توربين جونفال وتطبيقاته

ال توربين جونفال هو تصميم توربيني مائي تم اختراعه في فرنسا عام 1837 وانتشر على نطاق واسع في الولايات المتحدة حوالي عام 1850. توربين جونفال هو تصميم توربيني 'التدفق المختلط'. تصميم التدفق المختلط مثالي للتطبيقات منخفضة الرأس الشائعة في المنطقة الشرقية الولايات المتحدة: حجم أصغر ، وسرعة أعلى ، وطاقة أعلى ، وتكلفة أقل ، والقدرة على العمل بكفاءة مع مستويات المياه المتغيرة أدت إلى أن تحل هذه الأنواع وغيرها من توربينات المياه محل التوربينات المائية العمودية كمصدر أساسي للطاقة في الصناعة الأمريكية.توربين جونفال هو توربين مائي أفقي ، ينزل الماء من خلال دوارات توجيه منحنية ثابتة توجه التدفق جانبيًا إلى شفرات منحنية على العداء ، وقد سمي على اسم Feu Jonval الذي ابتكره ، وقد جمع جونفال الأفكار من علماء الرياضيات والمهندسين الأوروبيين ، بما في ذلك استخدام الشفرات المنحنية. فشل هذا التوربين الجديد في إرضاء المصلحة العامة في رؤية النواقل المائية وهي تعمل ، والتي ربما كانت تعتبر عيبًا بسيطًا في ذلك الوقت.يكون هذا النوع أكثر فاعلية عندما يكون مسدودًا بالكامل ، لكن بعض تصميمات توربينات فرانسيس تكون أكثر كفاءة عند وجود بوابات جزئية ، وكان الاتجاه المعتاد لعجلات المياه أفقيًا ، وحتى الأجهزة الأولى كانت تسمى 'عجلات مائية أفقية ' ، إلا أن بعض المصادر تذكر توربينات بها كلا المحورين الرأسي والأفقي.حصل NF Burnham ، وهو مصنع أمريكي للتوربينات ، على براءة اختراع العديد من التصميمات المحسّنة خلال النصف الثاني من القرن التاسع عشر. تعد توربيناته أكثر كفاءة من توربينات Jonval ، خاصةً في بعض البوابات ، ولديها مشاكل صيانة أقل.

عجلة بيلتون

توربين بيلتون أو توربين بيلتون هو نوع من التوربينات المائية المندفعة التي اخترعها المخترع الأمريكي ليستر آلان بيلتون في سبعينيات القرن التاسع عشر ، وتستمد عجلات دلو التأثير الطاقة من زخم المياه المتدفقة ، بدلاً من الاعتماد على وزن الماء مثل عجلات المياه التقليدية. توجد العديد من المتغيرات المبكرة للتوربينات الدافعة ، لكنها كانت أقل كفاءة من تصميم بيلتون.عادة ما يكون الماء الذي يخرج من هذه العجلات يتمتع بسرعة عالية ، حيث يأخذ الكثير من الطاقة الحركية بعيدًا عن العجلات. العجلة بسرعة قليلة جدًا ؛وبالتالي فإن تصميمه يستخرج كل طاقة نبض الماء تقريبًا ، مما ينتج عنه توربين فعال للغاية.

التطبيقات

عجلة بيلتون هي التوربين المفضل للطاقة الكهرومائية حيث يكون لمصدر المياه المتاح رأس مرتفع نسبيًا بمعدلات تدفق منخفضة.تأتي عجلات بيلتون بأحجام مختلفة ، ففي محطات الطاقة الكهرومائية توجد عجلات صدم من نوع قرع متعدد الأطنان مثبتة على محامل عمودية مبطنة بالزيت ، أكبر وحدة في محطة الطاقة الكهرومائية Bieudron في مجمع سد Grande Dixence في سويسرا تتجاوز 400 ميجاوات .يبلغ عرض أصغر عجلات بيلتون بضع بوصات فقط ويمكن استخدامها لتجميع الطاقة من الجداول الجبلية التي تتدفق عدة جالونات في الدقيقة ، وتستخدم بعض هذه الأنظمة تركيبات السباكة المنزلية لتوصيل المياه ، ويوصى بهذه الوحدات الصغيرة لرؤوس المياه التي يبلغ ارتفاعها 30 مترًا. (100 قدم) أو أكثر لإنتاج مستويات طاقة كبيرة. تعمل عجلات بلتون بشكل أفضل عند رؤوس من 15 إلى 1800 متر (50-5910 قدم) ، اعتمادًا على التيار والتصميم ، ولكن لا يوجد حد نظري.