【輪機】

豐碩

【輪機】

 

turbine

 

【辭書名稱】力學名詞辭典

 

水輪機(hydraulicturbine)通常由其水力作用而分為兩大類：衝擊式水輪機(impulseturbine)和反動式水輪機(reactionturbine)。

 

衝擊式水輪機為一種輪機，以噴嘴將流體所有的有效能量變換為大氣壓力下的動能，而使其與轉動中的輪葉接觸。

 

水頭損失可發生在水流從水庫流進壓力水管處、壓力水管沿線、水流進入噴嘴管處等。

 

最代表性的衝擊式水輪機為帕耳頓(Pelton)水輪機。

 

噴射流分裂為兩路，衝擊輪葉後一半從一面折回，另一半從另一面折回，如此避免對機軸有不平衡之推力。

 

由水流分裂和噴射流與輪葉斗面間之摩擦等又添加少許水頭損失。

 

如此，最經濟的流速減為V1/2。

 

大部分的帕耳頓水輪機裝置，只用一條噴射入流，而此入流導入於輪下部邊緣（見圖1）。

 

從噴射管口到尾水間之水頭即沒有利用。

 

由如上各種損失，帕耳頓輪機通常使用於高水頭處（如200~1,600公尺）才得高效率。

 

反動式水輪機，其流體的一部分能量是未進入動輪以前，就是經過可調動閘門時，被變換為動能，另一部分是經過動輪時被換為動能。

 

所有的通路，包括從動輪到下游（尾水管），均充滿流體，這一點反動式水輪機與上述衝擊式水輪機完全不相同。

 

當流體離開動輪時還保持相當可觀的動能，尾水管的功用就是將此動能換回成流體位能。

 

如圖2所示，在(1)與(2)兩點間之能量方程式為：ZS＋V12/2g＋P1/r＝0＋0＋0＋hL。

 

式中，ZS為(1)點處之位置水頭；

 

V1為(1)點處之流速；

 

P1為(1)點處之壓力；

 

γ為流體單位體積之比重量；

 

g為重力加速度；

 

hL也為損失水頭，包括摩擦損失與尾水管出口虛的水頭損失。

 

由上式關係可知，在斷面(1)處可產生相當可觀的真空度，有助於增加動輪兩端間之有效水頭。

 

但輪機之裝置不能太高，否則在動輪與尾水管間產生孔蝕。

 

反動式輪機有兩種形式；

 

法蘭西斯(Francis)水輪機與螺旋水輪機，兩者之徑路均充滿水流。

 

水流先從邊門(wicketgate)進入，分成為切向與徑向分速。

 

法蘭西斯水輪機是最適合於中等水頭（在25~180m）間之裝置，大型水輪機之效率可達90~95%。

 

螺旋水輪機特別適合於30m以內的低水頭，其最高效率為94%左右。

 

 

轉自:http://edic.nict.gov.tw/cgi-bin/tudic/gsweb.cgi?o=ddictionary