Francis-turbine: Forskelle mellem versioner

[[Vandhjul]] er historisk blevet brugt til at trække alle typer af møller, men de er ineffektive. De forbedringer af effektiviteten som fandt sted i [[1800-tallet]] tillod dem at konkurrere med [[dampmaskine]]r (hvor der var vand til rådighed).

I [[1826]] udviklede [[Benoit Fourneyron]] en høj-effektiv (80%) udvendig-flow vandturbine. Vandet blev ledetledt tangentielt gennem turbinens skovle, hvilket fik den til at dreje rundt. [[Jean-Victor Poncelet]] designede en indvendig-flow turbine omkring [[1820]] som brugte de samme principper.. S. B. Howd fik et U.S. patent i [[1838]] for et tilsvarende design.

I [[1848]] forbedrede [[James B. Francis]] disse designs og skabte en turbine med 90% effektivitet. Han brugte videnskabelige principper og testmetoder til at producere det mest effektive turbine designturbinedesign nogensinde. Mere vigtigt,- hans matematiske og grafiske måde at kalkulere på, forbedrede selve den måde turbine designturbinedesign og udvikling foregik på. Hans analytiske metoder tillod sikre designs af højeffektivitets-turbiner, som fuldstændig matchede et givet steds flow-forhold.

En '''Francis turbine''' er en reaktions turbine, hvilket betyder, at den arbejdende væske skifter tryk, efterhånden som den bevæger sig gennem turbinen, tabende sin energi. En indkapsling er nødvendig for at holde på vandstrømmen. Turbinen er placeret mellem vandkilden under højt tryk og udledningen under lavt tryk,- som regel i bunden af en [[dæmning]].

Indtaget er [[Spiral (matematik)|spiralformet]]. Lede-kanaler dirigerer vandet tangentielt ind mod skovlene. Denne radiale strøm virker mod skovlene, hvilket får dendem til at dreje rundt. Lede-kanalerne kan være indstillelige, for at muliggøre effektiv turbine-operation under en lang række forskellige strømnings-forhold.

Ved udledningen, virker vandet på kop-formede anordninger på skovl-akslen, således at der ikke opstår nogen strømhvirvler, og meget lidt [[kinetisk energi]] eller [[potentiel energi]] går på den måde tabt. Turbinens exit-rør er formet på en sådan måde, at vandets flow [[decelleration|decellereres]] og trykket bevares.

Francis type-enheder dækker et stort hydraulisk tryk-område, fra 20 meter til 700 meter og deres effekt varrierer fra nogle få [[Watt|kilowatt]] til 10001.000 MW. Deres størrelse varrierer fra nogle få hundrede millimeter til omkring 10 meter.

Foruden til [[Elektricitet|elektrikitetsproduktion]] kan de også anvendes til [[Pumpet-lager hydroelektricitet|pumpet lager]]; hvor et reservoir fyldes af turbinen (der virker som pumpe) i tider med lav efterspørgsel på kraft, for så at reverseres og brugt til at producere kraft under stor efterspørgsel.