Menu

Conca hidràulica.
Energia hidràulica.

Presa.
Energia hidràulica.

Turbina Francis

Turbina Francis

La turbina Francis és una turbina hidràulica utilitzada en instal·lacions d'energia hidràulica amb una alçada de caiguda considerable.

La turbina Francis és un tipus de turbina hidràulica construïda per l'enginyer britànic-nord-americà James Bicheno Francis. La funció de la turbina Francis és, principalment, generar electricitat amb l'ajuda d'un generador. Les turbines Francis tenen un alt grau d'utilització de la capacitat de més del 90% i una àmplia gamma d'activitats en comparació amb l'altura (caiguda constructiva) del fluid que flueix a través de la turbina. Això s'emfatitza particularment en l'aigua on aconsegueix un rendiment òptim en una caiguda constructiva de 20 metres fins a 700 metres i la potència de sortida varia d'un parell de quilowatts a 750 MW. El diàmetre del rotor pot ser d'1 a 10 m i la velocitat de rotació és de 83 a 1000 rpm.

La turbina Francis és el tipus més comú de turbina que s'instal·la a les plantes de generació d'energia que funcionen sobre la base del flux de massa d'aigua a través d'una planta de producció. En la majoria dels casos, es tracta de plantes d'energia renovable d'origen hidroelèctric.

Aplicacions de la turbina Francis

Les turbines Francis tenen la característica que tenen una alta eficiència. A més, aquest tipus de turbines hidràuliques es poden dissenyar amb una variada gamma de capçals i fluxos.

Actualment, la turbina Francis és una de les turbines més utilitzades mundialment. Les unitats tipus Francis cobreixen un rang de capçal de 40 a 600 m (130-2,000 peus), i la potència de sortida del seu generador connectat varia des d'uns pocs quilowatts fins a 800 MW. Les turbines Francis grans estan dissenyades individualment perquè cada lloc funcioni amb el subministrament d'aigua i l'altura d'aigua donats a la major eficiència possible. Generalment, les turbines Francis treballen amb una eficiència de més del 90%.

En contrast amb la turbina Pelton, la turbina Francis funciona en el seu millor moment completament plena d'aigua en tot moment. La turbina i el canal de sortida es poden col·locar més baix que el nivell del llac o del mar a l'exterior, el que redueix la tendència a la cavitació.

A més de la producció d'energia elèctrica, les trubinas Francis també poden usar-se per a emmagatzematge per bombeig. En aquest cas, s'omple un dipòsit mitjançant la turbina que realitza la funció de bomba accionada pel generador. El generador, en aquest cas, actua com un motor elèctric gran durant períodes de baixa demanda d'energia. Quan la demanda d'energia és alta, el generador s'inverteix i s'utilitza per generar energia durant la demanda pic. Aquests dipòsits d'emmagatzematge de bombes actuen com a grans fonts d'emmagatzematge d'energia per emmagatzemar energia elèctrica "en excés" en forma d'aigua en dipòsits elevats. Aquest és un dels pocs mètodes que permeten emmagatzemar un excés temporal de capacitat elèctrica per al seu posterior ús.

Teoria de la turbina hidràulica Francis

La turbina Francis, que és un tipus de turbina d'aigua de reacció, utilitza l'energia cinètica de l'aigua corrent com a energia de pressió per fer girar una roda hidràulica.

La turbina es troba entre el port d'admissió on s'aplica l'alta pressió i la part del port de descàrrega de baixa pressió, i normalment s'instal·la a la base de la presa d'una central hidroelèctrica.

La part d'entrada de la turbina és una carcassa (càmera espiral) formada en forma d'espiral, i diverses paletes de guia (paletes de guia) fan que l'aigua flueixi tangencialment cap al corredor. Que flueix làmina d'aigua de la, per a girar els corredors. El grau d'obertura de l'aleta guia es pot ajustar per a realitzar una operació eficient d'acord amb la quantitat d'aigua utilitzada.

L'aigua que passa a través del corredor actua a més sobre el corredor quan es dirigeix cap al centre axial. A més de la pressió de l'aigua (pressió de l'aigua), aquesta propietat recolza l'ús de l'energia hidràulica de l'aigua que flueix cap a l'interior.

Després d'actuar sobre el corredor en forma de tassa de cafè, l'aigua surt amb l'energia cinètica i amb l'energia potencial minimitzada i el vòrtex també desapareix. A la sortida de la turbina hidràulica, un tub de succió format en relació amb la reducció de la velocitat de l'aigua i la restauració de l'energia cinètica està connectat.

Història de la turbina Francis

Històricament, s'han utilitzat molts tipus de turbines en molins i fàbriques, però la majoria d'ells tenen problemes amb l'eficiència. Al segle XIX, la millora de la turbina hidràulica va avançar i, finalment, l'espatlla es va alinear amb la màquina de vapor com a motor principal.

En 1826, l'enginyer francès Benoit Fourneyron va desenvolupar la primera turbina d'aigua, que va tenir un alt grau d'utilització (fins a un 80%). A la turbina d'aigua de Fourneyron, l'aigua flueix a través de les aspes de l'estator, des de l'eix fins a la perifèria i l'impacte en les aspes del rotor, en convertir l'energia potencial de l'aigua en energia cinètica.

El 1848 l'enginyer Americà J.B. Francis va introduir una revolució en el disseny d'una turbina hidràulica amb la construcció d'una turbina de reacció. Les turbines de reacció o de compressió es diuen turbines d'aigua, on la pressió a l'entrada del rotor és més gran que a la sortida. En les turbines de pretractament, part de l'energia potencial es converteix en energia cinètica en l'estator i la part en el rotor. Girar la clau de pas provoca un canvi en la quantitat de moviment i força reactiva (diferència de pressió, efecte Coriolis, etc.)

valoración: 3 - votos 1

Última revisió: 26 de novembre de 2018