Hur Pelton-hjulet möjliggjorde vattenkraftproduktion

click fraud protection

Lester Pelton uppfann en typ av fri-jet vattenturbin som kallas Pelton Wheel eller Pelton turbin. Denna turbin används för vattenkraftsproduktion. Det är en av de ursprungliga gröna teknikerna, som ersätter kol eller trä med kraften från fallande vatten.

Lester Pelton och Peltons vattenhjulsturbin

Lester Pelton föddes 1829 i Vermillion, Ohio. 1850 immigrerade han till Kalifornien under tiden för guldrushen. Pelton försörjde sig som snickare och bruksmakare.

På den tiden fanns det en stor efterfrågan på nya kraftkällor för att driva de maskiner och kvarnar som var nödvändiga för de expanderande guldgruvorna. Många gruvor var beroende av ångmaskiner, men de krävde uttömmande förråd av ved eller kol. Det som fanns i överflöd var vattenkraft från de snabbt rinnande bergsbäckarna och vattenfallen.

Vattenhjul som hade använts för att driva mjölkvarnar fungerade bäst på större floder och fungerade inte bra i de snabbare rörliga och mindre voluminösa bergsbäckarna och vattenfallen. Det som fungerade var de nyare vattenturbinerna som använde hjul med koppar istället för platta paneler. En landmärke i vattenturbiner var det högeffektiva Pelton-hjulet.

instagram viewer

W. F. Durand från Stanford University skrev 1939 att Pelton gjorde sin upptäckt när han observerade en felinriktad vattenturbin där vattenstrålen träffade kopparna nära kanten snarare än mitten av koppen. Turbinen rörde sig snabbare. Pelton inkorporerade detta i sin design, med en kilformad avdelare i mitten av en dubbelkopp, som delade strålen. Nu verkar vattnet som sprutas ut från båda halvorna av de delade kopparna för att driva hjulet snabbare. Han testade sina mönster 1877 och 1878, få patent år 1880.

1883 vann Pelton-turbinen en tävling om den mest effektiva vattenhjulsturbinen som hölls av Idaho Mining Company i Grass Valley, Kalifornien. Peltons turbin visade sig vara 90,2 % effektiv, och turbinen till hans närmaste konkurrent var endast 76,5 % effektiv. 1888 bildade Lester Pelton Pelton Water Wheel Company i San Francisco och började masstillverka sin nya vattenturbin.

Peltons vattenhjulsturbin satte standarden tills Turgo-impulshjulet uppfanns av Eric Crewdson 1920. Turgo-impulshjulet var dock en förbättrad design baserad på Pelton-turbinen. Turgo var mindre än Pelton och billigare att tillverka. Två andra viktiga vattenkraftsystem inkluderar Tyson-turbinen och Banki-turbinen (även kallad Michell-turbinen).

Peltonhjul användes för att tillhandahålla elkraft vid vattenkraftanläggningar runt om i världen. En i Nevada City hade en effekt på 18 000 hästkrafter el i 60 år. De största enheterna kan producera över 400 megawatt.

Vattenkraft

Vattenkraft omvandlar energin från strömmande vatten till elektricitet eller vattenkraft. Mängden el som genereras bestäms av volymen vatten och mängden "head" (höjden från turbinerna i kraftverket till vattenytan) som skapas av dammen. Ju större flöde och fallhöjd, desto mer elektricitet produceras.

Den mekaniska kraften i fallande vatten är ett urgammalt verktyg. Av alla förnybara energikällor som genererar el, är vattenkraft den mest använda. Det är en av de äldsta energikällorna och användes för tusentals år sedan för att vrida ett skovelhjul för ändamål som att mala spannmål. På 1700-talet användes mekanisk vattenkraft i stor utsträckning för fräsning och pumpning.

Den första industriella användningen av vattenkraft för att generera elektricitet inträffade 1880, när 16 penselbågslampor drevs med hjälp av en vattenturbin vid Wolverine Chair Factory i Grand Rapids, Michigan. Det första amerikanska vattenkraftverket öppnade vid Fox River nära Appleton, Wisconsin, den 30 september 1882. Fram till den tiden var kol det enda bränslet som användes för att producera el. De tidiga vattenkraftverken var likströmsstationer byggda för att driva ljusbåge och glödlampor under perioden ca 1880 till 1895.

Eftersom vattenkraftskällan är vatten måste vattenkraftverk placeras på en vattenkälla. Därför var det inte förrän teknik för att överföra el över långa avstånd utvecklades att vattenkraften blev allmänt använd. I början av 1900-talet stod vattenkraften för mer än 40 procent av USA: s elförsörjning.

Åren 1895 till 1915 såg snabba förändringar ske i vattenkraftdesign och en mängd olika anläggningsstilar byggda. Vattenkraftverkets design blev ganska väl standardiserad efter första världskriget mest utveckling under 1920- och 1930-talen var relaterad till termiska anläggningar och överföring och distribution.

instagram story viewer