Endüstri Devrimi başlarında SU DEĞİRMENİ ya da su dolabına, dönme hızındaki ve kullanılan kot farklarmdaki kısıtlamalar yüzünden, başka seçenekler arandı. 1740 yıllarında Barker değirmeni bulundu. Sonraları «İskoç değirmeni» diye de adlandırılan bu aygıt, her birinde teğetsel bir deliğin bulunduğu iki kolla sonlanan dikey bir borudan oluşuyordu.

Makina, yataklar üstüne oturtulmuştu. Üstten giren su, deliklerden dışarı fışkırıyor ve buna tepki olarak da makina dönüyordu. Ancak, bu tepkili türbinin potansiyeli düşüktü.

Çağdaş türbinin bütün özelliklerini toplayan ilk türbin, 1827'de Fourneyron tarafından yapıldı. Four-neyron türbininde su, denetimli bir girişten girip, bir dizi hareketsiz yönlendirici kanat (difüzör) arasından geçmekteydi. Kanatlar gittikçe daralan bir geçit oluşturuyor, böylece basıncın bir bölümü kinetik enerjiye dönüşüp, dışa doğru basınçlı bir akım oluşturuyordu. Kanatları çevreleyen rotorda da daralan kanallar vardı. Rotor, düşey bir şaft boyunca yataklanmıştı. Sonuçta, dönen rotordan geçen basınçlı suyun akımı yavaşlıyor, böylece üstünde bir döndürme momenti oluşuyor ve şafta güç iletiliyordu. Bu büyük bir aşama olmakla birlikte iki bakımdan sakıncalıydı: Rotor yatağmın biçimi uygun değildi; su akımına merkezkaç kuvveti yardımcı oluyordu. Merkezkaç kuvveti, denetim sorunları ortaya çıkarıyordu. Rotor yavaş yavaş hızını artırma eğilimi gösteriyor ve hızı daha da artıran daha çok akım oluşmasına yolaçıyordu.

1850 yıllarında, İngiltere'de j. Thomson, A.B.D'nde de J. Francis, içe akışlı radyal türbini gerçekleştirdiler. Söz konusu türbin, Fourneyron'un makinasına benzemekteydi; ama rotor, difüzörün içinde yeralıyordu. «Francis türbini» denilen bu türbin, günümüzde de en çok kullanılan tiptir; çünkü kullanılabileceği çok geniş bir kot farkı (düşü) bölgesi vardır.
Sonraki gelişmeler arasındaysa, 1920'de V. Kap-lan'm yaptığı ayarlanabilen çark kanatlı bir eksenel türbin ve 1956'da Paul Deriaz'ın geliştirdiği ayarlı kanatlı karışık akımlı (yarı eksenel, yarı radyal) maki-nalar sayılabilir. Kaplan türbini çok düşük düşülerde kullanışlıdır; Deriaz türbiniyse, ayar mekanizmalarına daha az yer ayrıldığı için, daha sağlamdır.

Makina, yataklar üstüne oturtulmuştu. Üstten giren su, deliklerden dışarı fışkırıyor ve buna tepki olarak da makina dönüyordu. Ancak, bu tepkili türbinin potansiyeli düşüktü.

Çağdaş türbinin bütün özelliklerini toplayan ilk türbin, 1827'de Fourneyron tarafından yapıldı. Four-neyron türbininde su, denetimli bir girişten girip, bir dizi hareketsiz yönlendirici kanat (difüzör) arasından geçmekteydi. Kanatlar gittikçe daralan bir geçit oluşturuyor, böylece basıncın bir bölümü kinetik enerjiye dönüşüp, dışa doğru basınçlı bir akım oluşturuyordu. Kanatları çevreleyen rotorda da daralan kanallar vardı. Rotor, düşey bir şaft boyunca yataklanmıştı. Sonuçta, dönen rotordan geçen basınçlı suyun akımı yavaşlıyor, böylece üstünde bir döndürme momenti oluşuyor ve şafta güç iletiliyordu. Bu büyük bir aşama olmakla birlikte iki bakımdan sakıncalıydı: Rotor yatağının biçimi uygun değildi; su akımına merkezkaç kuvveti yardımcı oluyordu. Merkezkaç kuvveti, denetim sorunları ortaya çıkarıyordu. Rotor yavaş yavaş hızını artırma eğilimi gösteriyor ve hızı daha da artıran daha çok akım oluşmasına yolaçıyordu.

1850 yıllarında, İngiltere'de J. Thomson, A.B.D'nde de J. Francis, içe akışlı radyal türbini gerçekleştirdiler. Söz konusu türbin, Fourneyron'un makinasına benzemekteydi; ama rotor, difüzörün içinde yeralıyordu. «Francis türbini» denilen bu türbin, günümüzde de en çok kullanılan tiptir; çünkü kullanılabileceği çok geniş bir kot farkı (düşü) bölgesi vardır.
Sonraki gelişmeler arasındaysa, 1920'de V. Kap-lan'm yaptığı ayarlanabilen çark kanatlı bir eksenel türbin ve 1956'da Paul Deriaz'ın geliştirdiği ayarlı kanatlı karışık akımlı (yarı eksenel, yarı radyal) maki-nalar sayılabilir. Kaplan türbini çok düşük düşülerde kullanışlıdır; Deriaz türbiniyse, ayar mekanizmalarına daha az yer ayrıldığı için, daha sağlamdır.

Bu makinaların tümünde su basıncı, difüzörden ve çark kanatlarından geçerken azalmaktadır. Bütünüyle başka bir tipse, etki (aksiyon) türbinidir. Bu makina çok yüksek düşülerde kullanılabilir. Giren suyun basıncı, bir eksenel-simetrik lülede, atmosfer basıncına düşürülür ve bir çarkın çevresine takılı «kepçe»ler üstüne' yüksek hızla püskürtülmektedir. 1850'lerde Kaliforniya'da yalın bir türü altın madenlerinde kullanılmış olan bu makina, 1880'lerde L. Pelton tarafından bir teğetsel akım makinasî olarak geliştirilmiş ve «Pelton çarkı» diye adlandırılmıştır. 1920 yılîarmdaysa,«türbo-aksiyon» adı verilen eksenel bir akım makinasî haline getirilmiştir. Günümüzde de kullanılan her iki tipte de, suyun akış hızı, lüleye takılı eksenel-ayarlı bir düzenekle denetlenir.

İsveçli C.G.P. De Laval (1845-1913), 1880 yıllarında tek kademeli bir eksenel etki türbini gerçekleştirdi. Aynı yıllarda İngiliz C.A. Parsons da çok kademeli, % 50 tepkimeli bir eksenel türbin üstünde çalışmalar yaptı.

Buharın, suyun tersine, düşük yoğunluklu bir a-kışkan olması nedeniyle, söz konusu makinalar su türbinlerinden çok farklıydı. Su soğutmalı bir ISI DEĞİŞTİRİCİSİ'nde, türbinin egzoz buharının yoğunlaş-tırılmasıyla, bir atmosferin 1/20'si kadar bir buhar çıkış basıncı elde edilebilir. Söz konusu dönemde kullanılan en yalın kazanlarda bile, yaklaşık dört atmosferlik bir basınçta en yüksek düşü kullanılarak, Pelton türbininden elde edilen hızdan çok daha yüksek hızlar elde edilmiştir. Yalın etki türbininde, çark kanatlarının, püskürtücü hızının yarı değerinde dönmesi gerekmekte, bu yüzden, bu tip tek kademeli ma-kinada, çarka büyük basınç uygulayan büyük bir çark hızı oluşmaktadır. Sorun, basınç-birleşik türbininde, bir dizi De Laval tipi kademenin seri yerleştirilmesiyle, hız-birleşik türbininde de, buharın akış yönünü değiştiren iki ya da daha çok sayıda hareketsiz çarkla giderilmiştir.

Buhar türbinleri, kısa sürede, güç üreten ve gemi tahrik eden buhar makinalarının yerini almıştır.

Elde edilen su gücünün büyük bir bölümü günümüzde, Kaplan, Deriaz, Francis ve Pelten türbjnleriyle değerlendirilmektedir. Kaplan ve Deriaz türbinlerinin çeşitleri, yaklaşık % 90 verimli, güvenilir makinalardır. Bazılarında, su akımında bir düşük yerel basınç oluşur ve su buharı cepleri ortaya çıkar. Bu cepler, daha yüksek basınçlı bir bölgeye gel-. diklerinde apansızın patlarlar. «Kavitasyon» adı verilen bu olay, bir kanat yüzeyinde ortaya çıkarsa, metal aşınmaya uğrar. Sorun, ayarlanabilen kanatlarla giderilebilir.

İlginç bir gelişme de, pompayla depolama yoludur. Santral yükünün azaldığı zamanlarda, artık güçten (sözgelimi bir NÜKLEER REAKTÖR'ün gecenin geç saatlerinde ürettiği güçten) yararlanılarak, su, düşük bir düzeyden yüksek düzeydeki bir depoya pompalanır. Elektrik gereksiniminin doruk noktasına ulaştığı saatlerde su akımı tersine çevrilerek, hidroelektrik güç şebekeye verilir. Bu sistem, ya birbirine bağlanabilen ayrı pompa ve türbinler ya da iki işlevi de kanatların ayarlanmasıyla gerçekleştiren bir tek türbin gerektirir.

Buhar türbinlerinin gelişmesi sürmektedir. Çağdaş elektrik santrallarında tesisin gücü 1 200 MW kadar olabilir. Buhar. 160 atmosferde çalışan ve 550"C'a ısıtılan kazanlardan elde edilir. Türbin girişindeki buhar yoğunluğu, çıkıştakinin 2 000 katı kadardır. Çark genişliklerini belirli sınırlar içinde tutabilmek için. akımı bölmek gerekir. Genellikle makina üçs bölünür.
Yüksek basınç, bölümünden gelen buhar, yeniden ısıtılması için kazana döner. Sonra, iki akışlı ara basınç türbinine, oradan da, iki ya da üç akışlı alçak basınç türbinine gelir. Kazanı besleyen suyun önceden ısıtılması için. buhar, genleşme çizgisi boyunca birkaç noktadan verilir. Buhar genleştiğinde su damlacıkları ortaya çıkar. Bu damlacıklar, düşük basınç türbininin son kademesinin statorunda birikme eğilimi gösterirler. Bu da. su türbinlerinde, kavitasyon nedeniyle oluşan aşınmaya benzeyen bir aşınmaya yolaçar. Su damlacıkları oluşumu, buharın yeniden ısıtılmasıyla en aza indirilir. Sorun, buhar üreten ağır su reaktörü sisteminde daha ciddidir; çünkü sıcaklık, aşırı ısmmaya ve yeniden ısıtılmaya olanak vermeyecek kadar düşüktür. Bu nedenle SANTRİFÜJ'le su damlacıklarının ayrılması gerekir.

kaynak 4
7.cilt / s.2207-2210