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Turbina Francis

Turbina Francis

A turbina Francis é uma turbina hidráulica usada em instalações de energia hidráulica com uma altura considerável de queda.

A turbina Francis é um tipo de turbina hidráulica construída pelo engenheiro britânico-americano James Bicheno Francis. A função da turbina Francis é principalmente gerar eletricidade com a ajuda de um gerador. As turbinas Francis possuem uma alta capacidade de utilização de mais de 90% e uma ampla gama de atividades em comparação com a altura (queda de construção) do fluido que flui através da turbina. Isto é particularmente enfatizado na água, onde alcança um desempenho ótimo em uma queda de construção de 20 metros a 700 metros e a potência de saída varia de alguns kilowatts a 750 MW. O diâmetro do rotor pode ser de 1 a 10 me a velocidade de rotação é de 83 a 1000 rpm.

A turbina Francis é o tipo mais comum de turbina instalada em usinas de geração de energia que operam com base no fluxo de massa de água através de uma planta de produção. Na maioria dos casos, são usinas de energia renovável de origem hidrelétrica.

Aplicações da turbina Francis

As turbinas Francis têm a característica de terem alta eficiência. Além disso, este tipo de turbinas hidráulicas pode ser projetado com uma gama variada de cabeças e fluxos.

Atualmente, a turbina Francis é uma das turbinas mais usadas no mundo. As unidades tipo Francis cobrem uma faixa de cabeça de 40 a 600 m (130 a 2.000 pés) e a potência de saída de seu gerador conectado varia de alguns quilowatts a 800 MW. As grandes turbinas Francis são projetadas individualmente para que cada local trabalhe com o fornecimento de água e a altura da água fornecida com a maior eficiência possível. Geralmente, as turbinas Francis trabalham com uma eficiência de mais de 90%.

Em contraste com a turbina Pelton, a turbina Francis funciona no seu melhor, completamente cheia de água em todos os momentos. A turbina e o canal de saída podem ser colocados abaixo do nível do lago ou do mar, o que reduz a tendência à cavitação.

Além da produção de energia elétrica, os caminhões Francis também podem ser usados para o armazenamento de bombas. Neste caso, um tanque é preenchido pela turbina que executa a função de bomba acionada pelo gerador. O gerador, neste caso, atua como um grande motor elétrico durante períodos de baixa demanda de energia. Quando a demanda por energia é alta, o gerador é invertido e usado para gerar energia durante a demanda de pico. Esses tanques de armazenamento de bombas agem como grandes fontes de armazenamento de energia para armazenar "excesso" de energia elétrica na forma de água em altos depósitos. Este é um dos poucos métodos que permitem armazenar um excesso temporário de capacidade elétrica para uso posterior.

Teoria da turbina hidráulica Francis

A turbina Francis, que é uma espécie de turbina a jato de água, usa a energia cinética da água da torneira como energia de pressão para girar uma roda d'água.

A turbina está localizada entre a porta de entrada onde a alta pressão é aplicada e a parte da porta de descarga de baixa pressão, e geralmente é instalada na base da barragem de uma usina hidrelétrica.

A parte de entrada da turbina é um invólucro (câmara espiral) formado em forma de espiral, e várias pás-guia (palhetas guia) fazem com que a água flua tangencialmente em direção ao corredor. Folha fluindo da água, para girar os corredores. O grau de abertura da aleta guia pode ser ajustado para executar uma operação eficiente de acordo com a quantidade de água usada.

A água que passa pelo corredor também atua no corredor quando vai em direção ao centro axial. Além da pressão da água (pressão da água), essa propriedade suporta o uso de energia hidráulica da água que flui para o interior.

Depois de agir no corredor na forma de uma xícara de café, a água sai com a energia cinética e com a energia potencial minimizada e o vórtice também desaparece. Na saída da turbina hidráulica, um tubo de sucção formado em conexão com a redução da velocidade da água e a restauração da energia cinética é conectada.

História da turbina Francis

Historicamente, muitos tipos de turbinas têm sido usadas em fábricas e usinas, mas a maioria delas tem problemas com eficiência. No século 19, a melhoria da turbina hidráulica avançou e, finalmente, o ombro foi alinhado com o motor a vapor como o motor principal.

Em 1826, o engenheiro francês Benoit Fourneyron desenvolveu a primeira turbina hidráulica, que tinha um alto grau de utilização (até 80%). Na turbina hidráulica Fourneyron, a água flui através das pás do estator, do eixo para a periferia e o impacto nas pás do rotor, convertendo a energia potencial da água em energia cinética.

Em 1848, o engenheiro americano J.B. Francis introduziu uma revolução no projeto de uma turbina hidráulica com a construção de uma turbina de reação. Turbinas de reação ou compressão são chamadas de turbinas de água, onde a pressão na entrada do rotor é maior do que na saída. Em turbinas de pré-tratamento, parte da energia potencial é convertida em energia cinética no estator e parte no rotor. Girar a torneira causa uma mudança na quantidade de movimento e força reativa (diferença de pressão, efeito de Coriolis, etc.)

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Última revisão: 26 de novembro de 2018