펠톤수차

소개

정리요약

목차

3장 펠톤 수차
3.2.1 펠톤수차의 부화 변화
3.2.2 펠톤 수차의 손실과 효율
3.3 반경류 수차
3.3.1 반동 수차의 유효낙차
3.3.2수차의 손실
3.4 축류수차
3.5 수차에서의 공동 현상

본문내용

3장 펠톤 수차
펠톤 수차(Pelton Wheel)는 순수한 충동 수차이다. 노즐로부터 방출된 유체제트가 회전차(wheel)의 둘레에 설치된 일련의 굽혀진 깃에 충돌하는 방식인데. 그림 3.1은 4개의 제트를 사용한 경우를 보여주고 있다. 충돌된 제트는 버킷에 의해 같은 평면 상에서 160-165`만큼 방향이 바뀌고 이 방향전환에 의해 유체의 운동량 변화가 생기고 버킷은 반동력을 받는다. 이 힘에 의해 버킷은 회전하고 계속해서 그 다음에 있는 버킷이 다가와서 같은 방법으로 힘을 받는다. 사용된 유체는 방출구(tailrace) 수면까지의 에너지변환은 등압하에서 이루어진다. 그림 3.2는 대형펠톤 수차와 그 버킷을 보여준다.
그림 3.3은 펠톤 수차를 사용한 발전소의 스케치이다. 제트의 중심선에서 부터 높이 H1[자연낙차라 부르기도 함]에 있는 상수원으로부터 물이 공급되고 있다. 압력 터널은 경사가 완만하며, 상수원에서부터 수차의 바로머리 위 지점까지 연결되어 있다. 거의 수직으로 설치된 관은 수압관 (Penstock)이라 부르는 것으로서, 압력 터널의 끝에서부터 노즐까지 연결되어 있다. 수압관의 윗 쪽 끝에는 서지 탱크(surge tank)가 설치되어 있는데, 유량 변화에 따른 압력 및 속도의 변화를 줄여주는 역할을 한다. 수압관에 비해 압력 터널은 상당히 길고 경사는 매우 완만하여, 입구의 유량 조절 밸브의 조작에 따른 압력의 변동을 크게 받지 않는다. 수압관은, 노즐과 서지 탱크 사이에서 생길 수 있는 큰 압력 변동에 견딜 수 있도록, 강선을 넣은 콩크리트 구조로 만들거나 굴착한 터널에 강선을 넣어 만든다. 수압관의 수차 쪽 끝에는 노즐이 있는데, 노즐 안쪽의 느린 유체는 노즐 출구에서 속도C1의 빠른 물제트로 바뀌어진다. 즉, 노즐 내의 총수두가 대기압 하의 노즐 내의 총수두가 대기압 하의 노즐 출구에서 운동 에너지로 변환되는 것이다.
이 물제트가 수차의 버킷에 부딪힐 때의 속도 삼각형과 버킷을 벗어날 때의 속도 삼각형을 그린 것이 그림 3.4이다. 상대적으로 버킷이 정지하였다고 생각하고 유체 제트의 절대 속도 C1으로부터 버킷의 속도 U1을 뺀 것이 제트의 상대 속도 W1이다. 제트가 버킷에 의해 바뀌어진 방향 각도는 U로 표시되어 있고, 또 출구에서의 상대속도는 W2로 정의되어 있다. 만약 버킷의 속도 U2를 W2에 벡터적으로 더하면 출구에서의 절대 속도 Cx2가 된다. 여기서, C2의 성분 Cx2는 U의 값에 따라서 양의 x-방향일 수도 있고 음의 x-방향일 수도 있다.

참고자료

· 없음