مقایسه نحوه عملکرد توربین پلتون ، فرانسیس و کاپلان

توربین کاپلان

در سال ۱۹۱۳ توسط ویکتور کاپلان اتریشی ابداع شد. این توربین یک توربین عکس‌العملی با جریان داخل شونده است که از مفاهیم جریان محوری و گردشی بهره می‌برد. ورودی تیوبی پیچشی است که به دور دریچه‌های هدایت کننده می‌چرخد. آب توسط دریچه‌های هدایت کننده به صورت مماسی به رانر خورده و توسط تیغه‌های ملخی رانر حالت مارپیچی به خود می‌گیرد که در نهایت باعث چرخش رانر می‌شود.

دو پارامتر تنظیمی زاویه تیغه‌ها و دریچه‌های هدایت کننده باعث می‌شوند توربین‌های کاپلان در محدوده وسیعی کارایی داشته باشند. در کاربردهای خانگی با حدود تراز مؤثر ۶۰ سانتیمتر توربین‌های کاپلان ارزان قیمتی ساخته می‌شوند. هزینه طراحی، ساخت و نصب توربین‌های فرانسیس بسیار زیاد است اما برای سالیان متمادی کار می‌کنند.

توربین فرانسیس

توسط James B. Francis اختراع شد. این توربین یک توربین عکس‌العملی با جریان داخل‌شونده (است که از مفاهیم جریان محوری و گردشی بهره می‌برد.

این توربین پرکاربردترین توربین است. این توربین از نوع عکس‌العملی بوده و به همین دلیل در یک سوی آن آب پرفشار و در سوی دیگر آب خروجی کم فشار وجود دارد.

ورودی شکل حلزونی دارد و این ساختار به کمک دریچه‌های هدایت کننده باعث می‌شوند آب مماس وار به رانر برخورد کند و رانر به چرخش درآید. هرچه آب بیشتر به دور توربین می‌چرخد شعاع مجرای آن کمتر می‌شود که در نتیجه آب سرعت از دست رفته خود را احیا می‌کند. در نهایت آب خروجی دارای حداقل انرژی جنبشی و پتانسیل است.

هزینه طراحی، ساخت و نصب توربین‌های فرانسیس بسیار زیاد است اما برای سالیان متمادی کار می‌کنند.

توربین پلتون

نوعی توربین آبی است. این توربین در سال ۱۸۷۰ توسط Lester Allan Pelton ابداع شد.

این توربین از نوع ضربه‌ای است. این توربین طبق قانون دوم نیوتن برای تولید انرژی از یک جت سیال استفاده می‌کند.

در این توربین توسط نازل‌هایی آب بافشار به صورت مماسی به کاسه‌هایی که به رانر متصل هستند برخورد کرده و رانر را می‌چرخاند. کاسه‌ها جفتی هستند، تا علاوه بر تعادل نیرویی که وارد می‌شود مومنتوم نرم و کارایی منتقل شود.

منبع : ویکی پدیا