పెల్టన్ టర్బైన్ యొక్క అవలోకనం మరియు డిజైన్ సూత్రాలు

పెల్టన్ టర్బైన్ (దీనిని పెల్టన్ వాటర్‌వీల్ లేదా బౌర్డెన్ టర్బైన్, ఇంగ్లీష్: పెల్టన్ వీల్ లేదా పెల్టన్ టర్బైన్ అని కూడా అంటారు) అనేది ఒక రకమైన ఇంపాక్ట్ టర్బైన్, దీనిని అమెరికన్ ఆవిష్కర్త లెస్టర్ W. అలాన్ పెల్టన్ అభివృద్ధి చేశారు. పెల్టన్ టర్బైన్లు నీటిని ప్రవహించడానికి మరియు శక్తిని పొందడానికి నీటి చక్రాన్ని తాకడానికి ఉపయోగిస్తాయి, ఇది నీటి బరువుతో నడిచే సాంప్రదాయ పైకి-ఇంజెక్షన్ నీటి చక్రానికి భిన్నంగా ఉంటుంది. పెల్టన్ డిజైన్ ప్రచురించబడటానికి ముందు, ఇంపీమెంట్ టర్బైన్ యొక్క అనేక విభిన్న వెర్షన్లు ఉన్నాయి, కానీ అవి పెల్టన్ డిజైన్ కంటే తక్కువ సామర్థ్యం కలిగి ఉన్నాయి. నీరు వాటర్‌వీల్ నుండి బయలుదేరిన తర్వాత, నీరు సాధారణంగా వేగాన్ని కలిగి ఉంటుంది, వాటర్‌వీల్ యొక్క గతిశక్తిలో ఎక్కువ భాగాన్ని వృధా చేస్తుంది. పెల్టన్ యొక్క పాడిల్ జ్యామితి ఏమిటంటే, ఇంపెల్లర్ వాటర్ జెట్ యొక్క సగం వేగంతో నడిచిన తర్వాత ఇంపెల్లర్ చాలా తక్కువ వేగంతో ఇంపెల్లర్‌ను వదిలివేస్తుంది; అందువల్ల, పెల్టన్ డిజైన్ నీటి ప్రభావ శక్తిని దాదాపు పూర్తిగా సంగ్రహిస్తుంది, తద్వారా అధిక సామర్థ్యం గల నీటి టర్బైన్‌ను కలిగి ఉంటుంది.

అధిక సామర్థ్యం గల అధిక-వేగ నీటి ప్రవాహం పైప్‌లైన్‌లోకి ప్రవేశించిన తర్వాత, బలమైన నీటి స్తంభం సూది వాల్వ్ ద్వారా కదిలే చక్రంపై ఉన్న బకెట్ ఆకారపు ఫ్యాన్ బ్లేడ్‌లకు దర్శకత్వం వహించబడుతుంది, ఇది కదిలే చక్రాన్ని నడిపిస్తుంది. దీనిని ఇంపీజిమెంట్ ఫ్యాన్ బ్లేడ్‌లు అని కూడా పిలుస్తారు, అవి డ్రైవింగ్ వీల్ యొక్క అంచును చుట్టుముట్టాయి మరియు సమిష్టిగా డ్రైవింగ్ వీల్ అని పిలుస్తారు. (వివరాల కోసం ఫోటో చూడండి, వింటేజ్ పెల్టన్ టర్బైన్). వాటర్ జెట్ ఫ్యాన్ బ్లేడ్‌లపై ఢీకొన్నప్పుడు, బకెట్ ఆకారం కారణంగా నీటి ప్రవాహ దిశ మారుతుంది. నీటి ప్రభావం యొక్క శక్తి నీటి బకెట్ మరియు కదిలే చక్ర వ్యవస్థపై ఒక క్షణం చూపుతుంది మరియు కదిలే చక్రాన్ని తిప్పడానికి దీనిని ఉపయోగిస్తుంది; నీటి ప్రవాహ దిశ "తిరిగి మార్చలేనిది", మరియు నీటి ప్రవాహ అవుట్‌లెట్ నీటి బకెట్ వెలుపల సెట్ చేయబడుతుంది మరియు నీటి ప్రవాహం యొక్క ప్రవాహ రేటు చాలా తక్కువ వేగానికి పడిపోతుంది. ఈ ప్రక్రియలో, ద్రవ జెట్ యొక్క మొమెంటం కదిలే చక్రానికి మరియు అక్కడి నుండి నీటి టర్బైన్‌కు బదిలీ చేయబడుతుంది. కాబట్టి "షాక్" వాస్తవానికి టర్బైన్ కోసం పని చేయగలదు. టర్బైన్ పని యొక్క శక్తి మరియు సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి, రోటర్ మరియు టర్బైన్ వ్యవస్థ బకెట్‌పైకి ద్రవ జెట్ వేగాన్ని రెట్టింపు చేయడానికి రూపొందించబడింది. మరియు ద్రవ జెట్ యొక్క అసలు గతిశక్తిలో చాలా తక్కువ భాగం నీటిలోనే ఉంటుంది, ఇది బకెట్‌ను ఖాళీ చేస్తుంది మరియు అదే వేగంతో నింపుతుంది (ద్రవ్యరాశి పరిరక్షణ చూడండి), తద్వారా అధిక పీడన ఇన్‌పుట్ ద్రవాన్ని అంతరాయం లేకుండా ఇంజెక్ట్ చేయడం కొనసాగించవచ్చు. ఎటువంటి శక్తిని వృధా చేయవలసిన అవసరం లేదు. సాధారణంగా, రోటర్‌పై రెండు బకెట్లు పక్కపక్కనే అమర్చబడతాయి, ఇది నీటి ప్రవాహాన్ని జెట్టింగ్ కోసం రెండు సమాన పైపులుగా విభజించడానికి అనుమతిస్తుంది (చిత్రాన్ని చూడండి). ఈ కాన్ఫిగరేషన్ రోటర్‌పై సైడ్ లోడ్ శక్తులను సమతుల్యం చేస్తుంది మరియు సున్నితత్వాన్ని నిర్ధారించడంలో సహాయపడుతుంది, అయితే ద్రవ జెట్‌ల నుండి గతిశక్తి కూడా హైడ్రో టర్బైన్ రోటర్‌కు బదిలీ చేయబడుతుంది.

నీరు మరియు చాలా ద్రవాలు దాదాపుగా సంపీడనానికి గురికావు కాబట్టి, ద్రవం టర్బైన్‌లోకి ప్రవహించిన తర్వాత అందుబాటులో ఉన్న శక్తి అంతా మొదటి దశలోనే సంగ్రహించబడుతుంది. మరోవైపు, పెల్టన్ టర్బైన్‌లు సంపీడన ద్రవాలపై పనిచేసే గ్యాస్ టర్బైన్‌ల మాదిరిగా కాకుండా ఒకే ఒక కదిలే చక్ర విభాగాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలు పెల్టన్ టర్బైన్లు జలవిద్యుత్ ఉత్పత్తికి ఉత్తమమైన టర్బైన్లలో ఒకటి మరియు అందుబాటులో ఉన్న నీటి వనరు చాలా ఎక్కువ హెడ్ ఎత్తులు మరియు తక్కువ ప్రవాహ రేట్లు కలిగి ఉన్నప్పుడు పర్యావరణానికి అత్యంత అనుకూలమైన టర్బైన్ రకం. ప్రభావవంతమైనది. అందువల్ల, అధిక హెడ్ మరియు తక్కువ ప్రవాహ వాతావరణంలో, పెల్టన్ టర్బైన్ అత్యంత ప్రభావవంతమైనది, దీనిని రెండు ప్రవాహాలుగా విభజించినప్పటికీ, ఇది ఇప్పటికీ సిద్ధాంతపరంగా ఒకే శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. అలాగే, రెండు ఇంజెక్షన్ స్ట్రీమ్‌లకు ఉపయోగించే కండ్యూట్‌లు పోల్చదగిన నాణ్యతను కలిగి ఉండాలి, వాటిలో ఒకటి పొడవైన సన్నని ట్యూబ్ మరియు మరొకటి చిన్న వెడల్పు ట్యూబ్ అవసరం. పెల్టన్ టర్బైన్‌లను అన్ని పరిమాణాల సైట్‌లలో ఇన్‌స్టాల్ చేయవచ్చు. టన్ తరగతిలో హైడ్రాలిక్ వర్టికల్ షాఫ్ట్ పెల్టన్ టర్బైన్‌లతో ఇప్పటికే జలవిద్యుత్ ప్లాంట్లు ఉన్నాయి. దీని అతిపెద్ద ఇన్‌స్టాలేషన్ యూనిట్ 200 MW వరకు ఉంటుంది. మరోవైపు, అతి చిన్న పెల్టన్ టర్బైన్‌లు కొన్ని అంగుళాల వెడల్పు మాత్రమే కలిగి ఉంటాయి మరియు నిమిషానికి కొన్ని గ్యాలన్లు మాత్రమే ప్రవహించే ప్రవాహాల నుండి శక్తిని సేకరించేందుకు ఉపయోగించవచ్చు. కొన్ని గృహ ప్లంబింగ్ వ్యవస్థలు నీటి పంపిణీ కోసం పెల్టన్-రకం వాటర్‌వీల్‌లను ఉపయోగిస్తాయి. ఈ చిన్న పెల్టన్ టర్బైన్లు గణనీయమైన శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి 30 అడుగులు (9.1 మీ) లేదా అంతకంటే ఎక్కువ హెడ్ ఎత్తులలో ఉపయోగించడానికి సిఫార్సు చేయబడ్డాయి. ప్రస్తుతం, నీటి ప్రవాహం మరియు డిజైన్ ప్రకారం, పెల్టన్ టర్బైన్ యొక్క సంస్థాపనా స్థలం యొక్క హెడ్ ఎత్తు ప్రాధాన్యంగా 49 నుండి 5,905 అడుగుల (14.9 నుండి 1,799.8 మీటర్లు) పరిధిలో ఉంది, కానీ ప్రస్తుతం సైద్ధాంతిక పరిమితి లేదు.