Francis türbini - Turkipedia

Francis turbini James B. Francis tarafından geliştirilmiş bir su türbini çeşididir. Radyal ve eksenel akış çeşitlerinin bulunduğu bir iç akış reaksiyon türbinidir.

Francis türbinleri günümüzde en çok kullanılan su türbini çeşididir. 10 ila birkaç yüz metrelik basma basıncı arasında çalıştırılır ve çoğunlukla elektrik gücü üretiminde kullanılır.

Gelişimi

Tarih boyunca su çarkları tüm mil çeşitleri için güç üretmede kullanıldı, fakat verimsizlerdi. 19. yüzyılda su türbinlerindeki verimin arttırılması bunları buhar makineleri ile yarışır duruma getirdi.

1826 yılında Benoit Fourneyron yüksek verimli (80%) dış akışlı su türbinini geliştirdi. Su, türbin kanatlarının döndürülmesi için kanatlara teğet olarak yönlendiriliyordu. 1820'lerde Jean-Victor Poncelet ayni prensiple çalışan bir iç akışlı türbin tasarladı. 1830 yılında S. B. Howd benzer bir tasarımla ABD patentini aldı.

1848 yılında James B. Francis türbin verimliliğinin 90% olması için bu tasarımları geliştirdi. En yüksek verimli türbini üretmek için bilimsel prensipleri ve metotları uyguladı. Daha da önemlisi, matematiksel ve grafiksel metotları türbin tasarımı ve mühendisliğindeki durumu geliştirdi. Kullandığı analitik metotlar güvenilir tasarıma sahip yüksek verimli türbinlerin üretilmesini sağladı.

Çalışma Prensibi

The Francis türbini bir reaksiyon türbinidir. Su, türbin boyunca ilerlerken basıncı değiştirir ve enerjisini kanatlara verir. Su akışını ihtiva etmek için bir türbin mahfazasına ihtiyaç duyulur. Türbin, yüksek basınçlı su girişi ile düşük basınçlı su çıkışı arasında bulunur. Genellikle barajların temellerine oturtulur.

Giriş sarmal şeklindedir. Kılavuz kanatlar suyu türbin çarkına teğetsel olarak yönlendirir. Çark kanatlarında radyal akış tesiri oluşur ve çarkın dönmesine neden olur. Kılavuz kanatlar etkili bir çalıştırma için ayarlanabilir yapıda olabilir.

Su, türbin çarkına doğru ilerlerken dönme yarıçapı azalır, sonrasında çarka tesir eder. Bir örnek vermek gerekirse, bir topu bir çember etrafındaki ipte salınım hareketi yaptırdığınızı düşünün; eğer ip kısalırsa, top açısal momentum'dan dolayı daha hızlı döner. Suyun basıncına ek olarak bu özellik Francis ve diğer iç akış türbinlerinin verimli çalışmasına yardımcı olur.

Francis Türbini ve jeneratör
Kılavuz kanatlar en düşük akış ayarında
Kılavuz kanatlar en yüksek akış ayarında

Çıkışta, su girdap yapmadan ve kinetik ya da potansiyel enerji ile ayrılır. Türbinin çıkış borusu basınç oluşturmak ve hızı kesmek için şekillendirilmiştir.

Uygulama

İsviçre yapımı küçük bir Francis turbini

Büyük francis türbinleri, mümkün olan en yüksek verimde çalıştırmak için (genellikle %90 civarı) her bir tesis için ayrı ayrı tasarlanır.

Bu türbinler 20 ila 700 metre arasında değişen basmaya sahip olabilir. Bunun için verilmesi gereken güç birkaç kilowatt ila bir gigawatt arasında değişebilir.

Francis türbinleri yüksek basma basınçları eldesi ve yüksek verimle çalışmalarından dolayı günümüzde en çok kullanılan türbin çeşididir.

Ayrıca bakınız

Hidrolik güç
Hidroelektrik santral

İlgili Araştırma Makaleleri

Pompa, genelde elektrik enerjisini hidrolik enerjiye çevirerek sıvıları veya bazen çamur gibi bulamaçları, mekanik güçle hareket ettiren makinadır.

Türbin, bir akışkanın enerjisini işe çevirmek için kullanılan alettir. Türbin bir mil ve üzerinde kanatçıklardan oluşur. Kullanılan akışkana göre türbinin yapısı değişir. Çalışma prensibi şu şekildedir. Akışkan türbinin kanatçıklarına çarparak türbin miline hareket verir, hareket milin çıkışında mekanik işe dönüşür.

Rüzgâr türbini, rüzgârdaki kinetik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren sistemdir. Rüzgar türbinleri, aralıklı yenilenebilir enerjinin giderek daha önemli bir kaynağı haline gelmekte ve birçok ülkede enerji maliyetlerini düşürmek ve fosil yakıtlara bağımlılığı azaltmak için kullanılmaktadır. Bir çalışma, 2009 yılı itibarıyla rüzgarın fotovoltaik, hidro, jeotermal, kömür ve gaz enerji kaynaklarına kıyasla "en düşük göreceli sera gazı emisyonlarına, en az su tüketimi talebine ve en olumlu sosyal etkilere" sahip olduğunu öne sürmüştür.

Turbo, içten yanmalı motorlarda pistonların hızlı hareketleri esnasında azalan hava emişini, yani pistonlara ihtiyaç duydukları havayı pompalayan atmosfer basıncına ek basınç yaratan bir mekanizmadır.

Hidroelektrik santrali, barajda biriken su yer çekimi potansiyel enerjisi içermektedir. Su, belli bir yükseklikten düşerken, enerjinin dönüşümü prensibine göre Yerçekimi Potansiyel Enerjisi önce kinetik enerjiye daha sonra da türbin çarkına bağlı jeneratör motorunun dönmesi vasıtasıyla potansiyel elektrik enerjisine dönüşür. Buna da yenilenebilir enerji sınıfına giren hidroelektrik enerji santrali denir. Fizikten bilindiği gibi 1 kg'lık bir kütle, 1 m yükseklikten düştüğünde:

Buhar türbini, basınçlı buhardan termal enerjiyi çıkaran ve bunu dönen bir çıkış milinde mekanik iş yapmak için kullanan makinedir. Modern tezahürü 1884'te Charles Parsons tarafından icat edilmiştir. Modern bir buhar türbininin imalatı, 20. yüzyılda ilk kez kullanılabilir hale gelen teknolojiler kullanılarak yüksek kaliteli çelik alaşımlarını hassas parçalara dönüştürmek için gelişmiş metal işçiliğini içerir. Buhar türbinlerinin dayanıklılığı ve verimliliğindeki sürekli gelişmeler, 21. yüzyılın enerji ekonomisinin merkezinde yer almaya devam etmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Termik santral</span> ısı enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü santral türü

Termik santral, ana işletici makinesi buhar gücüyle çalışan güç santralıdır. Isıtılan su buhara dönüştürülerek bir elektrik üretecini süren buhar türbinini döndürmekte kullanılır. Türbinden geçen buhar Rankine çevrimi denilen yöntemle bir yüzey yoğunlaştırıcıda yoğunlaştırılırak geri suya dönüştürülür. Termik santralların tasarımları arasındaki en büyük farklılık kullandıkları yakıt tiplerine göredir. Bu tesisler ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmekte kullanıldığından bazı kaynaklarda enerji dönüşüm santrali olarak da geçer. Bazı termik santrallar elektrik üretmenin yanı sıra endüstriyel ve ısıtma amaçlı ısı üretimi, deniz suyunun tuzdan arındırılması gibi amaçlarla da kullanılır. İnsan üretimi CO₂ emisyonunun büyük kısmını oluşturan fosil yakıtlı termik santralların çıktılarını azaltma yönünde yoğun çabalar harcanmaktadır.

Kanat profili veya aerofoil, kanat, yelken, dümen, pervane kanadı, rotor veya türbin gibi bir akışkan içindeki hareketi kaldırma kuvveti oluşturabilen nesnenin kesit şeklidir.

Gaz türbini, bir tür sürekli ve içten yanmalı motordur. Bütün gaz türbinlerinde ortak bulunan ana bileşenler aşağıdaki gibidir:

girişte bulunan bir gaz kompresörü,
bir yanma odası,
çıkışta kompresörle aynı şaft üzerinde bulunan bir türbin.

<span class="mw-page-title-main">Rüzgâr çiftliği</span>

Rüzgâr tarlası veya rüzgâr çiftliği, elektrik üretimi için kullanılan ve aynı yerde bulunan rüzgâr türbinleri grubudur. Özel türbinler orta gerilim güç sistemine ve ağ şebekesine bağlanır. Elektrik şebekesinin orta gerilimdeki elektrik akımını bir transformatör yardımıyla yüksek gerilim iletim hattına bağlar.

<span class="mw-page-title-main">Darrieus rüzgâr türbini</span>

Darrieus rüzgâr türbini, rüzgar enerjisinden elektrik üretmek için kullanılan bir tür dikey eksenli rüzgâr türbinidir (DERT). Türbin, dönen bir şaft veya çerçeve üzerine monte edilmiş bir çok kavisli kanat profili kanatlarından oluşur. Kanatların kavisi, kanadın yalnızca yüksek dönüş hızlarında gerilim altında gerilmesine olanak tanır. Düz kanatlar kullanan birkaç yakından ilişkili rüzgar türbini vardır. Türbinin bu tasarımı, Fransız havacılık mühendisi Georges Jean Marie Darrieus tarafından patentlenmiştir; patent başvurusu 1 Ekim 1926'da yapılmıştır. Darrieus türbinini aşırı rüzgar koşullarından korumak ve kendi kendine çalışmasını sağlamak konusunda büyük zorluklar vardır.

Dikey eksenli rüzgar türbini (DERT), ana rotor milinin rüzgara enine yerleştirildiği ve ana bileşenlerin türbinin tabanında yer aldığı bir rüzgar türbin türüdür. Bu düzenleme, jeneratör ve dişli kutusunun yere yakın yerleştirilmesine olanak tanıyarak servis ve onarımı kolaylaştırır. DERT'lerin rüzgara doğrultulmasına gerek yoktur, bu ise rüzgar algılama ve yönlendirme mekanizmalarına olan ihtiyacı ortadan kaldırır. İlk tasarımların başlıca dezavantajları arasında her devir sırasında önemli tork dalgalanması ve kanatlar üzerindeki büyük bükülme momentleri vardı. Daha sonraki tasarımlar, kanatları sarmal olarak süpürerek tork dalgalanmasını giderdi.

Santrifüj pompa sıvının dönen kinetik enerjisini hidrodinamik enerjiye dönüştürerek sıvıyı basınçlandırmak için kullanılır. Dönme enerjisi bir motordan alınır. Santrifüj pompa dinamik eksenel simetrik iş-emici türbomakinelerin alt sınıfıdır. Sıvı, pompa çarkına dönme ekseni boyunca girer, pompa çarkı tarafından hızlandırılır, radyal olarak dışarıya çıktığı difüzöre akar.

Rüzgâr türbini tasarımı, rüzgârdan enerji elde etmek için rüzgâr türbininin şekil ve teknik özelliklerinin belirlenmesidir. Rüzgâr türbini kurulumu rüzgâr enerjisini almak, türbini rüzgâra yönlendirmek, mekanik dönüşü elektrik enerjisine çevirmek, türbini başlatmak, durdurmak ve kontrol etmek için gerekli sistemlerden oluşur.

Dalgıç pompa pompa gövdesine yakın bir şekilde hava geçirmez olarak kapatılmış motorlu bir pompadır. Tüm tertibat pompalanacak akışkanın içine daldırılır. Bu tip pompanın asıl yararı pompayla sıvı yüzeyi arasındaki yükseklik farkıyla ilişkili bir problem olan pompa kavitasyonunu önlemesidir. Dalgıç pompalar vakum oluşturan ve atmosferik basınca dayanan jet pompalarının aksine sıvıyı yüzeye iter. Dalgıç pompalar elektrik motoru yerine kuyu içi hidrolik motorunu çalıştırmak için yüzeyden gelen basınçlı sıvıyı kullanır ve hareket sıvısı olarak da ısıtılmış su ile ağır yağ uygulamalarında kullanılır.

Pratt & Whitney J57, 1950'lerin başında Pratt & Whitney tarafından geliştirilen eksenel akışlı bir turbojet motorudur. J57, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki ilk 10.000 lbf (45 kN) itme sınıfı motordu. J57 / JT3C, J75 / JT4A turbojet, JT3D / TF33 turbofan ve PT5 / T57 turboprop olarak geliştirildi. J57 ve JT3C, onlarca yıldır savaş uçakları, uçaklar ve bombardıman uçakları üzerinde yoğun bir şekilde kullanıldı.

Rüzgarın enerjisi, rüzgar türbininin dönen kanatlarına rüzgarın uyguladığı aerodinamik kuvvetler yoluyla türbinin alternatöründe elektrik enerjisine çevrilir. Bu nedenle aerodinamik hesaplamalar rüzgar türbininde önemlidir. Çoğu makine gibi rüzgar türbinleri de hepsi farklı enerji kazanım kavramlarına dayanır.

Eksenel akışlı pompa, (EAP) esasen bir boru içinde pervane’li bir pompa türüdür. Pervane doğrudan borudaki kapalı bir motor ile veya boruya dışarıdan takılan elektrik motoru veya benzinli/dizel motorlarla veya boruyu dik açıyla delen tahrik miliyle çalıştırılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Döner kanatlı pompa</span> Emme veya basınç görevleri için gazlar ve sıvılar için pozitif deplasmanlı pompa

Döner kanatlı veya paletli pompa, gövdesinin (stator) içinde dönen rotor'a takılı birkaç kanat ve kanaldan oluşan, emme veya basınç görevlerinde gazları ve sıvıları pompalayan pozitif deplasmanlı bir pompa'dır.

Eksenel kompresör, gazları sürekli olarak basınçlandırabilen bir gaz kompresörüdür. Gazın veya çalışma sıvısının esas olarak dönme eksenine paralel veya eksenel olarak aktığı, dönen, kanat profili bazlı bir kompresördür. Bu, sıvı akışının kompresör boyunca bir "radyal bileşen" içereceği santrifüj kompresör, eksenel santrifüj kompresörler ve karışık akışlı kompresörler gibi diğer döner kompresörlerden farklıdır.

Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.