توربین های هیدرولیک انرژی را از یک سیال در جریان به یک شفت چرخان انتقال می دهند. توربین چیزی است که می چرخد یا چرخانیده می شود. در این مقاله در مورد اینکه چگونه توربین های هیدرولیکی کار می کنند، بیشتر یاد خواهید گرفت.
لئوناردو داوینچی یک بار گفت: “قدرت آب در این دنیا بیشتر از امپراتورها یا پادشاهان تغییر ایجاد کرده است.” این به درستی توسط او بیان شده است؛ در حال حاضر Hydropower، انرژی (توان ) تولید شده از آب، سهم عمده ای در تولید کل انرژی در جهان دارد. این همه با توسعۀ توربین های هیدرولیکی امکان پذیر است که می تواند انرژی را از جریان آب به شفت های دینام تولید کننده انرژی انتقال دهد.
توربین های هیدرولیکی
توربین های هیدرولیک دارای ردیف تیغه هایی هستند که به شفت دوار یا یک صفحه چرخشی متصل شده اند. جریان مایع، عمدتا آب، هنگامی که از طریق توربین هیدرولیکی عبور می کند، به تیغه های توربین می خورد و باعث می شود که شفت بچرخد. در حالی که جریان از طریق توربین هیدرولیکی سرعت و فشار مایع را کاهش می دهد، این منجر به رشد گشتاور و چرخش محور توربین می شود. اشکال مختلفی از توربین های هیدرولیکی وجود دارد که استفاده هر کدام از آن ها وابسته به شرایط و نیازهای عملیاتی است. برای هر استفاده خاص یک نوع خاصی از توربین های مطلوب هیدرولیکی خروجی فراهم می شود.
طبقه بندی توربین های هیدرولیکی: بر اساس مسیر جریان
آب می تواند از طریق توربین های هیدرولیکی در مسیرهای مختلف جریان عبور کند. بر اساس مسیر جریان توربین های هیدرولیکی مایع می توان به سه نوع طبقه بندی کرد.
- توربین هیدرولیکی جریان محوری (Axial Flow Hydraulic Turbines) : این دسته از توربین های هیدرولیک مسیر جریان مایع عمدتا به صورت موازی با محور چرخش است. توربین های کاپلان عمدتا در جهت محوری جریان مایع دارند.
- توربین های هیدرولیکی جریان شعاعی (Radial Flow Hydraulic Turbines) : چنین توربین های هیدرولیکی مایع به طور عمده در صفحه عمود بر محور چرخش جریان دارد.
- توربین های هیدرولیکی جریان ترکیبی (Mixed Flow Hydraulic Turbines) : برای بسیاری از توربین های هیدرولیکی استفاده می شود، جزء قابل توجهی از جریان های محوری و شعاعی وجود دارد. این نوع توربین های هیدرولیکی به عنوان توربین های ترکیبی نامیده می شود. Francis Turbine نمونه ای از نوع جریان مخلوط است، در فرانسیس توربین، آب در جهت شعاعی وارد شده و در جهت محوری از آن خارج می شود.
هیچ یک از توربین های هیدرولیکی جریان کاملا محوری یا جریان شعاعی خالص ندارند. همیشه یک جزء جریان شعاعی در توربین جریان محوری و جریان محوری در توربین جریان شعاعی وجود دارد.
طبقه بندی توربین های هیدرولیکی: بر اساس تغییر فشار
یک معیار مهم دیگر برای طبقه بندی توربین های هیدرولیکی این است که آیا فشار مایع تغییر می کند یا نه. در حالی که مایع از طریق روتور توربین های هیدرولیکی جریان می یابد. بر اساس تغییر فشار، توربین های هیدرولیک می توانند به دو نوع تقسیم شوند.
- توربین ضربه ای (Impulse Turbine) : فشار مایع در حالی که از طریق روتور دستگاه جریان می یابد تغییر نمی کند. در توربین های ضربه ای تغییر فشار فقط در نازل دستگاه اتفاق می افتد. یک نمونه از توربین ضربه ای Pelton Wheel است.
- توربین واکنشی (Reaction Turbine) : فشار مایع در حالی که از طریق روتور دستگاه جریان می یابد، تغییر می کند. تغییر سرعت مایع و کاهش فشار آن باعث ایجاد واکنشی روی تیغه های توربین می شود؛ این جایی است که از نام “واکنش توربینی” گرفته شده است. توربین های فرانسیس و کاپلان در رده توربین های واکنشی قرار دارند.
