La turbina Francis è una turbina ad acqua. La turbina Francis è una turbina di sovrapressione a flusso radiale. A causa di una deflessione delle pale del rotore, l'acqua del motore esce assialmente dalla turbina. L'albero della turbina Francis può essere installato verticalmente o orizzontalmente. Una regolazione delle pale del rotore come con la turbina Kaplan non è possibile con la turbina Francis. Per questo motivo, le turbine Francis sono preferibilmente utilizzate in centrali idroelettriche con una fornitura d'acqua uniforme. In questo caso il controllo avviene solo tramite le palette guida. La Figura 1 mostra un diagramma schematico della turbina Francis.
Le turbine Francis sono utilizzate per portate comprese tra 1 e 700 m³/s e prevalenze fino a 600 m. Le turbine Francis sono installate sia nelle centrali elettriche ad acqua corrente che in quelle ad acqua di accumulazione. L'efficienza delle turbine Francis è fino al 90%. Poiché le turbine Francis possono essere utilizzate anche come pompe, esse sono spesso utilizzate come turbine di pompaggio nelle centrali di pomp aggio.
Nelle turbine Francis, l'acqua motrice viene fatta passare tangenzialmente attraverso la coclea d'ingresso e viene guidata alla girante attraverso le palette guida. A differenza delle turbine ad acqua a flusso assiale come la turbina Kaplan o la turbina ad elica, la turbina Francis utilizza principalmente il cambio d'impulso dell'acqua della turbina per la rotazione. Questo si basa sulla deviazione dell'acqua che scorre. Il reindirizzamento dell'acqua del motore è mostrato in figura 1.
Il numero di pale del rotore di una turbina Francis varia da circa 5 a 25 ed è progettato a seconda della testa. Un tubo di aspirazione è installato all'uscita della turbina delle turbine Francis. Il tubo di aspirazione riduce la pressione dell'acqua che esce dalla turbina ad acqua. La riduzione della pressione ha un effetto positivo sull'efficienza della turbina ad acqua. Tuttavia, la riduzione della pressione può portare alla cavitazione. La cavitazione danneggia la superficie del collettore di aspirazione e delle pale del rotore. Nella progettazione della turbina ad acqua si deve tenere conto del pericolo di cavitazione.
Turbina della pompa
francis turbine