Turbina Francis

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure.
Saltar a la navegació Saltar a la cerca
Impulsor Francis: des de l'exterior es pot veure el rotlle, el distribuïdor i l'impulsor a l'interior. El flux de líquid es representa en blau.

La turbina Francis és una turbina de reacció hidràulica desenvolupada el 1848 per James B. Francis , un enginyer anglès que es va traslladar als Estats Units . Avui representa el tipus de turbina hidràulica més utilitzat.

Descripció

Es tracta d’una turbina de flux centrípet: l’aigua arriba a l’impulsor a través d’un conducte en espiral que la colpeja completament, i després un distribuïdor, o que s’aplica a la part fixa de l’estator, dirigeix ​​el flux cap a les pales de l’impulsor.

A més, s’anomena reacció perquè no només explota la velocitat, sinó també la pressió del raig d’aigua que, quan arriba a l’impulsor, encara és superior a l’atmosfèrica. De fet, a través del conducte convergent format pel canal entre les pales del distribuïdor i entre les pales del propulsor, la pressió encara present es converteix en velocitat ( energia cinètica ). La secció de la voluta va disminuint de manera que, a mesura que les porcions de fluid passen pel distribuïdor, la velocitat del raig es manté constant. Per optimitzar el funcionament de la turbina, l'expansió de l'aigua es perllonga per sota de la pressió atmosfèrica, de manera que es crea una mena d'efecte de buit, que augmenta encara més la diferència de pressió. Aigües avall de l’impulsor, a la descàrrega, cal tornar a les condicions externes, llavors el fluid es comprimeix gràcies a un difusor, que converteix l’energia cinètica restant en pressió. Aquest pas no només permet retornar la pressió del flux d’aigua a l’atmosfèrica, sinó que també permet utilitzar aquesta quantitat final d’energia cinètica, que no es pot utilitzar a la turbina, que d’altra manera es perdria a la descàrrega. Tanmateix, si exagereu la cerca del buit, corre el risc de trobar-vos amb el desagradable fenomen de cavitació que fa que l’aigua, caiguda per sota de la pressió del líquid saturat, es converteixi en vapor, corrodint i destruint les pales del rodet.

Característiques

Aquest impulsor s'utilitza en cursos d'aigua amb pendents des de 10 m fins a 300-400 m i cabals des de 2-3 / s fins a 100 [1] m³ / s.
La característica figura k , associada a la turbina, pot variar en un rang molt ampli (0,30 - 2,4). Per a valors de k baixos, el flux assumeix una direcció radial centrípeta, mentre que a mesura que augmenta la figura característica, el flux primer es transforma en un flux cònic i finalment es converteix en gairebé axial. Per tant, la forma de la fulla també varia, cosa que per k alta és cada vegada més a prop de la forma típica de la turbina d'hèlix.
La turbina és de reacció, això significa que una part de l’energia de pressió es transforma en energia cinètica a l’impulsor. Això resulta en una velocitat relativa w (2) a la sortida del rotor superior a la velocitat relativa w (1) a l’entrada de l’impulsor. A més, la pressió a l’impulsor és variable i això implica la necessitat d’un distribuïdor amb entrada total de fluid a l’impulsor. [2]

Per aquests motius, la turbina Francis té un rang d’ajust modest, si no voleu sortir de les condicions òptimes d’eficiència. Quan augmenten els cabals, cal fer impulsors més grans, amb una secció més gran; aquesta geometria empitjora encara més l'ajust.

L’eficiència d’aquest impulsor també arriba al 94%, però té un camp d’ús òptim molt estret en comparació amb altres. [3] .

Nota

  1. Dossena, Ferrari, Gaetani, Montenegro, Onorati, Persico, Fluid machines , Città Studi, 2015, pàg. 191.
  2. Alessandro Giadrossi, Turbines hidràuliques: turbomàquina operativa , Goliardiche Editions, EGBooks i Goliardine (2007).
  3. ^ FRANCIS TURBINES

Bibliografia

Articles relacionats

Altres projectes

Enllaços externs

Control de l'autoritat Thesaurus BNCF 50596