Turgo-Turbinendesign für mehr Effizienz

Wasserturbinen sind rotierende Maschinen, die die Energie von bewegtem Wasser in mechanische Energie einer rotierenden Welle umwandeln. Es gibt viele Formen und Turbinendesigns mit Düsen, Schaufeln oder Rädern. Das turgo-Turbinendesign ist eine Impulsturbine, die mit höheren Durchflussraten betrieben werden kann.

Obwohl große Wasserräder aus Holz in verschiedenen Arten und Ausführungen seit vielen Jahrhunderten verwendet werden, sind sie im Allgemeinen nicht zur Stromerzeugung als Teil einer Kleinwasserkraftanlage geeignet. Der Hauptgrund dafür ist, dass sie groß und schwer sind, sich mit niedrigen Drehzahlen drehen und komplexe Getriebe oder Riemenscheiben erfordern würden, damit die Antriebswelle Drehzahlen erreichen kann, die hoch genug sind, um einen elektrischen Generator anzutreiben.

Wasserturbinen hingegen können sich mit viel höheren Geschwindigkeiten drehen, sind viel leichter, kleiner, einfacher herzustellen und kompakter als das traditionelle Wasserrad aus Holz. Obwohl sie auf den gleichen Prinzipien wie ein klassisches Wasserrad basieren, eignen sich Wasserturbinen viel besser für kleinere Stromerzeugungssysteme aus Wasserkraft, da sie in Bezug auf die Wassernutzung über einen größeren Bereich von Fallhöhen- und Durchflusswerten weitaus effizienter sind.

Turgo-Turbinendesign und Gehäuse

Die Turbine ist das Herzstück jeder Klein- oder Mikrowasserkraftanlage. Unter Druck stehendes Wasser enthält riesige Mengen an Energie, und Turbinen wandeln diese Energie in rotierende mechanische Wellenleistung um. Um genau das zu erreichen, gibt es zwei Haupttypen von Wasserturbinenkonstruktionen:

• Impulsturbinen  – Impulsturbinen arbeiten in freier Luft und wandeln die kinetische Energie eines oder mehrerer unter Druck stehender Wasserstrahlen in mechanische Energie um.
• Reaktionsturbinen – Reaktionsturbinen arbeiten vollständig im Wasser eingetaucht und wandeln die potenzielle Energie des unter Druck stehenden Wassers in mechanische Energie um.

Während es viele verschiedene Wasserturbinen gibt Konstruktionen, die auf dem Markt leicht erhältlich sind, hängt ihre Auswahl in einer gegebenen Klein- oder Kleinstwasseranlage von der Wassersäule, dem Durchflussvolumen und der erforderlichen Leistung ab. Ein sehr verbreitetes und effizientes Mikroturbinendesign ist die Turgo-Turbineund die Schönheit der turgo-Turbine liegt in ihrer Einfachheit.

Die Turgo-Turbine ist eine Impulsturbine, die eine spezielle Düse am Ende eines Rohrs verwendet, um den Wasserfluss in einen Hochdruckstrahl umzuwandeln. Dieser Wasserstrahl wird dann in einem Winkel von etwa 20 Grad auf das interne Wasserrad der Turbine gerichtet, das den Wasserstrahl mit löffelförmigen Schaufeln auffängt. Diese Schaufeln sind speziell geformt, so dass das unter Druck stehende Wasser auf einer Seite in die Schaufeln eintritt und dann abfällt und auf der anderen Seite wieder austritt, wodurch die kinetische Energie des Wasserstrahls in Rotationswellenkraft umgewandelt wird.

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Diese tangentiale Strömung des Wassers über das Laufrad der Turbine bedeutet, dass das Abwasser die Schaufeln verlässt, ohne den einströmenden Wasserstrahl zu stören, wie es bei anderen Impulsturbinen der Fall ist. Das Ergebnis ist, dass eine Turgo-Turbine Laufräder und Schaufeln mit kleinerem Durchmesser haben kann, die eine hocheffiziente Impulsturbine für eine äquivalente Leistungsaufnahme erzeugen, die es ihr ermöglicht, sich mit viel höheren Geschwindigkeiten zu drehen, um einen elektrischen Generator anzutreiben.

Eine davon Der Nachteil des turgo-Turbinendesigns besteht darin, dass sie zur Erzeugung eines ausreichenden Düsendrucks zum Drehen des Turbinenlaufrads bei hohen Geschwindigkeiten mehr Kopfhöhe benötigen als andere Konstruktionen und an eine Druckleitung oder ein Rohr angeschlossen werden müssen, um das Wasser zu leiten Funktion.

Um diese Einschränkungen jedoch zu überwinden, kann die turgo-Turbine, anstatt nur eine Düse und einen Wasserstrahl zum Drehen des Turbinenlaufrads zu verwenden, mit mehreren Düsen ausgestattet werden, die gleichmäßig um ihren Umfang herum angeordnet sind. Dann kann eine Turgo-Turbine mit entweder zwei, vier oder sechs Strahldüsen ausgestattet werden, die um das Laufrad und die Schaufeln der Turbine herum angeordnet sind und dem Wasser mehr kinetische Energie entziehen, bevor zu viele Wasserspritzer auftreten, die ihre Effizienz verringern.

Diese Erhöhung der Anzahl der Wasserstrahldüsen bedeutet, dass die Turgo-Turbine unter Bedingungen mit geringer Fallhöhe und geringem Durchfluss betrieben werden kann. Die dem Wasser entzogene Energiemenge steigt, da die Leistungsabgabe proportional zur Anzahl der Düsen ist. Dann sind Mehrdüsen-Impulsturbinen ideal für den Einsatz in eigenständigen Mikro-Wasserkraft-Gleichstromsystemen, die zum Laden einer Batteriebank oder zum Betreiben eines Hauses ausgelegt sind.

Turgo-Turbinendesigns stellen eine Verbesserung der verfügbaren Wellenleistung im Vergleich zu herkömmlichem Wasser dar Räder und andere Impulsturbinenkonstruktionen. Sie sind im Allgemeinen kostengünstiger in der Herstellung und können mit mehreren Düsen einen größeren Wasserfluss bewältigen, sodass eine kleinere Turgo-Turbine die gleiche Energiemenge erzeugen kann wie ein größeres Wasserrad.

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