za umbo la kijiko, na kusababisha disk kuzunguka na kuzalisha nguvu.
Turbine ya Pelton
Francis Turbine (Kichwa cha Shinikizo cha mita 60-300)
Turbine ya mwisho na maarufu zaidi ya maji, turbine ya Francis, inachangia 60% ya nguvu ya maji ulimwenguni. Inafanya kazi kama turbine ya athari na athari inayofanya kazi kwenye kichwa cha wastani, turbine ya Francis inachanganya dhana za mtiririko wa axial na radial. Kwa kufanya hivi, turbine inajaza pengo kati ya turbine za juu na za chini, na kuunda muundo mzuri zaidi, na kutoa changamoto kwa wahandisi leo ili kuiboresha zaidi.
Hasa zaidi, turbine ya Francis hufanya kazi kwa maji yanayotiririka kupitia ganda la ond ndani ya mikondo ya mwongozo (tuli) ambayo hudhibiti mtiririko wa maji kuelekea kwenye visu (zinazosonga). Maji hulazimisha mkimbiaji kuzunguka kupitia athari na athari ya pamoja ya nguvu, mwishowe hutoka kwa mkimbiaji kupitia bomba la rasimu ambalo hutiririsha mtiririko wa maji kwenye mazingira ya nje.
Ninachaguaje Muundo wa Turbine ya Maji?
Kuchagua muundo bora wa turbine mara nyingi huja kwa jambo moja; kiasi cha kichwa na kiwango cha mtiririko unaopatikana kwako. Mara tu unapogundua ni aina gani ya shinikizo la maji unayoweza kutumia, basi unaweza kuamua ikiwa "muundo wa turbine ya athari" iliyoambatanishwa kama vile turbine ya Francis au "muundo wa turbine ya msukumo", kama vile turbine ya Pelton inafaa zaidi.
Mchoro wa turbine ya maji
Hatimaye, unaweza kuanzisha kasi muhimu ya mzunguko wa jenereta yako ya umeme iliyopendekezwa.
Muda wa kutuma: Jul-15-2022
