Tuabin Pelton (còn được dịch là: bánh xe nước Pelton hoặc tuabin Bourdain, tiếng Anh: bánh xe Pelton hoặc tuabin Pelton) là một loại tuabin va đập, được phát triển bởi nhà phát minh người Mỹ Lester W. Alan Pelton. Tuabin Pelton sử dụng dòng nước chảy và va đập vào bánh xe nước để thu được năng lượng, khác với bánh xe nước truyền thống phun nước hướng lên trên được dẫn động bởi trọng lượng của chính dòng nước. Trước khi thiết kế của Pelton được công bố, đã có một số phiên bản khác nhau của tuabin va đập, nhưng chúng kém hiệu quả hơn thiết kế của Pelton. Sau khi nước rời khỏi bánh xe nước, nước thường vẫn còn tốc độ, làm lãng phí phần lớn động năng của bánh xe nước. Hình dạng cánh quạt của Pelton được thiết kế sao cho cánh quạt chỉ rời khỏi bánh xe ở tốc độ rất thấp sau khi chạy với tốc độ bằng một nửa tốc độ của tia nước; do đó, thiết kế của Pelton thu được gần như toàn bộ năng lượng va đập của nước, tạo nên một tuabin nước hiệu suất cao.
Sau khi dòng nước tốc độ cao, hiệu suất cao đi vào đường ống, cột nước mạnh được dẫn hướng đến các cánh quạt hình xô trên bánh xe quay thông qua van kim để dẫn động bánh xe. Điều này còn được gọi là các cánh quạt va đập, chúng bao quanh chu vi của bánh xe dẫn động, và được gọi chung là bánh xe dẫn động. (Xem ảnh để biết chi tiết, Tua bin Pelton cổ điển). Khi tia nước va đập vào các cánh quạt, hướng dòng chảy của nước sẽ thay đổi do hình dạng của xô. Lực va đập của nước sẽ tạo ra mômen lên hệ thống xô nước và bánh xe quay, và sử dụng mômen này để làm quay bánh xe; hướng dòng chảy của nước là "không thể đảo ngược", và cửa thoát nước được đặt bên ngoài xô nước, và tốc độ dòng chảy của nước sẽ giảm xuống rất thấp. Trong quá trình này, động lượng của tia nước sẽ được truyền đến bánh xe quay và từ đó đến tua bin nước. Vì vậy, "va đập" thực sự có thể tạo ra công cho tua bin. Để tối đa hóa công suất và hiệu quả hoạt động của tuabin, hệ thống rôto và tuabin được thiết kế để tăng gấp đôi vận tốc của dòng chất lỏng phun vào gầu. Một phần rất nhỏ động năng ban đầu của dòng chất lỏng sẽ được giữ lại trong nước, giúp gầu rỗng và đầy với tốc độ như nhau (xem định luật bảo toàn khối lượng), nhờ đó chất lỏng đầu vào áp suất cao có thể tiếp tục được bơm vào mà không bị gián đoạn. Không cần phải lãng phí năng lượng. Thông thường, hai gầu sẽ được lắp đặt cạnh nhau trên rôto, cho phép dòng nước được chia thành hai đường ống bằng nhau để phun (xem hình). Cấu hình này cân bằng lực tải ngang tác dụng lên rôto và giúp đảm bảo hoạt động trơn tru, đồng thời động năng từ các dòng chất lỏng cũng được truyền đến rôto tuabin thủy điện.
Vì nước và hầu hết các chất lỏng đều gần như không thể nén được, nên hầu hết năng lượng có sẵn đều được thu giữ ở giai đoạn đầu tiên sau khi chất lỏng chảy vào tuabin. Mặt khác, tuabin Pelton chỉ có một phần bánh xe chuyển động, không giống như tuabin khí hoạt động với chất lỏng có thể nén được.
Ứng dụng thực tiễn: Tuabin Pelton là một trong những loại tuabin tốt nhất để sản xuất điện thủy điện và là loại tuabin phù hợp nhất cho môi trường khi nguồn nước có cột nước rất cao và lưu lượng thấp. Do đó, trong môi trường cột nước cao và lưu lượng thấp, tuabin Pelton hoạt động hiệu quả nhất, ngay cả khi được chia thành hai dòng, về lý thuyết nó vẫn chứa cùng một lượng năng lượng. Ngoài ra, các đường ống được sử dụng cho hai dòng nước phun phải có chất lượng tương đương, một dòng cần ống dài và mỏng, dòng còn lại cần ống ngắn và rộng. Tuabin Pelton có thể được lắp đặt ở các địa điểm có quy mô khác nhau. Hiện đã có các nhà máy thủy điện sử dụng tuabin Pelton trục đứng thủy lực thuộc loại tấn. Công suất lắp đặt lớn nhất có thể lên tới 200 MW. Mặt khác, các tuabin Pelton nhỏ nhất chỉ rộng vài inch và có thể được sử dụng để khai thác năng lượng từ các dòng nước chỉ chảy vài gallon mỗi phút. Một số hệ thống đường ống nước gia đình sử dụng bánh xe nước kiểu Pelton để cung cấp nước. Các tuabin Pelton nhỏ này được khuyến nghị sử dụng ở độ cao cột nước từ 9,1 m trở lên để tạo ra công suất đáng kể. Hiện nay, theo lưu lượng nước và thiết kế, độ cao cột nước tại vị trí lắp đặt tuabin Pelton lý tưởng nằm trong khoảng từ 14,9 đến 1799,8 mét, nhưng hiện tại chưa có giới hạn lý thuyết nào.
Thời gian đăng bài: 02/04/2022
