Turbina Francis
Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
La turbina Francis, è una turbina a reazione, sviluppata da James B. Francis nel 1848, un ingegnere inglese trasferitosi in america, oggi rappresenta il tipo di turbina più utilizzato.
È una turbina a flusso centripeto: l'acqua raggiunge la girante tramite un condotto a chiocciola che la lambisce interamente, poi un distributore, ovvero dei palettamenti sulla parte fissa, statorica, indirizzano il flusso per investire le pale della girante.
La turbina è detta a reazione, poiché non sfrutta solo la velocità del getto d'acqua, anzi quando giunge nella girante è ancora in pressione. Tramite il condotto convergente delle pale del distributore e della girante si finisce di trasformare la pressione ancora presente in velocità (energia cinetica). Addirittura all'uscita della girante per sfruttare al massimo il fluido, si cerca di ricomprimerlo, così da creare una sorta di effetto vuoto, che fa aumentare ancora di più la differenza di pressione. Questo è un fenomeno che è possibile realizzare tramite un diffusore, ovvero un cono che dall'uscita della girante va ad immergersi sul canale di scarico. Se si esagera nella ricerca del vuoto però si ricade nel fenomeno, sgradito, della cavitazione, l'acqua si trasformerebbe in vapore per effetto della bassa pressione, corrodendo i palettamenti della girante.
[modifica] Caratteristiche
Questa girante viene impiegata in corsi d'acqua con dislivelli da 10 m fino a 300-400 m. e portate da 2-3 m³ fino a 40-50 m³.
La sua regolazione avviene grazie alla variazione di apertura (angolo di incidenza) delle pale nel distributore, quindi modificano il condotto convergente che essi creano determinando una variazione della portata elaborata dalla girante. Questa variazione modifica anche il flusso sulle pale della girante, facendolo arrivare con un angolo diverso da quello di progetto e per la composizione delle velocità si determinano componenti rotazionali che non hanno contributo di potenza, in condizioni estreme può accadere che il fluido non aderisca più alla pala provocando cavitazione sul lato aspirazione o pressione (potrebbe distaccarsi o urtare contro la pala), introducendo oltre alla perdite di potenza anche fenomeni di erosione della superficie.
Per questi motivi la turbina Francis ha un modesto campo di regolazione, se non si vuole uscire dalle condizioni ottimali di efficienza. Quando le portate si accrescono è necessario realizzare giranti più grandi, con una sezione di maggiore dimensione, questa geometria fa peggiorare ancora di più la possibilità di una regolazione.
