기계유체역학 펠톤수차

 

펠톤수차(pelton turbine)

 

1. 개요

펠톤수차(pelton turbine) 는 분류(jet)7} 수차의 접선방향으로 작용하여 날개차를 회전시켜서 기계적인 일을 얻는 충격수차로서 주로 낙차가 클 경우에 사용한다. 일반적으로 낙차의 범위 는 200~1800m 정도이다.

 

 2. 원리

수압관을 나온 물은 노즐입구에서는 압력에너지와 속도에너지를 가지고 있지만 노즐에서 분출되고 나면 속도에너지로 변환되어 버킷에 충돌한다. 버킷은 물의 분류에 의해 속도에너지를 기계적에너지로 변환시키면서 날개차를 회전시킨다. 물은 버킷과 충돌한 후에 방수로에 떨어져 하천으로 흘러들어가고 날개차를 돌리는 힘은 회전모멘트로 축에 전달되어 날개차의 축에 연결되어 있는 발전기를 회전시켜 전기에너지를 발생시킨다.

 

3. 구조

날개차(회전차)， 버킷， 노즐， 니들밸브， 주축， 케이싱， 전향기 등으로 구성된다.

가. 케이싱 (casing)

케이싱은 물을 날개차(회전차)에 도입하는 관으로서 그 출구단에 노즐을 가지고 있기 때문에 물을 각 노즐에 분배하는 분기관 역할을 한다.

나. 노즐(nozzle)

노즐은 물을 버킷에 분사하여 충동력을 얻는 부분으로서 노즐로부터 분출되는 유량은 니들밸브(needle valve) 로 제어하여 수차의 출력을 조절하도록 되어 있다.

다. 전향기 (deflector)

수차의 부하를 급격히 감소시키기 위하여 니들밸브를 급히 닫으면 수격작용이 발생하여 수압이 급상승하게 된다. 이와 같은 현상이 일어나는 것을 방지하 기 위하여 분출수의 방향을 바꾸어주는 장치를 전향기(deflector) 라 한다.

라. 날개차(회전차 runner)

날개차는 버킷과 원판으로 구성되어 있으며， 날개차 둘레에는 18~30개의 버킷의 설치되어 있다. 노즐로부터 분출된 분류에너지를 받아 날개차를 회전시키는 주요부로서 날개차에 부딪친 물을 두 갈래로 나누어 흘러 보내는 스플리터 (splitter) 가 중앙에 붙어 있다.