పెల్టన్ టర్బైన్ యొక్క అవలోకనం మరియు రూపకల్పన సూత్రాలు

పెల్టన్ టర్బైన్ (అనువాదం: పెల్టన్ వాటర్‌వీల్ లేదా బోర్డెయిన్ టర్బైన్, ఆంగ్లం: పెల్టన్ వీల్ లేదా పెల్టన్ టర్బైన్) అనేది ఒక రకమైన ఇంపాక్ట్ టర్బైన్, దీనిని అమెరికన్ ఆవిష్కర్త లెస్టర్ డబ్ల్యూ. అలన్ పెల్టన్ అభివృద్ధి చేశారు. పెల్టన్ టర్బైన్‌లు శక్తిని పొందడానికి, నీటి ప్రవాహాన్ని ఉపయోగించి వాటర్‌వీల్‌ను ఢీకొట్టిస్తాయి. ఇది కేవలం నీటి బరువుతో నడిచే, పైకి నీటిని పంపే సాంప్రదాయ వాటర్‌వీల్‌కు భిన్నంగా ఉంటుంది. పెల్టన్ డిజైన్ ప్రచురించబడటానికి ముందు, ఇంపింజ్‌మెంట్ టర్బైన్ యొక్క అనేక విభిన్న వెర్షన్‌లు ఉండేవి, కానీ అవి పెల్టన్ డిజైన్ కంటే తక్కువ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండేవి. నీరు వాటర్‌వీల్ నుండి బయటకు వచ్చిన తర్వాత, సాధారణంగా దానికి ఇంకా వేగం ఉంటుంది, దీనివల్ల వాటర్‌వీల్ యొక్క గతిజ శక్తిలో ఎక్కువ భాగం వృధా అవుతుంది. పెల్టన్ యొక్క పాడిల్ జ్యామితి ఈ విధంగా ఉంటుంది: ఇంపెల్లర్ నీటి జెట్ వేగంలో సగం వేగంతో నడిచిన తర్వాత చాలా తక్కువ వేగంతో మాత్రమే బయటకు వస్తుంది; అందువల్ల, పెల్టన్ డిజైన్ నీటి యొక్క తాకిడి శక్తిని దాదాపు పూర్తిగా సంగ్రహిస్తుంది, తద్వారా ఇది అధిక-సామర్థ్యం గల వాటర్ టర్బైన్‌గా ఉంటుంది.

అధిక సామర్థ్యం గల అధిక-వేగపు నీటి ప్రవాహం పైప్‌లైన్‌లోకి ప్రవేశించిన తర్వాత, బలమైన నీటి స్తంభం నీడిల్ వాల్వ్ ద్వారా కదిలే చక్రంపై ఉన్న బకెట్ ఆకారపు ఫ్యాన్ బ్లేడ్‌ల వైపు మళ్లించబడి, ఆ కదిలే చక్రాన్ని నడుపుతుంది. వీటిని ఇంపింజ్‌మెంట్ ఫ్యాన్ బ్లేడ్‌లు అని కూడా అంటారు; ఇవి డ్రైవింగ్ వీల్ చుట్టూ ఉంటాయి, మరియు వీటన్నింటినీ కలిపి డ్రైవింగ్ వీల్ అని పిలుస్తారు. (వివరాల కోసం ఫోటో చూడండి, వింటేజ్ పెల్టన్ టర్బైన్). నీటి జెట్ ఫ్యాన్ బ్లేడ్‌లను తాకినప్పుడు, బకెట్ ఆకారం కారణంగా నీటి ప్రవాహ దిశ మారుతుంది. నీటి తాకిడి వల్ల కలిగే బలం, నీటి బకెట్ మరియు కదిలే చక్రం వ్యవస్థపై ఒక టార్క్‌ను ప్రయోగిస్తుంది, మరియు దీనిని ఉపయోగించి కదిలే చక్రాన్ని తిప్పుతుంది; నీటి ప్రవాహ దిశ "తిరిగి మార్చలేనిది", మరియు నీటి ప్రవాహ అవుట్‌లెట్ నీటి బకెట్ వెలుపల అమర్చబడి ఉంటుంది, దీనివల్ల నీటి ప్రవాహ వేగం చాలా తక్కువ స్థాయికి పడిపోతుంది. ఈ ప్రక్రియలో, ద్రవ జెట్ యొక్క ద్రవ్యవేగం కదిలే చక్రానికి మరియు అక్కడి నుండి వాటర్ టర్బైన్‌కు బదిలీ చేయబడుతుంది. కాబట్టి ఈ "షాక్" నిజానికి టర్బైన్ కోసం పని చేయగలదు. టర్బైన్ పని యొక్క శక్తిని మరియు సామర్థ్యాన్ని గరిష్ఠం చేయడానికి, బకెట్‌పైకి వచ్చే ద్రవ జెట్ యొక్క వేగాన్ని రెట్టింపు చేసే విధంగా రోటర్ మరియు టర్బైన్ వ్యవస్థను రూపొందించారు. మరియు ద్రవ జెట్ యొక్క అసలు గతి శక్తిలో చాలా చిన్న భాగం నీటిలోనే మిగిలి ఉంటుంది, ఇది బకెట్‌ను ఒకే వేగంతో ఖాళీ చేయడానికి మరియు నింపడానికి వీలు కల్పిస్తుంది (ద్రవ్యరాశి నిత్యత్వ నియమాన్ని చూడండి), తద్వారా అధిక పీడనంతో కూడిన ఇన్‌పుట్ ద్రవాన్ని అంతరాయం లేకుండా నిరంతరం ఇంజెక్ట్ చేయవచ్చు. ఏ శక్తి కూడా వృధా కానవసరం లేదు. సాధారణంగా, రోటర్‌పై రెండు బకెట్లను పక్కపక్కనే అమర్చుతారు, ఇది నీటి ప్రవాహాన్ని జెట్టింగ్ కోసం రెండు సమాన పైపులుగా విభజించడానికి అనుమతిస్తుంది (చిత్రాన్ని చూడండి). ఈ అమరిక రోటర్‌పై ఉండే పార్శ్వ భార బలాలను సమతుల్యం చేస్తుంది మరియు ప్రవాహాన్ని సున్నితంగా ఉంచడంలో సహాయపడుతుంది, అదే సమయంలో ద్రవ జెట్‌ల నుండి వచ్చే గతి శక్తి కూడా హైడ్రో టర్బైన్ రోటర్‌కు బదిలీ చేయబడుతుంది.

నీరు మరియు చాలా ద్రవాలు దాదాపుగా సంపీడనం చెందనివి కాబట్టి, ద్రవం టర్బైన్‌లోకి ప్రవహించిన తర్వాత మొదటి దశలోనే అందుబాటులో ఉన్న శక్తి దాదాపుగా మొత్తం సంగ్రహించబడుతుంది. మరోవైపు, సంపీడనం చెందే ద్రవాలతో పనిచేసే గ్యాస్ టర్బైన్‌ల వలె కాకుండా, పెల్టన్ టర్బైన్‌లలో కదిలే చక్రం ఉన్న భాగం ఒక్కటే ఉంటుంది.

ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలు: జలవిద్యుత్ ఉత్పత్తికి పెల్టన్ టర్బైన్లు ఉత్తమమైన టర్బైన్ రకాల్లో ఒకటి. అందుబాటులో ఉన్న నీటి వనరుకు చాలా ఎక్కువ హెడ్ ఎత్తులు మరియు తక్కువ ప్రవాహ రేట్లు ఉన్నప్పుడు, ఈ రకమైన టర్బైన్ పర్యావరణానికి అత్యంత అనుకూలమైనది. అందువల్ల, అధిక హెడ్ మరియు తక్కువ ప్రవాహం ఉన్న వాతావరణంలో, పెల్టన్ టర్బైన్ అత్యంత సమర్థవంతమైనది. దీనిని రెండు ప్రవాహాలుగా విభజించినప్పటికీ, సిద్ధాంతపరంగా ఇది అదే శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. అలాగే, రెండు ఇంజెక్షన్ ప్రవాహాల కోసం ఉపయోగించే గొట్టాలు పోల్చదగిన నాణ్యతతో ఉండాలి, వాటిలో ఒకదానికి పొడవైన సన్నని గొట్టం మరియు మరొకదానికి పొట్టి వెడల్పాటి గొట్టం అవసరం. పెల్టన్ టర్బైన్లను అన్ని పరిమాణాల ప్రదేశాలలో వ్యవస్థాపించవచ్చు. ఇప్పటికే టన్నుల తరగతిలో హైడ్రాలిక్ వర్టికల్ షాఫ్ట్ పెల్టన్ టర్బైన్లతో జలవిద్యుత్ పవర్ ప్లాంట్లు ఉన్నాయి. దీని అతిపెద్ద సంస్థాపన యూనిట్ 200 మెగావాట్ల వరకు ఉండవచ్చు. మరోవైపు, అతి చిన్న పెల్టన్ టర్బైన్లు కేవలం కొన్ని అంగుళాల వెడల్పు మాత్రమే ఉంటాయి మరియు నిమిషానికి కొన్ని గ్యాలన్ల నీరు మాత్రమే ప్రవహించే ప్రవాహాల నుండి శక్తిని సంగ్రహించడానికి ఉపయోగించవచ్చు. కొన్ని గృహ ప్లంబింగ్ వ్యవస్థలు నీటి సరఫరా కోసం పెల్టన్-రకం వాటర్‌వీల్స్‌ను ఉపయోగిస్తాయి. ఈ చిన్న పెల్టన్ టర్బైన్‌లు గణనీయమైన శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి 30 అడుగులు (9.1 మీ) లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఎత్తులో ఉపయోగించడానికి సిఫార్సు చేయబడ్డాయి. ప్రస్తుతం, నీటి ప్రవాహం మరియు డిజైన్‌ను బట్టి, పెల్టన్ టర్బైన్‌ను ఏర్పాటు చేసే ప్రదేశం యొక్క ఎత్తు ప్రాధాన్యంగా 49 నుండి 5,905 అడుగుల (14.9 నుండి 1,799.8 మీటర్ల) పరిధిలో ఉంటుంది, కానీ ప్రస్తుతం దీనికి సైద్ధాంతిక పరిమితి ఏదీ లేదు.