Pelton türbini (diğer çevirileri: Pelton su çarkı veya Bourdain türbini, İngilizce: Pelton çarkı veya Pelton Türbini), Amerikalı mucit Lester W. Alan Pelton tarafından geliştirilen bir tür darbe türbinidir. Pelton türbinleri, suyun akışını ve su çarkına çarpmasını kullanarak enerji elde eder; bu, suyun kendi ağırlığıyla çalışan geleneksel yukarı doğru püskürtmeli su çarkından farklıdır. Pelton'un tasarımı yayınlanmadan önce, çeşitli darbe türbini versiyonları mevcuttu, ancak bunlar Pelton'un tasarımından daha az verimliydi. Su, su çarkından çıktıktan sonra genellikle hala hıza sahip olur ve su çarkının kinetik enerjisinin büyük bir kısmını boşa harcar. Pelton'un çark geometrisi, çarkın su jetinin hızının yarısı kadar bir hızda çalıştıktan sonra çok düşük bir hızda çarktan çıkmasını sağlar; bu nedenle, Pelton'un tasarımı suyun darbe enerjisini neredeyse tamamen yakalar, böylece yüksek verimli bir su türbini elde edilir.
Yüksek verimli ve yüksek hızlı su akışı boru hattına girdikten sonra, güçlü su sütunu, hareketli çark üzerindeki kova şeklindeki fan kanatlarına iğne vanası aracılığıyla yönlendirilerek hareketli çarkı döndürür. Bu aynı zamanda çarpma fan kanatları olarak da bilinir, tahrik çarkının çevresini sararlar ve topluca tahrik çarkı olarak adlandırılırlar. (Ayrıntılar için fotoğrafa bakın, Eski Pelton Türbini). Su jeti fan kanatlarına çarptığında, kovanın şekli nedeniyle suyun akış yönü değişir. Su çarpmasının kuvveti, su kovasına ve hareketli çark sistemine bir moment uygular ve bu moment, hareketli çarkı döndürmek için kullanılır; suyun akış yönü kendiliğinden "geri döndürülemez" ve su akış çıkışı su kovasının dışında ayarlanır ve su akış hızı çok düşük bir hıza düşer. Bu süreçte, sıvı jetinin momentumu hareketli çarka ve oradan da su türbinine aktarılır. Bu nedenle "şok" gerçekten de türbin için iş yapabilir. Türbinin gücünü ve verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için, rotor ve türbin sistemi, kovaya püskürtülen sıvı jetinin hızını iki katına çıkaracak şekilde tasarlanmıştır. Sıvı jetinin orijinal kinetik enerjisinin çok küçük bir kısmı suda kalır; bu da kovanın aynı hızda boşalıp dolmasını sağlar (kütle korunumu ilkesine bakınız), böylece yüksek basınçlı giriş sıvısı kesintisiz olarak enjekte edilmeye devam edebilir. Enerji israfına gerek kalmaz. Genellikle, rotor üzerine yan yana iki kova monte edilir; bu da su akışının püskürtme için iki eşit boruya bölünmesini sağlar (resme bakınız). Bu konfigürasyon, rotor üzerindeki yanal yük kuvvetlerini dengeler ve düzgünlüğü sağlamaya yardımcı olurken, sıvı jetlerinden gelen kinetik enerji de hidro türbin rotoruna aktarılır.
Su ve çoğu sıvı neredeyse sıkıştırılamaz olduğundan, akışkan türbine girdikten sonra mevcut enerjinin neredeyse tamamı ilk aşamada yakalanır. Öte yandan, Pelton türbinlerinde, sıkıştırılabilir akışkanlarla çalışan gaz türbinlerinin aksine, yalnızca tek bir hareketli çark bölümü bulunur.
Pratik Uygulamalar Pelton türbinleri, hidroelektrik enerji üretimi için en iyi türbin türlerinden biridir ve mevcut su kaynağının çok yüksek düşüş yüksekliklerine ve düşük debilere sahip olduğu ortamlarda en uygun türbin türüdür. Bu nedenle, yüksek düşüş ve düşük debi ortamında, Pelton türbini en etkilidir; iki akıma bölünse bile, teorik olarak aynı enerjiyi içerir. Ayrıca, iki enjeksiyon akımı için kullanılan boruların karşılaştırılabilir kalitede olması gerekir; bunlardan biri uzun ince bir boru, diğeri ise kısa geniş bir boru gerektirir. Pelton türbinleri her boyuttaki alana kurulabilir. Halihazırda ton sınıfında hidrolik dikey şaftlı Pelton türbinli hidroelektrik santralleri bulunmaktadır. En büyük kurulum ünitesi 200 MW'a kadar çıkabilir. Öte yandan, en küçük Pelton türbinleri sadece birkaç inç genişliğindedir ve dakikada sadece birkaç galon akan akımlardan enerji elde etmek için kullanılabilir. Bazı evsel su tesisat sistemlerinde su dağıtımı için Pelton tipi su çarkları kullanılmaktadır. Bu küçük Pelton türbinlerinin önemli miktarda güç üretmek için 9,1 metre (30 fit) veya daha yüksek düşüş yüksekliklerinde kullanılması önerilir. Şu anda, su akışına ve tasarıma göre, Pelton türbininin kurulum yerinin düşüş yüksekliği tercihen 14,9 ila 1799,8 metre (49 ila 5905 fit) aralığındadır, ancak şu anda teorik bir sınır bulunmamaktadır.
Yayın tarihi: 02-08-2022
